JP3015205B2 - 被覆金属分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、鋼板等の母材
金属の表面にその母材金属よりも低融点の例えば亜鉛等
の被覆金属をメッキした金属片から、前記被覆金属を除
去する被覆金属分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の被覆金属分離方法として
は、前記金属片を溶解することで、気化した被覆金属
と、溶解した母材金属とに分離する方法をとっていた。
具体的には、前記金属片を、キュポラと呼ばれるシャフ
ト炉内でコークスが燃焼して発生する熱エネルギーによ
って溶解する方法（以後キュポラ法と称する）と、誘導
電気炉内で電気によって発生する熱エネルギーによって
溶解する方法（以後電気炉法と称する）とがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の被覆金
属分離方法において、前記キュポラ法については、上述
のようにコークスを燃焼させるために、燃焼排ガスに二
酸化炭素および粉塵が多量に含まれ、排気対策を講じる
必要がある上に、向流の熱交換原理によって前記金属片
を溶解させるものであるから、金属片の炉内での溶解に
際して、気化した被覆金属の一部が、溶解した母材金属
内に蒸気として混ざることがあり、例えば、炉外に取り
出された母材金属にピンホール等が生じたり、被覆金属
成分が母材金属に混入して、その製品の品質が低下する
という欠点がある。

【０００４】因に、前記金属片の一例として亜鉛メッキ
鋼板を前記キュポラ法によって分離した場合、製品鋳鉄
内の亜鉛含有率は、０．１〜０．２％となる。

【０００５】一方、前記電気炉法については、炉内を密
閉した状態で前記金属片から被覆金属の分離を行うため
に、炉の開閉時に分離された被覆金属の蒸気が空気中に
出ると、前記キュポラ法の場合と同様に、大気中に被覆
金属成分の粉塵が飛散し、環境汚染につながる危険性が
あり、これを防止するためには排気対策を講じる必要が
ある。また、例えば、前記金属片の一例として亜鉛メッ
キ鋼板を前記電気炉法によって分離する場合には、炉内
において蒸気となった亜鉛が、炉の耐火材と反応して、
その耐火材を侵食して炉の耐久性を減少させたり、製品
鋳鉄に混入してその品質が低下するという欠点がある。

【０００６】因に、亜鉛メッキ鋼板を前記電気炉法によ
って分離した場合、製品鋳鉄内の亜鉛含有率は、０．２
〜０．３％となる。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑
み、母材金属への被覆金属成分の混入を少なくできる被
覆金属分離方法を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明における被覆金属分離方法の特徴手段は、母材
金属の表面にその母材金属よりも低融点の被覆金属をメ
ッキした金属片から、前記被覆金属を除去する被覆金属
分離方法において、加熱炉内に前記金属片を投入した状
態で、還元雰囲気で前記金属片を前記被覆金属の融点以
上で、且つ、母材金属の融点未満の温度に燃焼炎によっ
て均一に直接加熱して、前記金属片から前記被覆金属を
気化させ、気化させた前記被覆金属を、燃焼排ガスと共
に炉外に排出するところにある。

【０００９】尚、前記加熱炉を回転溶解炉で構成し、前
記回転溶解炉を回転させながら前記被覆金属を除去して
もよく、更には、前記被覆金属を炉外に排出した後、炉
内を前記母材金属の融点以上に昇温して前記母材金属を
溶融させ、その溶融金属を炉外に取り出し回収してもよ
い。

【００１０】また、前記母材金属は鋼板で、前記被覆金
属は亜鉛で構成してあってもよく、さらには、炉内で前
記被覆金属を気化させた後、炉内を酸化雰囲気にして前
記亜鉛を酸化亜鉛に変化させ、変化した酸化亜鉛を、排
ガスと共に炉外に排出してもよい。

【００１１】

【作用】本発明における被覆金属分離方法の特徴手段に
よれば、加熱炉を均一加熱することで、炉内の前記金属
片は、満遍なく炉内雰囲気での熱エネルギーを受けるこ
とが可能となると共に、還元雰囲気で前記金属片を前記
被覆金属の融点以上で、且つ、母材金属の融点未満の温
度に燃焼炎によって加熱することによって、前記金属片
から被覆金属だけを選別的に気化させた状態で分離する
ことが可能となり、その被覆金属蒸気を燃焼排ガスと共
に炉外に排出するために、母材金属と被覆金属との分離
効率を高めることが可能となる。また、燃焼炎による直
接加熱を行うので、効率の高い燃焼が可能となると共
に、前記炉内雰囲気を還元雰囲気にするのに、特別な還
元用物質を用いなくても燃焼ガスによって還元雰囲気を
形成することができ、作業性・経済性共に向上させるこ
とが可能となる。

