CN101946012A - 物质精炼法和物质精炼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供如下的精炼法：将冷却体浸渍在熔融物质中，在该冷却体的表面上结晶、生长上述物质的结晶。一边以冷却体的圆周速度为700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷却体旋转，一边将其逐渐浸渍到熔融物质中，并且将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为上述物质的固相线温度×0.7以上。
Description
技术领域
本发明涉及金属等物质的精炼(提纯、纯化)法和装置，更加详细来说，涉及如下方法和装置：利用偏析凝固法的原理，从含有共晶杂质的物质中精炼出共晶杂质的含量比原来的物质少的高纯度的物质。
背景技术
在铝中含有杂质、特别是与铝生成共晶的Fe、Si、Cu等杂质的情况下，为了除去这些杂质而得到高纯度的铝，选择性地取出将该铝熔融并使其冷却凝固时的初晶铝是有效的，这个原理已为公众所知。
以往提出了利用上述原理的各种铝的精炼法。例如，在专利文献1中提出了如下技术方案：以冷却体的外周部和熔融铝的相对速度为1600mm/s～8000mm/s的方式使冷却体旋转，由此使凝固界面附近的杂质的浓缩层变薄，提高精炼铝的纯度。
另外，在专利文献2中提出了如下技术方案：使熔融铝以冷却体为中心在冷却体的周围以作用于熔融铝的离心加速度为0.01m/s2以上且1500m/s2以下的方式旋转，并且将气体气泡导入到熔融铝中，由于作用于熔融铝的离心力的反作用力，使气体气泡移动到凝固界面，在上浮的同时刮擦该凝固界面及其附近，由此可以高效率地除去在凝固界面生成的杂质浓化层。
专利文献1：日本特公昭61-3385号公报
专利文献2：日本专利第3674322号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在这些以往的技术中，不能充分地除去所获得的铝中的杂质，而且存在着生产率和操作上的不良情况。
即，在专利文献1和专利文献2所记载的技术中，若在将冷却体浸渍到熔融铝中时该冷却体的温度比铝的熔点低，则在使冷却体旋转之前，铝就会在冷却体的外周表面开始结晶。其后，即便使铝凝固生长，在靠近冷却体的外周表面的部分结晶出的结晶的杂质浓度也会非常高，该部分成为了结晶出的铝整体的杂质浓度增大的重要原因，因此存在着不能获得充分的精炼效率这样的问题。
另外，若如上述那样将周面的温度低的冷却体浸渍到应精炼的熔融铝中，则在冷却体附近凝固速度会变快。在这样的凝固速度快的状态下结晶出的铝与冷却体的附着性差，非常容易由于通过旋转产生的离心力而剥离，若在一定时间的精炼后发生了剥离，则精练铝的回收量会变少，另外容易由于块的剥离时和块的变形而引起金属液飞溅，在操作性上存在问题。
这样的问题不仅会在铝中产生，在可以利用偏析凝固法的原理进行精炼的其他金属或金属以外的物质中也同样会产生。
本发明是鉴于这样的背景而完成的，其课题是提供一种如下的物质精炼法和精炼装置：可以获得高的精炼效率，并且与冷却体的附着性也好，可以抑制通过冷却体的旋转产生的离心力所导致的剥离，精炼物质的回收量多。
用于解决问题的手段
上述课题通过以下技术方案来解决。
(1)一种物质精炼法，该物质精炼法将冷却体浸渍到熔融物质中并在该冷却体的表面上结晶、生长所述物质的结晶，所述物质精炼法的特征在于，一边以所述冷却体的圆周速度为700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷却体旋转，一边将其浸渍到熔融物质中，并且将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为所述物质的固相线温度×0.7以上。
(2)根据上述1中所述的物质精炼法，其中，将冷却体的圆周速度设为1500mm/s以上且低于6000mm/s。
(3)根据上述1或2中所述的物质精炼法，其中，当在所述冷却体的表面上结晶、生长了所述物质的结晶之后将冷却体从熔融物质抽出时，一边以结晶于冷却体的结晶部分的、与熔融物质的分界面的圆周速度为700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷却体旋转，一边进行抽出。
