JP2005036251A - ドロス中金属分回収方法 - Google Patents

Abstract

【目的】アルミニウム、亜鉛またはマグネシウムの溶解精製乃至溶湯保持時に発生するドロス中の金属分を高度に分離回収し、副産物となる固化したドロス（単にケーキと記載することもある）内金属分量（重量）を充分に縮減せしめる分離回収技術を提供する。
【構成】溶解炉または溶湯保持炉等の金属溶融炉から排出され溶融金属回収容器４内に受入れられた回収用ドロス１に対し加圧することなく加振作用を与えてメタル分を分離回収し、該加振回収後の容器内４ドロス１に対し加振することなく多面加圧作用を施して更にドロス１中の金属分を回収するに当り前記加振作用が上下振動に加えて左右振幅０．４ｍｍ以上の水平振動を併用した振動条件下で処理することを特徴とするドロス中金属分回収方法。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はドロス中金属分回収方法に係り、アルミニウム、亜鉛またはマグネシウムの溶解、精製乃至溶湯保持時等に発生するドロス中の金属分を高度に分離回収せしめ、副産物となる固化したドロス（単にケーキと記載することもある。）内金属分量（重量）を充分に縮減せしめることのできる分離回収技術を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム、亜鉛またはマグネシウムの如き金属やその合金を溶解すると溶解炉の湯面には該金属の酸化物を主成分とした滓（ドロス）が浮遊することとなり、そのままで操業を継続すると溶融金属の汚れが大となり、また炉壁の汚損を進行せしめることとなる。従ってこのような場合の浮遊ドロスを炉外に掻き出すこととなるが、斯様にして掻き出されたドロスには溶融金属が巻き込まれることが不可避で、斯うして掻き出されたドロス重量は作業方法の如何にも左右されるが炉内溶解金属系材料の５ｗｔ％にもあたり、しかもドロス中溶融金属はドロス重量の８０ｗｔ％にも達する。
【０００３】
上記したようなドロス中溶融金属は、一般的に分離回収され、再び溶解炉に戻されるが、省エネルギー的観点からはドロス中の金属が溶融しているうちに回収することが好ましいものとされ、斯様な技術については、特許第３００１０８０号や特開２００２―６９５４１号公報などが発表されている。
【０００４】
即ち、特許第３００１０８０号では、容器内に掻き出されたドロスに対して加圧しながら上方からと共に下方からの振動を作用せしめて、容器底部の開口部から溶融金属を滴下させ、金属受に溜めて回収する技術が開示され、また特開２００２―６９５４１号では、容器内に掻き出されたドロスに対して振動を作用せしめて、コンテナ底部の開口部から溶融金属を滴下させ、金属受に溜めて回収する技術が開示されている。
【０００５】
これらの技術については、前記特許第３００１０８０号の技術は、容器内のドロスに加圧と同時に振動を印加して金属分を回収するもので、ドロス中の微細固形分（金属酸化物の凝集した微細粒）と溶融金属の移動が制限され、その結果金属の回収率は最大で５８％である。また前記２００２―６９５４１号公報の技術は、容器内のドロスに振動を印加して金属分を回収するもので、回収率の記載はなく、従って特段の効果が得られるものとなし得ない。
【特許文献１】特許第３００１０８０号（請求項１および第７頁）
【特許文献２】特開２００２−６９５４１号公報（請求項１）
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来の技術を更に改善し、金属分回収率がより高く、しかも固化されたドロス（ケーキ）中の金属分が高いドロス中の金属回収方法を提案しようとするものであって、即ち本発明者らは、容器内のドロスに印加する振動は上下振動のみではなく、更に左右方向の振動を加えた合成振動を印加する場合は、その後の多面加圧操作と相まって金属回収率が高く、しかもケーキ中の金属含有量が高くなることを見出して本発明を完成したものである。