【００１２】因に、亜鉛メッキ鋼板を本発明の被覆金属
分離方法によって分離した場合、製品鋳鉄内の亜鉛含有
率は、０．００５〜０．００８％まで減少させることが
可能となる。

【００１３】また、純酸素を用いた燃焼方式を採用すれ
ば、燃焼効率が向上すると共に、排ガス量を減らし且つ
その排ガスにＮＯｘが含まれるのを防止することが可能
となり、しかも、純酸素の供給量を調整操作するだけ
で、炉内雰囲気を還元雰囲気へ簡単にコントロールする
ことが可能となる。

【００１４】尚、加熱炉を回転溶解炉で構成し、その回
転溶解炉を回転させながら被覆金属の除去を行えば、炉
内の金属片は、適度に姿勢を変えながら、より効率よく
熱エネルギーを受けることが可能となり、更には、前記
被覆金属を炉外に排出した後、炉内を前記母材金属の融
点以上に昇温して前記母材金属を溶融させれば、炉外へ
の母材金属の取り出し回収が簡単になり、母材金属を用
いた製品の製作工程にそのまま移すことも可能となる。

【００１５】また、前記母材金属が鋼板で、前記被覆金
属が亜鉛で構成し、さらには、炉内で前記被覆金属を気
化させた後、炉内を酸化雰囲気にして前記亜鉛を酸化亜
鉛に変化させ、変化した酸化亜鉛を、排ガスと共に炉外
に排出すれば、前記亜鉛を酸化亜鉛の形で安定した状態
にして分離回収することが容易となる。

【００１６】

【発明の効果】従って、本発明の被覆金属分離方法によ
れば、母材金属を主とする回収製品への被覆金属成分の
混入を少なくすることが可能となって、高品質の回収製
品を金属片から分離して取り出すことができるようにな
り、金属再生に伴って資源の有効利用をさらに促進する
ことが可能となった。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】本実施例の被覆金属分離方法は、加熱炉の
一例として、図１に示す円筒状の炉本体１と、その炉本
体１を軸心Ｐ周りに回転駆動するための回転駆動装置２
と、炉本体１内を加熱するバーナー３とを設けた回転溶
解炉Ｒを用いて行うものであって、本実施例は、金属片
４が、その一例である亜鉛メッキ鋼板４ａである場合
に、その亜鉛メッキ鋼板４ａを、被覆金属に当たる亜鉛
と、母材金属に当たる鋼板とに分離するものである。

【００１９】即ち、炉本体１内に亜鉛メッキ鋼板４ａを
投入した状態で前記炉本体Ｒをその軸心Ｐ周りに回転さ
せながら、還元雰囲気で前記亜鉛メッキ鋼板４ａを前記
亜鉛の融点以上で、且つ、前記鋼板の融点未満の温度に
バーナー３の燃焼炎によって加熱して、亜鉛メッキ鋼板
４ａから亜鉛を気化させ、気化させた亜鉛蒸気を、燃焼
排ガスと共に炉外に排出し、前記亜鉛蒸気を炉外に排出
した後、炉内を鋼板の融点以上にバーナー３によって昇
温して鋼板を溶融させ、その溶融金属を炉外に取り出し
回収するものである。

【００２０】前記亜鉛メッキ鋼板４ａから亜鉛を気化さ
せる際の炉内温度は、概ね１０００℃前後、前記鋼板を
溶融させる際の炉内温度は、概ね１５００℃前後に設定
して被覆金属の分離を実施することが多い。

【００２１】前記回転溶解炉Ｒについて、その詳細を説
明すると、円筒状の前記炉本体１は、その軸心Ｐ方向で
の一端部に開口部１ａを設け、その開口部１ａには、燃
焼排ガスを炉外に排出するための排気筒８に連通する排
気管９を着脱自在に設けてあり、排気管９を前記開口部
１ａに取り付ければ排気口として、また、取り外せば金
属片４を炉内に投入可能な投入口として兼用することが
可能である。

【００２２】また、炉本体１の軸心Ｐ方向での他端部に
は、炉本体１内に熱風を送るためのバーナー３、及び、
炉本体１内で溶融した溶融金属を炉外に取り出す取出口
１０を開閉自在に設けてある。

【００２３】前記ガスバーナー３は、天然ガスと空気を
用いた燃焼によって、炉本体１内に熱風を送り込めるよ
うに形成してある。

【００２４】〔実験例〕以下に実験例及びその結果を説
明する。

【００２５】実験は、亜鉛メッキ鋼板からの亜鉛除去に
関して、雰囲気・加熱それぞれの状態の異なった条件下
で実施して、その亜鉛除去率を求めたものであって、そ
の実験結果の詳細は、図２の一覧図表に示すとおりであ
る。

