JP3504230B2 - 超高純度アルミニウム製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極槽の上方から
電極が挿入され、かつ該電極槽は熱損失を減少させるた
めに上方側に蓋を有する３層式電気分解方法を実施する
超高純度アルミニウム製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】精錬電気分解セルは、通常は鋼薄板で被
覆された矩形の槽からなり、該槽の内側には耐火材料の
壁が設けられており、陽極として接続されている炭素床
内へ鋼からなる電流レールが挿入され、炭素床の上に、
陽極金属（約４０％の銅と精製すべき粗製アルミニウム
からなる合金）、中間層としての氷晶石、フッ化カルシ
ウム、フッ化バリウムおよびフッ化アルミニウムからな
る混合物、及び精製されたアルミニウムからなる上方の
層、の３つの可溶性の層が順に重ねられる。

【０００３】陰極金属へグラファイト電極が挿入され、
そのグラファイト電極は槽の上方に配置された陰極ビー
ムを介して電流供給部へ接続されている。前炉は電解セ
ルへ金属を供給するのに用いられ、電解セルの装填の作
業温度は、陰極電流密度が０．３から０．５Ａ／ｃｍ²
である場合に、約７５０℃である。

【０００４】公知の電解セルによる精製の技術的な条件
においては、純度９９．９９％のアルミニウムしか製造
することができない。従って、できる限り製造するアル
ミニウムの純度を向上させることが試みられてきた。そ
の過程で、不純物の一部は電解セルの蓋の腐食によって
もたらされることが明らかにされており、さらに、グラ
ファイト化された電極が鋼棒に固定され、グラファイト
と鋼との間を確実に接触させるために陰極爪に鉄が注入
されたことが確認され、腐食生成物が不純物として融解
物内へ達する可能性があることが明らかにされている。
他の物質、例えばケイ素は、粉塵の運び込みによって金
属内へ達する。

【０００５】精製電気分解を安定して行わせるために
は、所定の清掃および検査サイクルを遵守して行う必要
がある。以下に、代表的な操作処置を例示する。

【０００６】１．陰極炭素の測定及び清掃 陰極炭素／精製されたアルミニウムの接触面の状態に関
する情報を得るために、各電解セルの陰極が毎日測定さ
れ、各個々の陰極における電圧が定められる。電圧値
が、たとえば最小値である４．５ｍＶよりも低い場合に
は、陰極炭素が引き出される。すなわち、空気圧の引き
（Pneumatikzug）を介して陰極炭素が炉蓋の上方へ約６
００mm引き上げられ、その後、銅ロッドを電流レールか
ら外した後に炭素浄化槽へ移送される。上記の作業のた
めに、清掃作業者は陰極炭素に直接接近することが必要
である。

【０００７】２．炉の泡の除去 電解プロセスが進行するうちに、陰極、ここでは精製さ
れたアルミニウムの表面上に主としてアルミニウム酸化
物と電解質の粒子とからなる層が形成される。この層
は、規則的に取り除かなければならず、除去の際に溶液
の動きと電解質の混合を防止しなければならない。しば
しば泡層は、内側壁で炉の長手側に付着するため、この
箇所で泡層を除去しなければならない。次に、それを一
方側、好ましくは炉端面の近傍へ移動させる必要があ
る。このような泡の除去は約３０分間続き、各週行わ
れ、すべての炉側で次々と泡が除去される。また、泡の
除去を行うためには、炉面へ自由に接近できなければな
らない。

【０００８】３．炉のはつり（Freischlagen） 電解プロセスの間に、炉壁、特に、陰極表面が炉内積み
壁と接触する領域に、はっきりと目に見える付着物が形
成される。通常、該付着物は、のみによって除去され、
はつられた付着物片は泡取りスプーン又は火挟みを用い
て炉から取り除かれる。はつりは、１年に約２から４回
行われ、約１時間かかる。はつりを行うためには、それ
ぞれの炉面に対し作業者が自由に接近できなければなら
ない。

【０００９】４．新しい陰極炭素の組み込み 新しい陰極炭素の組み込みと運転開始は３段階で行わ
れ、まず炭素が、下方の端部が金属層の約１０cm上の位
置にトラバースにより固定され、それぞれ１日の待機時
間の後に、炭素が金属溶液へ挿入される。炭素の組み込
みの際には、炉蓋は閉鎖されたままで、操作者が接近す
ることができる。