【０００７】
更に言うならば、本発明は、溶解炉等から排出され、メタル回収用開口部を備えた容器内に受け入れられた未処理ドロスに対して、この未処理ドロスに上方から加圧することなく振動させる自由加振作用を与えて金属分を加振回収し、該加振回収後の容器内ドロスに対して加振することなく多面加圧作用を施して、更にドロス中の金属分を回収するに当って、前記加振作用として上下振動に加えて、左右振幅０．４ｍｍ以上の左右振動を併せ持つ振動を付加することを特徴とするドロス中の金属分回収方法である。容器内のドロスに加圧することなく上下振動と左右振動を併用した振動を印加することにより、この左右振動をも併せ持つ作用によって、ドロス中の微細固形分が上層に、また溶融金属が下層に分離し易くなって、夫々の分離を加速し、更にそれらの振動印加後多面加圧を作用させることにより、溶融金属分の分離回収率が向上することとなるものであって、その要旨とするところは以下の如くである。
【０００８】
溶解炉または溶湯保持炉等の金属溶融炉から排出され溶融金属回収容器内に受入れられた回収用ドロスに対し加圧することなく多面加振作用を与えてメタル分を分離回収し、該加振回収後の容器内ドロスに対し加振することなく多面加圧作用を施して更にドロス中の金属分を回収するに当り、前記加振作用が上下振動に加えて左右振幅０．４ｍｍ以上の水平振動を併用した振動条件下で処理することを特徴とするドロス中金属分回収方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様について更に説明すると、金属溶融炉から容器内に掻き出されるドロスは、ドロス温度が高ければ高いほど溶融金属とドロス固形分の分離性は向上し、金属回収率は高くなる。この温度は金属の種類如何によって異なるが、金属の液相線温度に２００℃程度以上加算した温度とするのが好ましい。金属の種類は限るものではないが、例えばアルミニウム、亜鉛、マグネシウム等の金属またはこれらの金属をベースとする合金が本発明の好ましい対象となるものである。
【００１０】
上述したような本発明において採用される機構を図面に従って説明すると、図面で開示した装置ないし設備は本発明によるものの若干例であって、図１はドロス１を受け入れた受台６上の容器４を示す説明図であり、１７は加圧によって撓む多面加圧工程用の可撓性蓋であって、加振作用時にドロスがコンテナ外に飛散しないようにドロス１上に載置されるものである。また２は溶融金属、３は金属酸化物の凝集した微細固形分であって、１はこれら溶融金属２と微細固形分３が混ざり合って形成されるドロスを示すものである。即ち上記微細固形分３は溶融金属２と共に溶解炉（図示せず）内から受台６上の容器４内に掻き出されるが、このとき溶融金属２も微細固形分３と一緒に排出され、ドロス１には溶融金属２が多量に含有されている。
【００１１】
なお前記した容器４は溶融金属を下方へ通過回収するための開口部７を備えた受台６上に載置されるケース状のものであって、前記蓋１７とを伴って構成されているが、前記容器受台６の下には開口部７を通過して滴下する溶融金属２を溜める溶融金属受容器８が搬送台９上に置かれている。即ち前記搬送台９は容器４および溶融金属受容器８を載置して搬送するものであって、処理後容器４を取外した後、適当に溶融金属２を受入れた状態で適宜に上記容器８が搬出回収される。
【００１２】