(4)根据上述3中所述的物质精炼法，其中，以结晶于冷却体的结晶部分的、与熔融物质的分界面的圆周速度为1500mm/s以上且低于7000mm/s的方式使冷却体旋转。
(5)根据上述1～4中任一项所述的物质精炼法，其中，将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为上述物质的固相线温度×0.8以上。
(6)根据上述1～4中任一项所述的物质精炼法，其中，将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为上述物质的固相线温度×0.9以上。
(7)根据上述1～6中任一项所述的物质精炼法，其中，冷却体浸渍后的精炼初期的冷却体的最大圆周速度与精炼初期之后的平均圆周速度相比为高速。
(8)根据上述7中所述的物质精炼法，其中，冷却体浸渍后的精炼初期的冷却体的最大圆周速度为精炼初期之后的平均圆周速度×1.1以上。
(9)根据上述7或8中所述的物质精炼法，其中，精炼初期是从精炼开始起的、长度为全部精炼时间×0.1的期间(10秒以上且120秒以下)。
(10)根据上述1～9中任一项所述的物质精炼法，其中，上述物质为金属。
(11)根据上述10中所述的物质精炼法，其中，上述金属为铝。
(12)一种物质精炼装置，其包括容纳熔融状态的应精炼的物质的炉体、和浸渍到容纳在所述炉体内的熔融物质中的可旋转的冷却体，所述物质精炼装置的特征在于，构成为：所述冷却体的圆周速度被设定在700mm/s以上且低于8000mm/s，并且冷却体以其温度被设定在所述物质的固相线温度×0.7以上的状态被浸渍到所述熔融物质中。
(13)根据上述12中所述的物质精炼装置，其中，冷却体的温度被设定在上述物质的固相线温度×0.8以上。
(14)根据上述12中所述的物质精炼装置，其中，冷却体的温度被设定在上述物质的固相线温度×0.9以上。
(15)根据上述12中所述的物质精炼装置，其中，具有如下控制单元：控制冷却体的转速，使得精炼初期的冷却体的最大圆周速度比精炼初期之后的平均圆周速度大。
(16)根据上述15中所述的物质精炼装置，其中，上述控制单元控制冷却体的转速，使得精炼初期的冷却体的最大圆周速度为精炼初期之后的平均圆周速度×1.1以上。
(17)根据上述15或16中所述的物质精炼装置，其中，所述精炼初期是从精炼开始起的、长度为全部精炼时间×0.1的期间。
发明的效果
根据上述(1)中所述的发明，一边使温度为熔融物质的固相线温度×0.7以上的冷却体以700mm/s以上的圆周速度旋转，一边将其逐渐浸渍到熔融物质中，因此可以自精炼初期的阶段开始结晶出与冷却体的附着性好的高纯度的结晶，可以防止与冷却体的剥离，从而可以增加精炼物质的回收量。而且，将冷却体的圆周速度设为低于8000mm/s，因此可以防止发生熔融物质的飞散等操作上的问题。
根据上述(2)中所述的发明，可以进一步抑制熔融物质的飞散等，并且可以得到更高纯度的精炼物质。
根据上述(3)中所述的发明，可以防止在结晶出的结晶部分的表面上附着杂质浓度更高的熔融物质而使精炼效率变差。
根据上述(4)中所述的发明，可以进一步抑制在结晶出的结晶部分的表面上附着杂质浓度更高的熔融物质。
根据上述(5)中所述的发明，可以进一步减小熔融物质的凝固速度，可以进一步提高与冷却体的附着性，从而可以防止剥离而进一步增大精炼物质的回收量。
根据上述(6)中所述的发明，可以更进一步减小熔融物质的凝固速度，可以进一步提高与冷却体的附着性，从而可以防止剥离而进一步增大精炼物质的回收量。
根据上述(7)中所述的发明，将精炼初期的冷却体的最大圆周速度设定为比精炼初期之后的平均圆周速度高来进行精炼，因此在将冷却体浸渍到应精炼的熔融物质中时的精炼初期，即使精炼出凝固速度快且附着性不好的结晶物，也可以积极地使其从旋转冷却体剥离，并再度熔解到熔融物质中。这样一来，与冷却体的附着性不好的结晶物在极为初期就会被除去，因此可以避免在凝固速度快的状态下结晶出的物质在某种程度上生长了之后从冷却体剥离的情况，可以使积极剥离后的精炼物质在不剥离的情况下生长，从而可以增大精炼物质的回收量。
根据上述(8)中所述的发明，可以有效地发挥凝固速度快且与冷却体的附着性差的结晶物的初期的积极剥离效果。
根据上述(9)中所述的发明，可以期待精炼效率的稳定提高。
根据上述(10)中所述的发明，可以使从精炼初期的阶段开始就结晶出与冷却体的附着性好的高纯度的金属结晶，可以防止与冷却体的剥离，从而可以增大精炼金属的回收量。