【００１０】５．融解層への電解質の補充 融解層に電解質を補充するために炉を開ける必要があ
る。その後、精製された融解物を有するるつぼが炉へ移
動されて、るつぼの注ぎ口が折り畳み可能な溝と結合さ
れる。るつぼを傾ける際に、電解質ビームが金属表面へ
当接するのを防止するために、溝出口と金属表面との間
に泡取りスプーンを保持する。電解質を充填するため
に、２、３週間毎に蓋を完全に持ち上げて、長手方向へ
約１ｍずらし、充填時間約１０分で電解質の充填を行
う。電解質の充填に際して、溶液の動きは許されず、表
面に１〜２cmの波が立っただけでも、陰極金属への好ま
しくない作用がもたらされるおそれがある。

【００１１】６．温度測定 電解セル内の精製プロセスの遂行にとって、温度制御は
きわめて重要であるので、測定は手動器具を用いて毎時
行われ、測定に際して、炉は約１分開放される。温度
は、±１℃で一定に維持されなければならない。

【００１２】７．陰極層の測定 １週間に１回、炉の吸引の間、陰極層が測定される。陰
極層の測定に際して鋼ロッドが陰極内へ垂直に挿入され
て、再びゆっくりと引き出される。このプロセスは、挿
入されたロッド上に視認可能なマーキングが示されるま
で、約１０分続く。

【００１３】８．融解物の層高さの測定 １４日リズムで、各炉において融解物の層高さが測定さ
れる。槽開放時間は、約１０分である。

【００１４】そして、超高純度アルミニウムを製造する
装置を、上述したように操作する場合に、以下に示すよ
うに多数の問題が発生するが、これまでに満足に解決さ
れていない。

【００１５】まず、温度が高い場合のシールの問題を挙
げなければならない。その場合のシールは、平坦で、丸
くされた、堅くて移動する面上の水平部分と垂直部分と
を有するシールである。クラスト形成（３．「炉のはつ
り」を参照）によって、時間と共にシールのための載置
部が平坦でなくなる。各保守の際および内積み壁を新し
くする場合にも、シール端縁が移動するので、シールを
弾性的に形成することによってのみ満足のゆく密封が可
能になると思われる。しかし、該シールによる密閉は、
温度が高い場合には、構造的な問題で失敗してきた。

【００１６】さらに、炉の内部でそれぞれ操作を行うた
めに、蓋は柔軟に形成し、容易に開放でき、かつ迅速に
閉鎖できなければならない。しかし、他方では、特に丸
いグラファイト陰極を中央で操作するのに適したように
するためには、著しい安定性を持たなければならない。
さらに、絶縁の材料は、液状金属に最小の不純物さえも
もたらさない性質を有する材料でなければならない。

【００１７】ドイツ公告公報第１０９３９９７号には、
三層式電気分解方法において液状のアルミニウムからな
る陰極に接続するための電流供給部材が記載されてい
る。該公報第４段落、第５９行以降によれば、陰極層の
上面の上方にシールドが取り付けられ、そのシールドは
約７mmの厚みを有するアルミニウムプレートからなる。
軽いアルミニウムプレートは、残りの駆動時間において
他のシールド部分と共に電解セルの多数に分割された蓋
を形成するが、電極が移動する場合、例えば、電極を交
換する場合に一緒に移動される。

【００１８】ドイツ公告公報第１０９３９９７号に示す
この既知の蓋の欠点は、保守のために規則的な時間間隔
で必要となる蓋への歩行ができないことである。さら
に、前記蓋には、絶縁において欠陥があり、かつ蓋の部
分間に間隙が存在するために、大きな熱損失が発生し、
装置の熱収支が望ましくないという問題点がある。