また図２は溶融金属２と金属酸化物の凝集した微細固形分３よりなるドロス１の入れられた容器４の加振機構と該加振によるドロス１の変化状態を示すものであって、上記した容器受台６を支承する搬送台９を図示していない加振装置を備えた弾性材１０、１０で支持すると共に容器受台６をとの間にテーパ面１５ａをもった支承台１５を設け、前記テーパ面１５ａに進退操作軸１３の先端に設けた転動ローラ１２を臨ませて容器４部分に上下方向および左右方向の振動操作を付与するようにしたものであり、弾性材１０はこのための上下方向に加振する加振機構であって、これらの弾性材１０，１０と加振機構１１を用いた加振設備は、流体圧で作動するピストン形式のものでもよいし、また回転軸の偏ったカム形式のものでもよく、即ち振動作用を起こす手段であれば何れでも採用することができる。
【００１３】
更にローラ１２をもったアーム１３は、図２に示すように該アーム１３の基端が固定部体１４に取付けられており、前記ローラ１２はアーム１３の先端部に取付けられ、該ローラ１２は支承台１５のテーパ面１５ａを転動して容器４に水平方向の振動を付与し、支承台１５は弾性材１０、１０上の搬送台９上に設けられたもので、加振用テーパ面１５ａに接合し弾性材１０、１０の弾力で押上げられる上昇作用力により容器４内のドロスに対し上下および水平方向の加振作用を連続的に与えるようになっている。即ち搬送台９に対する単純な水平的往復作動により上下および水平方向の連続的且つ弾性的な衝撃作用を容器４内のドロスに与え、該ドロス中溶融金属分の分離回収を可能とすることができる。
【００１４】
なおこのような振動ないし衝撃の発生手段は上記したような図２に示されたものに限定されることなく、その他のピストンやカムなどの作動機構を利用した方式を適宜に複合せしめて採用することにより、上述した図２に示したものと同等且つ有利な上下方向の衝撃振動と水平方向の衝撃振動による複合衝撃処理結果を得しめることが可能である。即ち上下方向の振動作用と水平方向の振動作用の如き作用力の方向が交叉した振動条件が併用されることによりそれら振動の何れか一方のみの場合において求め得ない立体的な衝撃作用による処理結果が得られ、微細固形分による吊り下がり１８（アーチ）が崩壊し、微細固形分と溶融金属とが容易に分離せしめられて、重い溶融金属分が効率的に容器底部に落下集合して溜まる。
【００１５】
本発明者等は加振作用が上述したように上下振動に加えて具体的に左右振幅０．４ｍｍ以上を同時に印加させることにより加振されたドロスは上下振動のみの場合では得られないような複合振動作用を受けることとなるので、主として微細固形分からなる吊り下り１８が壊れ、微細固形分と溶融金属の如きが容易に分離し、重量的に異なる溶融金属分と微細固形分の如き組成物が容易に分離せしめられる。重量の大きい溶融金属分の如きがかなりの割合で容器底部に溜まり、また通路１６を形成して分別作用を円滑化し分別回収を有効適切化する。
【００１６】
上下振動条件については、溶融金属がドロス中の微細固形分と分離してドロスの下方部分に移動させることが必須であるために、激しすぎる振動は逆に溶融金属と微細固形分が混合し流動化して溶融金属の分離回収率には不利なので、周波数で５０Ｈｚ以下、好ましくは３０Ｈｚ以下、振幅で１０ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以下のような範囲内から適宜に選択することができる。上記条件のうち、実験的に周波数が５Ｈｚ未満、振幅が０．８ｍｍ未満では微細固形分３と溶融金属分２を分離させる力が足りずに、歩留まりが低下する虞が生ずるので周波数は５Ｈｚ以上、振幅は０．８ｍｍ以上のように選ぶことが好ましい。
【００１７】
本発明における上記したような左右振動は上下振動と独立した振動を付与してもよいが、そのためには新たな振動装置が必要となってコスト高になる。左右振動条件は周波数で５０Ｈｚ以下、好ましくは３０Ｈｚ以下、振幅で１０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下の範囲内から適宜選択すればよい。特に周波数が５Ｈｚ未満、振幅が０．４ｍｍ未満ではアーチ１８を破壊させるだけの力が不足するのでこの値以上が必要である。上下振動にともなって０．２ｍｍ程度左右方向の振れを生じることがあるが、その程度では足りず、０．４ｍｍ以上が必要である。水平振動の周波数および振幅の上限は上下振動の場合と同様に激しすぎる振動は逆に溶融金属と微細固形分が混合し流動化して溶融金属の分離回収率には不利なので、上述の範囲から適宜選択することが好ましい。ここで振幅とは装置の振れ幅を言う。加振時間は１０秒から１２０秒程度の範囲内から適宜選択すればよく、短かければ分離が十分でなく、また長ければドロス温度が低下して次工程の多面加圧工程で分離できなくなる虞が生じる。