根据上述(11)中所述的发明，可以结晶出与冷却体的附着性好的高纯度的铝，可以防止与冷却体的剥离，从而可以增大精炼铝的回收量。
根据上述(12)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：可以使从精炼初期的阶段开始就结晶出与冷却体的附着性好的高纯度的结晶，可以防止与冷却体的剥离，从而可以增大精炼物质的回收量。
根据上述(13)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：可以进一步减小熔融物质的凝固速度，可以进一步提高与冷却体的附着性，从而可以防止剥离而进一步增大精炼物质的回收量。
根据上述(14)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：可以更进一步减小熔融物质的凝固速度，可以进一步提高与冷却体的附着性，从而可以防止剥离而进一步增大精炼物质的回收量。
根据上述(15)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：将精炼初期的冷却体的最大圆周速度设定为比精炼初期之后的平均圆周速度高来进行精炼，因此可以使凝固速度快且与冷却体的附着性差的结晶物质在精炼初期积极地剥离。
根据上述(16)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：可以有效地发挥使凝固速度快且与冷却体的附着性差的结晶物质在初期积极地剥离的效果。
根据上述(17)中所述的发明，可以构成如下的精炼装置：可以期待精炼效率的稳定提高。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施方式的精炼装置的简要结构和使用了该装置的金属精炼方法的图。
附图标记说明：
1：金属液保持炉；2：熔融铝(金属液)；3：冷却体；5：精炼铝；6：加热装置。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
图1是用于说明本发明的一个实施方式的铝精炼装置的简要结构和使用了该装置的精炼方法的图。
在图1中，附图标记1表示金属液保持炉，在该金属液保持炉1的内部容纳保持有熔融铝(也称为金属液)2。旋转冷却体3以可以由未图示的旋转驱动装置和移动装置使其旋转、并且能够上下左右自由移动的方式配置在保持炉1的上方，并且在对铝进行精炼时，一边使冷却体3旋转一边使其向下方移动，将冷却体3浸渍到金属液保持炉1内的熔融铝2中。另外，也可以不使冷却体3向下方移动，而是使金属液保持炉1向上方移动而将冷却体3浸渍到熔融铝2中。
另外，向冷却体3的内部供应冷却流体，从而在铝精炼过程中从内部冷却冷却体。
另外，如图1(c)所示，以与金属液保持炉1平行的配置方式设置有精炼金属刮落装置4。
另外，虽然省略了图示，但金属液保持炉1内的熔融金属2为了保持恒定的温度而被配置在加热炉内，并从保持炉1的外侧被加热。
如图1(a)所示，若一边使上述旋转冷却体3旋转一边将其浸渍到金属液保持炉1内的熔融金属2中，并且一面向内部供应冷却流体一面使冷却体保持旋转，则如图1(b)所示，在冷却体1的周面上会慢慢结晶出铝的结晶、即精练铝5。
在将旋转冷却体3浸渍到保持炉1内的熔融铝2中时，若如上述那样一边使冷却体3旋转一边浸渍到熔融铝中，则在冷却体3与熔融铝2接触时冷却体的外周表面与熔融铝必定会产生相对运动，因此在冷却体3的外周表面会结晶出被充分精炼了的铝。
在这种情况下，将冷却体3浸渍到熔融铝2中时的冷却体3的外周表面的圆周速度必需处于700mm/s以上且低于8000mm/s的范围，更加优选是处于1500mm/s以上且低于6000mm/s的范围。在此所说的圆周速度是指冷却体3的外周表面的移动速度本身，是与熔融铝2的移动速度没有关系的值。
另外，在此，将从冷却体3的下端与金属液接触开始到将冷却体3浸渍到最大深度为止的时间作为“浸渍时”。即，在从冷却体3的下端与金属液2接触开始到将冷却体3浸渍到预定深度为止的期间内，必需将冷却体3的外周表面的圆周速度保持在700mm/s以上且低于8000mm/s。在圆周速度不足700mm/s的情况下，在冷却体3的外周表面的附近结晶出的铝中的杂质浓度高，结果结晶出的铝中的杂质浓度会变高。为了得到高纯度块，优选的是冷却体3的外周表面的圆周速度尽可能地快，但若为8000mm/s以上，则圆周速度过快，在浸渍冷却体3时金属液的液面会飞散，从而产生操作上的问题。