【００１９】英国特許公報ＧＢ−ＰＳ５８３８３１に
は、セラミックの絶縁材料からなる蓋が使用されている
精錬電気分解のための装置が記載されている（請求項１
「断熱煉瓦」）。しかし前記公報に記載のセラミックブ
ロックは、蓋の重量をきわめて大きくするため、安定上
の理由から、蓋を破壊強い鋼から形成しなければなら
ず、電解駆動時における電解セルの操作が困難になると
いう問題点がある（前記英国特許公報第５ページ、第５
行）。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、例えば、２０、０００kWh/t より少ないエネルギ消
費において、９９．９９９％以上の純度を有する超高純
度アルミニウムを生産することを可能にする等、良好な
空間−時間収益を可能にし、電解セルの完全なシールに
より、熱損失、粉塵の運び込み、フッ化物放出、及び粉
塵放出を抑制することができる超高純度アルミニウム製
造装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明（１）
は、陽極として接続されている電解槽内の炭素床と、前
記電解槽内へ上方から挿入される、長手方向に相前後し
て接続されたグラファイト陰極と、前記電解槽の熱損失
を減少させるために設けられるグラファイト陰極を挿通
する開口部を有する底面が矩形の蓋と、前記電解槽の側
方に位置し、該電解槽内へ金属供給する前炉と、を備え
る三層式電気分解方法に従って液体金属から超高純度ア
ルミニウムを製造する装置において、前記蓋は、互いに
対して平行であり、１つの平面内に配置され、かつ電解
槽の長手方向に配置されている３つの蓋部からなり、前
記蓋の中央に位置する中央蓋部は垂直上方へ取り外し可
能であり、該中央蓋部の左右に位置する２つの側方蓋部
は、継手を介して回動自在に配置されており、前記蓋部
は、セラミック繊維材料で内張りされ、前記電解槽の一
周する端縁上に載置した場合、３つの蓋部の当接面は圧
接するように密着されることによって熱的に絶縁し、か
つガスの流出に対してシール性を付与しており、また、
前記グラファイト陰極は、セラミック保護ベル状部によ
って包囲されており、前記保護ベル状部が前記中央蓋部
に形成された透孔内へ導入されている超高純度アルミニ
ウム製造装置を提供するものである。

【００２２】また、本発明（２）は、前記発明（１）に
おいて、前記蓋部の端縁部は、金属薄板枠の角部が切欠
かれ、該切欠部にセラミック繊維材料が相補形状で挿入
され、かつ該セラミック繊維材料が前記金属薄板枠の周
面を越えて１mmから５mm突出している高純度アルミニウ
ム製造装置を提供するものである。

【００２３】また、本発明の好ましい形態を次に列挙す
る。本発明（３）は、上記発明（１）及び（２）におい
て、前記中央蓋部の幅狭側が、電解槽の端面に配置さ
れ、かつその垂直方向の位置を調節可能であるトラバー
ス架台に載架されており、また、前記中央蓋部はグラフ
ァイト陰極を挿通させる開口部を備えた板状フレームか
らなる高純度アルミニウム製造装置が好適である。

【００２４】また、本発明（４）は、上記発明（１）〜
（３）において、前記中央蓋部の開口部の上に、可動の
スライダが横方向に配置されており、該スライダはセラ
ミック繊維材料によって内張りされている高純度アルミ
ニウム製造装置が好適である。

【００２５】また、本発明（５）は、上記発明（１）〜
（４）において、前記スライダは、それぞれ、保護ベル
状部へ向く側に半円の開口部が設けられており、該開口
部の半径が保護ベル状部の外側半径と一致する高純度ア
ルミニウム製造装置が好適である。

【００２６】また、本発明（６）は、上記発明（１）〜
（５）において、前記中央蓋部はステイを介して、トラ
バース架台に載置された駆動装置により垂直方向に移動
可能な支持ビームと結合されている高純度アルミニウム
製造装置が好適である。

【００２７】また、本発明（７）は、上記発明（１）〜
（６）において、前記可動の支持ビームに、側方蓋部の
フック形状の継手が固定されている高純度アルミニウム
製造装置が好適である。

【００２８】また、本発明（８）は、上記発明（１）〜
（７）において、前記側方蓋部は、一周するパイプフレ
ームと、該パイプフレームに固定される金属薄板枠と、
該金属薄板枠に内張りされるセラミック繊維材料で構成
される絶縁プレートとからなり、前記絶縁プレートは水
平絶縁プレートと垂直絶縁プレートが配置されており、
水平の絶縁プレートは、スチールピンに懸架されたセラ
ミックのホルダを介して金属薄板枠の下側に固定されて
おり、垂直絶縁プレートは電解槽の端縁上に載置されて
いる高純度アルミニウム製造装置が好適である。

【００２９】また、本発明（９）は、上記発明（１）〜
（８）において、前記側方蓋部は、少なくとも１つの作
業開口部が配置されており、前記作業開口部の内周面は
セラミック繊維材料で内張りされ、また、前記作業開口
部を閉鎖可能にする開口蓋はセラミック繊維材料からな
るシールリングを有している高純度アルミニウム製造装
置が好適である。