【００１８】
加振作業の終了したドロスには図３に示す如く、可撓性蓋１７を介して圧下し溶融金属分の更なる分離を図るが、このような圧下操作は加圧位置を替えて加圧する多面加圧作用を施すことである。即ち、図３（Ａ）は容器の中央部を加圧している状態を示す説明図で、図３（Ｂ）は容器４の周囲部を加圧しているところを示す説明図であるが、図３（Ａ）で示すようにドロス中央部を加圧すると、容器底部に溜まっていた残存金属２が通路１６を通って溶融金属受容器８内に滴下して回収歩留まりが向上するが、新たにアーチ１８ａが発生しそれ以上残存金属２は絞られない。そこで次に図３（Ｂ）の操作に移り、容器４の周囲部を加圧して、容器４の中央部を加圧する加圧方向とは異なる方向の加圧力をドロス２に作用させ、図３（Ａ）で発生したアーチ１８ａを破壊させる。図３（Ｂ）で容器４の周囲部を加圧するとドロス中央部に発生したアーチ１８ａは破壊されるが、新たにドロス周辺部にアーチ１８ｂが発生する。
【００１９】
アーチが発生するとドロスが圧縮される場合における抵抗となって、溶融金属２が絞られなくなる負の作用が働くので、上述したように図３（Ａ）に戻り容器４の中央部を加圧して図３（Ｂ）の操作で新たに生じたアーチ１８ｂを破壊する。このようにドロス中央部の加圧（図３（Ａ））と、ドロス周辺部の加圧（図３（Ｂ））を複数回繰り返す。この繰り返し数は容器４の大きさと容器４内のドロス量によって大きく相違するが、容器４の中央部及び周囲部を繰り返して加圧することによって、通路１６はかなり圧壊され、この圧壊されるまでの通路１６を通って残存している溶融金属２が溶融金属受容器８内に溜まり、それらの結果として回収率が向上するものと考えられる。
【００２０】
上記したような加振処理についての好ましい具体的設備の１例は図４と図５に示す如くであって、図３に示したような搬送台９が発条１０、１０によって支持されると共に搬送台９に形成された軸受部２３、２３には中間部にバランスウエイト２０を固設した回転軸２１が軸受部２３、２３で横架され、該回転軸２１に対してはモータ２２の駆動力が作用せしめられて回転軸２１を高速回転し、バランスウエイト２０による衝撃振動が与えられるように成っている。２５はバランスウェイト２０の重心で回転軸２１の位置よりずらしてあり、上下方向の振動に水平方向の振動が容易に加わるようにしてある。
【００２１】
即ち上記したような衝撃振動により上述したような溶融金属２の流下ないし滴下、分離を容易とし、溶融金属２の通路を形成して次工程の多面加圧作用と相まって、回収率の向上をもたらすことは明かである。
【００２２】
加振処理後多面加圧処理が終了した容器内ドロスは、冷却固化するのを待って容器内から取り出される。この取り出されたドロスはドロスケーキと呼称されるが、このケーキには金属分含有量が高いので製鋼用の溶加剤、電炉の昇温剤等各種の利用が図られ、しかも溶解炉などからの産業廃棄物が生じない等の著しい効果を有する。
【００２３】
【製造例】