另外，对冷却体3的形状没有特别的限定，既可以形成为外径恒定的圆柱形，也可以形成为随着接近下端、外径连续地缩小的倒圆锥台形状(锥形)，还可以为其它形状，但浸渍到冷却体3的金属液中的所有部分的外周表面的圆周速度必须保持在700mm/s以上且低于8000mm/s。
另外，在浸渍冷却体3时，预先将冷却体3的温度设为作为铝的固相线温度×0.7的470℃以上。如果需要，只要由加热器等加热装置进行加热即可。若冷却体3的温度低于铝的固相线温度×0.7，则熔融铝的凝固速度变得过快，与冷却体3的附着性差，由于通过旋转产生的离心力而非常容易剥离，精炼金属回收量减少。浸渍到熔融铝中时的冷却体3的优选温度为固相线温度×0.8以上，更加优选的是固相线温度×0.9以上。
通过浸渍到金属液2中的旋转冷却体3的旋转，使铝在冷却体3的外周表面结晶。在结晶出预定量的铝后，若在使冷却体3的旋转停止了的状态下从熔融铝中抽出冷却体3，则有可能发生如下不良情况。即，结晶于冷却体3的铝和金属液的分界面的相对运动停止，因此即使停止了用于冷却体3的冷却的冷却介质的供应，在冷却体3的旋转停止后直到抽出完成为止，在停止之前结晶出的精练铝5的表面上会结晶出杂质浓度高的铝，而且在该已结晶出的铝的表面上附着有杂质浓度更高的熔融铝，因此精炼效率有可能变差。
因此，在该实施方式中，优选的是：通过一边使冷却体3旋转一边将其从熔融铝2抽出，将结晶出的精练铝5的表面和熔融铝的分界面的相对运动总是保持为进行状态。由此，可以降低结晶出的精练铝5中的杂质浓度，熔融铝难以附着在精练铝2的表面上，从而可以防止精练铝5整体的杂质浓度变高。
若从该角度出发，优选的是将冷却体3从熔融铝2抽出时的冷却体3的圆周速度尽可能地快。具体来说，优选的是，将附着(结晶)于冷却体3的精练铝5的与熔融铝2的分界面的圆周速度设定在700mm/s以上。在圆周速度低于700mm/s的情况下，在精练铝5的表面上会结晶出杂质浓度高的铝，结果精练铝整体的杂质浓度有可能变高。更加优选的是设定在1500mm/s以上。
另一方面，若抽出冷却体3时的、附着(结晶)于冷却体3的精练铝5的与熔融铝2的分界面的圆周速度为8000mm/s以上，则离心力过大，因此附着在精练铝5的表面上的熔融铝2有可能在液面的上方飞散。优选的是设定为低于7000mm/s。
另外，在此，将从将结晶于冷却体3的精练铝5的最上部自金属液2抽出开始到精练铝5的最下端离开金属液2为止的时间作为“抽出时”。即，优选的是：从将精练铝5的最上部自金属液2抽出开始到精练铝5的最下端离开金属液为止，将精练铝6的与金属液2的分界面的圆周速度保持在700mm/s以上且低于8000mm/s。
而且，在该实施方式中，优选的是：通过在精炼初期有意识地增大冷却体3的圆周速度来增大离心力，在精炼初期的短时间内，积极地使与旋转冷却体的附着性弱的块剥离。即，在紧接在冷却体3的浸渍之后的精炼初期的期间内，优选的是将冷却体3的最大圆周速度设定为比经过精炼初期之后的冷却体3的平均圆周速度大来进行精炼。具体来说，优选的是：将精炼初期的冷却体的最大圆周速度设定为经过精炼初期之后的冷却体3的平均圆周速度的1.1倍以上。若低于1.1倍，则无法获得足够的离心力，有可能不能充分地使与冷却体3的附着性弱的精炼铝剥离。
精炼初期是指从精炼开始起的、长度为整个精炼时间的0.1倍的时间。该时间处于10秒以上且120秒以下的范围。在此所说的精炼开始是指冷却体3浸入到熔融铝2的深度达到了预定深度时。在经过了整个精炼时间的0.1倍的时间之后、或从精炼开始起超过了120秒之后，即使增大冷却体3的圆周速度，精练铝5的剥离时机#也已过迟，会引起一定时间内的精练铝5的回收量减少，因此不优选。另外，若增大冷却体3的圆周速度的时间为从精炼开始起不足10秒，则不能充分地剥离与冷却体3的附着性弱的精练铝5，因此不优选。
从金属液2抽出了的旋转冷却体3如图1(d)那样由刮落装置4刮落结晶于周面的精练铝5。其后，移动到保持炉1，进行接下来的精炼。
通过重复进行这样的旋转冷却体3的浸渍＝＞精练铝的结晶＝＞将精练铝与旋转冷却体3一起抽出＝＞刮落精练铝并回收的工序，连续地进行精炼。
另外，以上说明了精炼铝的情况，但也可以是铝以外的硅、镁等其他的金属，也可以是金属以外的物质，只要是可以利用偏析凝固法的原理精炼出高纯度块的物质即可。在精炼铝以外的物质的情况下，也只要将冷却体3的向熔融物质浸渍时的温度设定在固相线温度×0.7以上即可，与冷却体3的圆周速度相关的条件等也只要使用在铝的精炼中说明了的数值即可。