【００３０】また、本発明（１０）は、上記発明（１）
〜（９）において、前記側方蓋部の端面に、折り畳み可
能で、且つ高さ調節可能な脚部材が配置されている高純
度アルミニウム製造装置が好適である。

【００３１】また、本発明（１１）は、上記発明（１）
〜（１０）において、前記絶縁プレートがアルミニウム
ケイ酸塩からなり、炉外側を向いたプレートは少なくと
も４４％のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量を有し、炉内部空間を向い
たプレートは少なくとも７３％のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量を有
する高純度アルミニウム製造装置が好適である。

【００３２】本発明によれば、例えば、２０、０００kW
h/t より少ないエネルギ消費において、９９．９９９％
以上の純度を有する超高純度アルミニウムを生産するこ
とを可能にし、作業者がアクセス容易である等、良好な
空間−時間収益を可能にし、電解セルの完全なシールに
より、熱損失、粉塵の運び込み、フッ化物放出、及び粉
塵放出を抑制することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態におけ
る高純度アルミニウム製造装置を図１〜図１０を参照し
て詳細に説明する。図１は本実施の形態例の高純度アル
ミニウム製造装置（以下、単に「本実施の形態例」と言
う）の平面図であり、多部材の蓋部から形成された蓋の
一部を示す。図２は本実施の形態例に用いられる蓋を形
成する蓋部のうち、側方蓋部の端縁領域を示す部分横断
面図である。図３は本実施の形態例に用いられる蓋を形
成する蓋部のうち、回動可能にリンク結合された側方蓋
部を有する可動の支持ビーム領域における蓋部の部分横
断面図である。図４は本実施の形態例の長手方向の部分
横断面としての側面図である。図５は、本実施の形態例
の幅狭方向の部分横断面としての側面図である。図６
は、本実施の形態例に用いられる蓋の側方蓋部の横断面
図である。図７は、本実施の形態例に用いられる蓋の中
央蓋部の横断面図である。図８及び図９は、本実施の形
態例に用いられる閉鎖プレートの側面図である。図１０
は、本実施の形態例の電解槽の側面図である。

【００３４】蓋は、中央蓋部１と、中央蓋部１の左右に
隣接するふたつの側方蓋部７、８とからなり、これらは
互いに対して平行であり、１つの平面内に配置され、か
つ電解槽の長手方向に配置される３分割構造を採る（図
１）。更に、中央蓋部１及び側方蓋部７、８は共に、金
属薄板枠１５、１６にセラミック繊維材料が内張りされ
ている。中央蓋部１は幅狭側において、電解槽の端面に
配置されているトラバース架台１９、２０上に載架さ
れ、側方蓋部７、８は、中央蓋部１の上方に長手方向に
配置されている支持ビーム３１、３２に載架され、該支
持ビーム３１、３２はトラバース架台１９、２０と結合
されている（図３、図４）。側方蓋部７、８の中央側に
はフック形状の継手２、３が設けられ、継手２、３はそ
れらが対応する多重懸架１７、１８内に載置される（図
３、図５及び図６）。側方蓋部７、８は、中央蓋部１と
は関係なく継手２、３を介して回動させて開けることが
できる。

【００３５】中央蓋部１にも、側方蓋部７、８にも開口
部が形成されている。中央蓋部１の開口部は、横方向に
移動するスライダ１１、１２を介して閉鎖可能である
（図１）。スライダは、セラミックスの内張りを有する
耐熱性の鋼薄板からなり、好ましくはその保護ベル状部
に向いた側に半円形状の終端縁を有しており、その半径
が保護ベル状部の外側の半径と一致する。

【００３６】セラミック材料からなる保護ベル状部を、
開口部の内周面に形成される弾性的なセラミックシール
と組み合わせて使用すれば、グラファイト陰極と蓋との
間隙をさらに著しく減少させることができる点で好まし
い。また、前記セラミックシールと保護ベル状部とに、
熱膨張係数がほぼ等しい同種のセラミック材料を使用す
れば、グラファイト陰極の移動が使用温度の全領域にわ
たってわずかな許容誤差値で維持されると共に、保護ベ
ル状部とセラミックのシール材料との間の温度差が、予
め設定された限界内に維持され、蓋の取り外しもいつで
も問題なく可能である点で好ましい。