上記したような本発明によるものの具体的な製造例として、Ｓｉ：１１．０％、Ｆｅ：０．８％、Ｃｕ：２．５％のＡｌ系ＡＤＣ１２材を溶解炉にて溶製して１００ｋｇのドロスを容器内に掻き出した。即ち、このようにして掻き出されたＡＤＣ１２材のドロスを受入れた容器およびその付帯装置は図１に示され、上記した如くであって、容器４の内径は５０ｃｍ、高さは４０ｃｍであり、容器温度は３００℃前後の一定状態とし、ドロス温度も７３０℃前後の一定状態とした。またドロス受入後直ちに加振操作を１５秒行い、加振条件の仔細については次の表１に示す如くであって、斯様な操作を行ってから次いで図３（Ａ）（Ｂ）の如く多面加圧操作を交互に７回繰返し実施し、このような多面加圧操作の加圧力は中央部、周囲部共１００ｔとした。
【００２４】
上記したような多面加圧操作終了後、溶融金属受容器内の金属重量を測定し、またこの測定後に容器からケーキを取出して、ドロスケーキ重量と該ケーキ内の金属分重量を分析測定した結果は次の表１に示す如くであった。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１の結果から、上下振動に加えて左右振動の付加された振動を印加し、その後多面加圧を加えて溶融金属を回収する本発明例（試料番号１、２、３、６、７および８）は、回収金属量が多いことが判る。またケーキ内金属重量と合わせた金属トータル量も多く、回収処理中に酸化消耗する金属の少ないことが判る。
一方、上下振動と同じに多面加圧を加えた比較例（試料番号４および９）は、回収金属量が少なく、またケーキ内金属重量と合わせた金属トータル量も少なく、回収処理中に酸化消耗する金属の多いことが判る。また上下振動だけの比較例（試料番号５および１０）は、回収金属量が更に少なく、またケーキ内金属重量と合わせた金属トータル量もいっそう少なく、回収処理中に酸化消耗する金属の最も多いことが判る。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるならば、容器内に収容されたドロスに対して加圧することなく、印加する振動として上下振動のみでなく、水平方向の左右方向振動をも加えた合成振動を採用することにより、その後の加圧操作と相俟って金属回収率を充分に向上した有利な金属分回収を図らしめることが可能であって、アルミニウム、亜鉛またはマグネシウムの如きに関する溶解精錬時に発生するドロスなどの処理上その効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドロスを受入れた容器の一般的状態を示した断面図である。
【図２】図１に示されたようなドロス受入れ容器に対し本発明により振動処理する設備の１例についてその振動処理によるドロス変化の基本的態様を示した断面図である。
【図３】図１のように装入されたドロス入り容器に対し振動処理する設備の１例および該振動処理による装填ドロスの変形状態を示した断面的説明図である。
【図４】図３に示したような装填ドロス変形状態において振動処理したときの装填ドロス変形状態を示した断面的説明図である。
【図５】バランスウエイトおよびその回転駆動系部分についての部分的断面図である。
【符号の説明】
１ ドロス
２ 溶融金属
３ 金属酸化物の凝集した固形分
４ 容器
６ 容器受台
７ 開口部
８ 溶融金属受容器
９ 搬送台
１０ 弾性材
１１ 加振機構
１２ ローラ（転動）
１３ アーム（進退操作軸）
１４ 固定部体
１５ 支承台
１５ａ テーパ面
１６ 通路
１７ 多面加圧用可撓性蓋
１８ 吊り下り（アーチ）
２０ バランスウエイト
２１ 回転軸
２２ モータ
２３ 軸受部
２５ 重心

Claims (1)

1. 溶解炉または溶湯保持炉等の金属溶融炉から排出され溶融金属回収容器内に受入れられた回収用ドロスに対し加圧することなく加振作用を与えてメタル分を分離回収し、該加振回収後の容器内ドロスに対し加振することなく多面加圧作用を施して更にドロス中の金属分を回収するに当り前記加振作用が上下振動に加えて左右振幅０．４ｍｍ以上の水平振動を併用した振動条件下で処理することを特徴とするドロス中金属分回収方法。

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