JP2638681B2 - 回転アーク炉内のスラグの処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属を含有するスラグを高温で処理し、こ
の金属を回収する方法に関する。

特に、本発明は、回転もしくは振動炉内の金属特にア
ルミニウムを含有するスラグを処理し、この金属を回収
する方法に関する。

前述の説明では、アルミニウムのみが特別にあげられ
ている。アルミニウムバスの頭頂に浮かぶドロスからこ
の特別な金属を回収することが、実際に、本発明の方法
の最も重要な適用の一つであるならば、ここに説明さ
れ、請求される発明がこの金属の回収のみに限定される
ものと解釈されるべきではなく、実際には他の金属の回
収にも有用である。

アルミナの電解還元により生成したアルミニウムを、
通常「保持炉」と呼ばれる炉内に移動し、ここで、金属
を積層工程または他の処理工程に移動する前に、溶融状
態に保持する。このような保持の間、「ドロス」と呼ば
れるアルミニウム及びアルミナの泡状の混合物が、溶融
金属の表面に形成される。この様にして造られるドロス
は、溶融金属バスの５％まで表れ、50％のオーダーで、
相当量のアルミニウムを含み、明白な経済的理由で、回
収を行なうことは、当然非常に興味あることである。通
例、この回収は、高温で炉内のドロスを処理することに
よって実行され得る。

この目的のために、数々の炉が考案されており、現に
アルミニウムプラントに使用されている。出願人の知る
ところでは、現存する炉は、石油またはガス操作バーナ
ーまたはプラズマトーチで加熱される。

炉内のドロスを、このドロスに含有されるアルミニウ
ムの回収の目的で加熱するための石油またはガスバーナ
ーの使用には、アルミニウムの回収パーセントを増加す
るために、塩フラックスの添加を必要とするという重大
な欠点がある。

プラズマトーチの使用は、1990年４月20日に公布され
た、アルカン インターナショナル社のカナダ国特許第
1,255,914号公報に示唆されているように、上述の欠点
を克服し得る。実際にプラズマトーチの使用は、炉内を
高温にせしめ、このため、塩フラックスの添加の必要性
を避けられる。しかしながら、プラズマトーチの使用
は、水で冷却されるというトーチの構造に起因する重大
な欠点を有する。実際に、水漏れの場合、激しい爆発が
起こり得、重大な事故になる。

上記カナダ国特許第1,255,914号公報には、非移動ア
ークモード（non−transferred arc mode）でプラズ
マトーチを操作することが実質的に示唆されている。し
かしながら、明細書第６頁には、ある環境下で、アーク
が移動されるモードでプラズマトーチを操作することが
可能であることが示唆されている。しかしながら、この
特許は、このようなアーク移動をどのようにして低減し
て実行するのか、またはこのことからどのような利点が
得られるのかを説明していない。

どちらの場合も、いずれにしても、プラズマトーチの
使用には水冷が必要であり、この使用にはこの欠点が伴
う。

本発明の目的は、金属特にアルミニウムを含むドロス
を処理し、このドロス中に含まれる金属を回収するため
の新規の方法であって、上述の欠点をすべて克服し得る
方法を提供することにある。

特に、本発明の目的は、回転または振動炉内の金属を
含むドロスを処理する方法であって、塩フラックスを必
要としないので現存の方法よりも汚染が非常に少なく、
また、プラズマトーチの使用の際に必要となる相当量の
高価なプラズマガスが不要であるため非常に経済的であ
る方法を提供することがある。

本発明の他の目的は、金属を含むドロスを処理する方
法であって、水を用いた冷却を必要とする部品を使用せ
ず、このため水漏れの場合のどのような爆発の危険もな
いので現存の方法よりも非常に安全である方法を提供す
ることにある。

本発明のさらに他の目的は、金属を含むドロスを処理
する方法であって、一方では、加熱は、実質的に対流よ
りもよりもむしろ放射により行われ、他方では、トーチ
の水冷、またはバーナーを使用した際の相当量の燃焼ガ
スの炉からの排気による熱損失がないために、プラズマ
トーチを用いた方法を含む既知の全ての方法よりも十分
である方法を提供することにある。