实施例
使用主要含有Fe：490～510ppm、Si：390～410ppm作为杂质的铝熔液，进行了如下试验。
(实施例1)
将上述组成的铝熔液放入到精炼保持炉内，调整精炼炉加热器，保持在665℃的温度。其后，一边使旋转冷却体旋转，一边将其浸渍到熔融铝中直至浸渍到自冷却体的下端部起往上170mm的位置，其中所述旋转冷却体的温度被调整成了470℃(铝的固相线温度×0.7)，是上端部的外径为150mm、下端部的外径为100mm、长度为200mm的锥形。浸渍时的冷却体的浸渍部分的最下端部的外周面的圆周速度设定在2100mm/s。
一边使冷却体在该状态下以2100mm/s的圆周速度旋转，一边在旋转冷却体周面结晶出精练铝，如此进行7分钟。
其后，一边使冷却体旋转，一边将其从熔融铝抽出。将抽出时的结晶于冷却体的精练铝的最下端部的表面的圆周速度设定在2100mm/s，直到冷却体的下端部从熔融铝完全抽出为止，维持该旋转速度。另外，向旋转冷却体内供应压缩空气，使其冷却。
(实施例2)
除了停止冷却体的旋转来将其从熔融铝中抽出之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(实施例3)
除了下述方面之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将向金属液浸渍时的冷却体的浸渍部分的最下端部的外周面的圆周速度设定在1000mm/s，并停止冷却体的旋转来将其从熔融铝抽出。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(实施例4)
除了下述方面之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将结晶于冷却体的精练铝的最下端部的与金属液的界面的圆周速度设定在1000mm/s，从熔融铝抽出冷却体。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(实施例5)
除了下述方面之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将冷却体的向熔融铝浸渍时的温度设定在530℃(铝的固相线温度×0.8)。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(实施例6)
除了下述方面之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将冷却体的向熔融铝浸渍时的温度设定在600℃(铝的固相线温度×0.9)。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(比较例1)
除了下述方面之外，以与实施例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：在不使冷却体旋转的情况下将其浸渍到熔融铝中，停止旋转而将其抽出。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(比较例2)
除了下述方面之外，以与比较例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将向金属液浸渍时的冷却体的浸渍部分的最下端部的外周面的圆周速度设定在350mm/s。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(比较例3)
除了下述方面之外，以与比较例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将结晶于冷却体的精练铝的最下端部的与金属液的界面的圆周速度设定在350mm/s，从熔融铝抽出冷却体。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
(比较例4)
除了下述方面之外，以与比较例1相同的条件进行了精炼，所述方面为：将冷却体的向熔融铝浸渍时的温度设定在300℃。
表1中示出：结晶于冷却体的铝精练块的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。
对以上的实施例1～6、比较例1～4的各例，调查了在从金属液抽出了的冷却体上结晶了的精练铝(铝精练块)的重量、精炼后的Fe、Si的浓度和精炼效率。在表1中示出了其结果。