【００２６】この結果からみられるように、燃焼雰囲気
中にＣＯ₂の多い酸化雰囲気下での亜鉛除去に比べて、
還元雰囲気下における加熱による亜鉛除去のほうが、著
しく除去率が高く、さらには、空気中での加熱における
亜鉛除去率が零であることを考慮すると、亜鉛メッキ鋼
板の被覆亜鉛を、酸化させない状態で亜鉛蒸気とするこ
とによって、効率よく亜鉛を亜鉛メッキ鋼板から除去す
ることができることを示している。

【００２７】〔別実施例〕以下に別実施例を説明する。

【００２８】〈１〉 先の実施例では、炉内雰囲気を還
元雰囲気とした状態で亜鉛を気化させた後、燃焼排ガス
と共に亜鉛蒸気を炉外に排出する方法を説明したが、こ
の他に、炉内で亜鉛を気化させた後、炉内を酸化雰囲気
にして前記亜鉛を酸化亜鉛に変化させ、変化した酸化亜
鉛を排ガスと共に炉外に排出する方法をとれば、除塵装
置等で排ガス中の酸化亜鉛を容易に回収することが可能
となる。これらの作用は先の実施例で説明した回転溶解
炉Ｒを用いた方法に限定されるものではなく、他の加熱
炉においても叶えることが可能で、それらを総称して加
熱炉と云う。

【００２９】また、亜鉛の除去に関しては、ガスバーナ
ー３からの燃焼ガス中の一酸化炭素を積極的に増加さ
せ、炉内雰囲気を還元雰囲気にすることで、亜鉛メッキ
鋼板４ａからの亜鉛除去率を向上せることが可能とな
る。この燃焼ガス中の一酸化炭素を増加させる雰囲気コ
ントロールは、ガスバーナー３の燃焼を空気燃焼に替え
て純酸素による燃焼とし、その純酸素供給量を制御する
ことでより簡単に短時間に調整することが可能となる。
因に、純酸素燃焼と空気燃焼との熱効率を表す一例とし
て、火炎温度を示すと、前者が約２８００℃、後者が約
１９００℃と圧倒的に純酸素燃焼の方が熱効率が高いこ
とがわかる。

【００３０】〈２〉 先の実施例では、金属片４の一例
の亜鉛メッキ鋼板４ａに対する被覆金属分離を説明した
が、亜鉛メッキ鋼板４ａに限定されるものではなく、他
の金属片４を対象としたものであってもよく、要する
に、母材金属の表面にその母材金属よりも低融点の被覆
金属をメッキした金属片４であればよい。

【００３１】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の回転溶解炉を示す断面図

【図２】実験例の結果を示す図表

【符号の説明】 ４ 金属片 Ｒ 回転溶解炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河波 俊博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 木崎 勉 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 見神 孝則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 藤井 彰 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 松原 永吉 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−346681（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129387（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−36286（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−23858（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 4/02 C22B 7/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材金属の表面にその母材金属よりも低
   融点の被覆金属をメッキした金属片（４）から、前記被
   覆金属を除去する被覆金属分離方法であって、 加熱炉内に前記金属片（４）を投入した状態で、還元雰
   囲気で前記金属片（４）を前記被覆金属の融点以上で、
   且つ、前記母材金属の融点未満の温度に燃焼炎によって
   均一に直接加熱して、前記金属片（４）から前記被覆金
   属を気化させ、気化させた前記被覆金属を、燃焼排ガス
   と共に炉外に排出する被覆金属分離方法。
2. 【請求項２】 前記加熱炉を回転溶解炉（Ｒ）で構成
   し、前記回転溶解炉（Ｒ）を回転させながら前記被覆金
   属を除去する請求項１に記載の被覆金属分離方法。
3. 【請求項３】 前記被覆金属を炉外に排出した後、炉内
   を前記母材金属の融点以上に昇温して前記母材金属を溶
   融させ、その溶融金属を炉外に取り出し回収する請求項
   １又は請求項２に記載の被覆金属分離方法。
4. 【請求項４】 前記母材金属は鋼板で、前記被覆金属は
   亜鉛である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の
   被覆金属分離方法。
5. 【請求項５】 炉内で前記被覆金属を気化させた後、炉
   内を酸化雰囲気にして前記亜鉛を酸化亜鉛に変化させ、
   変化した酸化亜鉛を、排ガスと共に炉外に排出する請求
   項４に記載の被覆金属分離方法。