金属を含むドロスを処理してこのドロス内に含まれる
金属を回収する本発明の方法は、 処理されるべきドロスを回転炉または振動炉内に導入
する工程、 ドロスを炉内で処理されるアルミニウムの融点以上の
温度に加熱する工程、ドロスを加熱している間、炉を回
転または振動し、ドロス内に含まれる金属の分離をドロ
スから分離せしめる工程、 ドロスから分離された金属を炉から除去する工程及び
その後炉から残りのドロスを除去する工程を含む。

本発明によれば、この方法は、使用される炉が放射ア
ーク炉であり、２つの対向する電極を有し、この電極間
で電気アークが発生し、維持され所望の熱が得られると
いう有利な特徴を有する。

本発明の方法はまた、使用される放射アーク炉は、長
手軸を有し、炉の運転中に、この長手軸方向に上記２つ
の電池が配列されることを特徴とする。炉の回転または
振動は、その数が１分間に１ないし20であり得、好まし
くは約10であり、前記軸の付近で行なわれる。

この回転または振動は、連続的または間欠的に行なわ
れる。

最後に、本発明の方法は、使用される電極が、グラフ
ァイトからなり、水冷されない。好ましくは、これらの
２つの電極は炉の長手軸の両端に設けられ、この電極が
腐食したとき一方から他方へ移動できるようになってい
る。実際には、このことが本発明に使用される炉の構造
を作るもので、この構造は、金属業者に良く知られたマ
ズィエール（Mazieres）型放射アーク炉に非常に良く似
ている。

炉の長手軸に沿ってアークを固定化するために、少な
くとも１つの電極は小さな軸方向の穴を具備し、この穴
を通して、プラズマガス例えばアルゴン、窒素、水素、
メタン、一酸化炭素、または二酸化炭素または空気を注
入し得る。理解し得るように、本発明の方法は、放射ア
ーク炉を利用するものであり、この炉は、最小限の任意
量のプラズマガスを必要とするもので、プラズマトーチ
によって加熱される従来の炉とは区別され、注入された
プラズマガスの量は、非常に高くなければならない。

使用される炉は、放射アーク炉であり、ドロスの加熱
は、放射によって直接達成され、このことは、トーチか
ら排気される熱プラズマガスと接触することによりドロ
スを加熱する、プラズマトーチを利用した従来の炉と区
別される。

２つの電極例えばグラファイト電極間でアークが形成
されるとき、水冷を全く必要としない。

ここに示すように、本発明の方法は、回転または振動
型の放射アーク炉を利用する。この放射アーク炉は、好
ましくは内部チャンバーを有し、このチャンバーは、一
般的に、卵形の形状であり、その長い方の軸（以下、長
手軸という）は、水平である。もちろんこの炉は、この
炉を回転または振動せしめる手段を好ましくはこの長手
軸の周りに具備する。

異なる型の回転型放射アーク炉は、すでに作られてお
り、冶金分野で現在使用されている。このような炉の一
例として、発明者の名をとってマズィエールと名付けら
れた放射アーク炉があげられる。この炉は、この特別な
場合には、卵型の代わりに円筒系のチャンバーを有す
る。このチャンバーの一端は、出入り口が処理されるべ
き物質を導入するかまたは除去せしめる。この炉はま
た、その両端の一方または他方の低い方へ、この炉を傾
ける手段を具備する。

炉の各端には、水平軸方向に配列された電極がある。
これらの電極は、チャンバー内部に置かれた電極端を有
し、互いに向き合うようになっている。２つの電極間の
距離は、自ずと知られた調整手段で自在に調整され得、
この手段は自動化され、選択された作用条件の動作とし
てアークの長さを調整するようになっている。

本発明によれば、使用される電極は、好ましくはグラ
ファイトからなるが、他の材料を実際に用いることもで
きる。グラファイトを用いることの主な利点は、この材
料が非常に耐性がよく、このため、電極に増加された寿
命を与え、電極交換のために炉を停止する期間を低減せ
しめる。