如表1中所示，本发明的实施例的产品与比较例的产品相比较，可知精练铝的杂质浓度低，精炼效率高。
(实施例7)
在实施例1的条件下进行了5次精炼实验，结果精练块重量平均为6.08kg。另外，对精炼中发生的剥离次数与从精炼开始起经过的时间一起进行了调查，其结果如表2所示，在从精炼开始起经过了整个精炼时间×0.1之后，发生了两次剥离，与实施例8、9相比精练块重量变低。
(实施例8)
在实施例1的条件下，在从精炼开始起的、长度为整个精炼时间×0.05的期间内，将冷却体的浸渍部分的最上端部的外周面的圆周速度设定在3500mm/s，将之后的圆周速度设定在3000mm/s，进行了5次的精炼实验，结果精练块重量平均为6.12kg。另外，对在精炼中发生了的剥离次数与从精炼开始经过的时间一起进行了调查，其结果如表3所示，基本上都仅在从精炼开始起的、长度为整个精炼时间×0.1的期间内发生了剥离，但在5次试验中有1次(实验编号4)是在从精炼开始起经过整个精炼时间×0.1的时刻～从精炼开始起经过整个精炼时间×0.15的时刻之间的期间内发生了剥离。
(实施例9)
在实施例1的条件下，在从精炼开始起的、长度为整个精炼时间×0.1的期间内，将冷却体的浸渍部分的最上端部的外周面的圆周速度设定在3500mm/s，将之后的圆周速度设定在3000mm/s，如表4所示，进行了5次的精炼实验，结果精练块重量平均为6.14kg。另外，对在精炼中发生了的剥离次数与从精炼开始经过的时间一起进行了调查，结果在从精炼开始起经过了整个精炼时间×0.1之后没有发生剥离，因此精练块重量与实施例7、8的情况相比增大了。
表1
表2
表3
表4
本申请要求2007年12月20日提交的日本专利申请特愿2007～328913号的优先权，其公开内容原样构成了本申请的一部分。
必须认识到：在此使用了的术语和表述用于说明，而不用于限定性的解释，也不排除在此示出并陈述了的特征事项的任何等价物，也容许在本发明所要求的保护范围内的各种变形。
本发明可以以很多不同的方式来具体实现，其公开应视为用于提供本发明的原理的实施例，这些实施例并不是意图要将本发明限定于在此记载和/或图示了的优选实施方式，在这一理解的基础上在此记载了多个图示实施方式。
虽然在此记载了几种本发明的图示实施方式，但本发明并不限定于在此记载了的各种优选实施方式，还包括具有由所谓的本领域技术人员基于该公开可认知的等价的要素、修正、删除、组合(例如跨越各实施方式的特征的组合)、改良、和/或变更的所有的实施方式。权利要求的限定事项应基于在该权利要求中使用了的术语作广义的解释，不应限定于本说明书或本申请的申请文件(prosecution)中记载了的实施例，这样的实施例应解释为非排它性的。
产业上的可利用性
本发明的物质精炼法和物质精炼装置适用于高纯度地精炼金属等物质。
Claims (17)
1.一种物质精炼法，该物质精炼法将冷却体浸渍到熔融物质中并在该冷却体的表面上结晶、生长所述物质的结晶，所述物质精炼法的特征在于，一边以所述冷却体的圆周速度为700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷却体旋转，一边将其浸渍到熔融物质中，并且将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为所述物质的固相线温度×0.7以上。
2.根据权利要求1所述的物质精炼法，其中，将冷却体的圆周速度设为1500mm/s以上且低于6000mm/s。
3.根据权利要求1或2所述的物质精炼法，其中，当在所述冷却体的表面上结晶、生长了所述物质的结晶之后将冷却体从熔融物质抽出时，一边以结晶于冷却体的结晶部分的、与熔融物质的分界面的圆周速度为700mm/s以上且低于8000mm/s的方式使冷却体旋转，一边进行抽出。
4.根据权利要求3所述的物质精炼法，其中，以结晶于冷却体的结晶部分的、与熔融物质的分界面的圆周速度为1500mm/s以上且低于7000mm/s的方式使冷却体旋转。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的物质精炼法，其中，将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为所述物质的固相线温度×0.8以上。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的物质精炼法，其中，将浸渍到熔融物质中时的冷却体的温度设为所述物质的固相线温度×0.9以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的物质精炼法，其中，冷却体浸渍后的精炼初期的冷却体的最大圆周速度与精炼初期之后的平均圆周速度相比为高速。
8.根据权利要求7所述的物质精炼法，其中，冷却体浸渍后的精炼初期的冷却体的最大圆周速度为精炼初期之后的平均圆周速度×1.1以上。
9.根据权利要求7或8所述的物质精炼法，其中，精炼初期是从精炼开始起的、长度为全部精炼时间×0.1的期间(10秒以上且120秒以下)。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的物质精炼法，其中，所述物质为金属。
11.根据权利要求10中所述的物质精炼法，其中，所述金属为铝。
12.一种物质精炼装置，其包括容纳熔融状态的应精炼的物质的炉体、和浸渍到容纳在所述炉体内的熔融物质中的可旋转的冷却体，所述物质精炼装置的特征在于，构成为：所述冷却体的圆周速度被设定在700mm/s以上且低于8000mm/s，并且冷却体以其温度被设定在所述物质的固相线温度×0.7以上的状态被浸渍到所述熔融物质中。
13.根据权利要求12所述的物质精炼装置，其中，冷却体的温度被设定在所述物质的固相线温度×0.8以上。
14.根据权利要求12所述的物质精炼装置，其中，冷却体的温度被设定在所述物质的固相线温度×0.9以上。
15.根据权利要求12所述的物质精炼装置，其中，具有如下控制单元：控制冷却体的转速，使得精炼初期的冷却体的最大圆周速度比精炼初期之后的平均圆周速度大。
16.根据权利要求15所述的物质精炼装置，其中，所述控制单元控制冷却体的转速，使得精炼初期的冷却体的最大圆周速度为精炼初期之后的平均圆周速度×1.1以上。
17.根据权利要求15或16所述的物质精炼装置，其中，所述精炼初期是从精炼开始起的、长度为全部精炼时间×0.1的期间。
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|---|---|---|---|---|
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| FR2788283B1 (fr) * | 1999-01-08 | 2001-02-16 | Pechiney Aluminium | Procede et dispositif de purification de l'aluminium par segregation |
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| JP5134817B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-01-30 | 昭和電工株式会社 | 金属精製方法及び装置、精製金属、鋳造品、金属製品及び電解コンデンサ |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102534246A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-04 | 昆明冶金研究院 | 一种高纯铝的制备方法 |
| CN102534246B (zh) * | 2011-12-27 | 2014-04-16 | 昆明冶金研究院 | 一种高纯铝的制备方法 |
| CN109219669A (zh) * | 2016-06-02 | 2019-01-15 | 昭和电工株式会社 | 物质精制方法和装置、熔液加热保持装置和高纯度物质的连续精制系统 |
| CN112553473A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-26 | 浙江最成半导体科技有限公司 | 高纯度铝纯化方法以及装置 |
| CN112553473B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-02-18 | 浙江最成半导体科技有限公司 | 高纯度铝纯化方法以及装置 |
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