本発明の非常に特に有利な態様によれば、電極は、軸
方向の穴を具備し、この穴を通して、プラズマガスを、
炉の長手軸に同軸方向に吹く稀薄なスチーム状にして注
入することができる。このプラズマガスの有用性は、ア
ークを固定化すること及びアークが軸方向に炉の中ほど
まで延びることを確実にすることである。このプラズマ
ガスストリームはまた、炉が始動したとき、電極間にア
ークを形成するために用いられる。

使用されるプラズマガスは、アルゴン、窒素、水素、
メタン、一酸化炭素、または二酸化炭素または空気また
はそれらの混合物から構成される。特定のガスの選択
は、回収されるべき金属が同時に別な処理に供される場
合に、いくつかの興味を有する。

本発明のドロスの処理方法は、処理されるべきドロス
を炉のチャンバー内部に導入することによって開始され
る。その後、電極を、既知の電気接続手段を有する電源
に接続し、電源を有する電極間にアークを形成すること
により加熱する。前述したように、電極間のアークの形
成は、電極の１つのもしくは好ましくは両方に設けられ
た軸方向の穴を通してチャンバー内へガスストリームを
注入することにより促進され、このガスストリームは、
高圧で吹き出され、炉の回転軸上のアークの整列を十分
に持続する。

電極端間に延びるアークは、形成されるとすぐに、ド
ロスを放射により約1000℃の温度まで加熱する。加熱を
始めると、この軸の周りの炉の回転または振動が同時に
始まる。この回転または振動の数は、所望の処理温度に
達したとき、１分間に１ないし20回であるが、好ましく
は１分間に約10回である。理解し得るように、炉を十分
に回転することによりむしろその軸の周囲で振動するだ
けでよい。

炉内の操作及び処理の他の条件は、特に本発明の方法
の場合、カナダ国特許第1,255,914号公報に記載されて
いることと実質的に同様である。

処理が完了するとすぐに、回転を停止し、同時に加熱
を停止する。次に、炉の出入り口を開け、出入り口付近
におかれた電極を後ろへ移動し、開口端の方を下向きに
して炉を傾けて液状の金属を注ぎ出す。この回収は単に
注ぐことによって行なわれる。回収が終了したとき、ド
ロスの残余は、自ずと知られるように回収し得る。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属を含有するドロスを処理し、該ドロス
   内に含まれる金属を回収する方法であって、 処理されるべきドロスを、長手軸を有する回転または振
   動炉内に導入する工程、 前記炉内のドロスを処理されるべき前記金属の融点以上
   の温度に加熱する工程、 ドロスを加熱する間に、前記長手軸の周りの炉を回転ま
   たは振動し、回収されるべき金属をドロスから分離せし
   める工程、 ドロスから分離された金属を炉から除去する工程、及び その後、炉からドロスの残余を除去する工程を具備する
   方法において、 使用される前記炉は、炉の長手方向に配列された２つの
   電極を含む放射アーク炉であり、前記電極間に電気アー
   クを形成し、所望加熱を供給せしめ、前記電極はグラフ
   ァイトからなり、かつ水冷されないことを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】前記電極の少なくとも１個は、軸方向の穴
   を具備し、この穴を通してプラズガスが注入され、長手
   軸に沿ってアークが固定化される請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】前記注入されたプラズマガスは、Ar、N₂、
   H₂、CH₄、CO、またはその混合物からなる群から選択さ
   れることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記炉の回転または振動は、連続的に行わ
   れることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
   に記載の方法。
5. 【請求項５】前記炉の回転または振動は、間欠的に行わ
   れることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
   に記載の方法。
6. 【請求項６】使用される前記炉は、マズィエール（Mazi
   eres）型の放射アーク炉であることを特徴とする請求項
   １なしい５のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】前記炉は、一般的に卵形の内部チャンバー
   を具備することを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
   か１項に記載の方法。
8. 【請求項８】処理される前記ドロスは、アルミニウムド
   ロスデであり、回収されるべき金属は、アルミニウムで
   あることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項
   に記載の方法。