【００３７】中央蓋部１及び側方蓋部７、８は、いずれ
も、セラミック繊維材料で内張りされ、前記電解槽の一
周する端縁上に載置した場合、３つの蓋部の当接面は圧
接するように密着されることによって熱的に絶縁し、か
つガスの流出に対してシール性を付与している。特に、
側方蓋部７、８の絶縁の形態は、水平と垂直の絶縁プレ
ート２３ａ、２３ｂからなる（図２）。水平の絶縁プレ
ート２３ｂは、スチールピン６に懸架されたセラミック
のホルダ４３を介して、金属薄板枠１５、１６として形
成された側方部分７、８の下側に固定されている（図
７）。垂直の絶縁プレート２３ａは、互いに弾性的に結
合されており、電解槽の端縁の上に載置される。また、
絶縁プレート２３ａ、２３ｂは、アルミニウムケイ酸塩
から形成されており、さらに、炉外側に面したプレート
は、少なくとも４４％のＡｌ₂ Ｏ₃含有量を有し、内側
空間に面したプレートは少なくとも７３％のＡｌ₂ Ｏ₃
含有量を有している。

【００３８】短期間の検査と測定のために、側方蓋部
７、８には作業開口部１３の他にさらに閉鎖プレート３
５が設けられており、同様にセラミック絶縁材料でシー
ルされている（図１０）。シール機能にとって必要な圧
接圧力は、閉鎖プレート３５においては閉鎖平面が重力
方向に矢印状に形成されていることによって得ることが
できる。側方蓋部７、８内の蓋２８と作業開口部１３に
は、圧接圧力を同様に高めるために、円錐状に延びるセ
ラミックシールリングが設けられている。

【００３９】図１に示すように、中央蓋部１は、電極の
数に相当する数の開口部９、１０を有しており、該開口
部９、１０はそれぞれ半円形状の切欠きを備えたスライ
ダ１１、１２を介して密封することができる。蓋部の一
方の側方蓋部７、８には、三層電気分解の駆動の間、測
定と検査を実施するための作業開口部１３が形成されて
いる。この作業開口部１３も、前述の如く、別に配置さ
れた蓋を介して閉鎖可能である。

【００４０】図２に示す断面は、蓋部の端縁領域の構造
と電解槽の領域のシール１４としての、氷晶石が充填さ
れたウォーターカップの配置を再度示している。蓋部
は、通常、補強されたボックス形状の金属薄板枠１５、
１６の内部がセラミック繊維材料で内張りされてなる構
造物であって、その金属薄板の薄板上側から薄板側方部
分へ屈曲する領域に切欠き５を設け、該切欠き部５にセ
ラミック繊維材料２７が相補形状で挿入され、かつ該セ
ラミック繊維材料２７が前記金属薄板枠の周面を越えて
１mmから５mm突出するようにしている（図７）。これに
より、各蓋部は載置面においても側方領域においても絶
縁されている。また、蓋部分１、７、８の間の間隙に、
多層に配置された絶縁マットからなる潰しシールを更に
挿入すれば、各蓋部の側方領域において更に絶縁性が高
まる。

【００４１】側方蓋部７、８と電解槽の端縁部との絶縁
の構造は、図２に示されている。蓋部端縁に絶縁プレー
ト２３ａが垂直に立ち上がっており、該絶縁プレート２
３ａは電解セル２９の槽端縁部に加わる蓋部の圧力を吸
収する。中央蓋部１内には、ここでは絶縁作用は重要で
あるが、圧力吸収は重要でないために、絶縁プレート２
３ｂが水平に積層されている。本発明に基づいて形成さ
れた蓋部の利点は、完全なシールによる高い断熱、減少
されたガス透過性を有する不活性材料の使用および駆動
の間の炉内部への柔軟なアクセスによる空間−時間収益
の改良にある。

【００４２】中央蓋部１をステイ３０に多重懸架１７、
１８かつ多重支持することによって、この中央部分は自
重が少ない場合でもきわめてじょうぶに形成することが
できるので、蓋部を持ち上げ、あるいは下ろすために、
炉の前側にわずかな駆動力を加えるだけで十分である。
さらに、側方蓋部は、電気分解の間に移動可能である。
それら側方蓋部は、短時間の温度衝撃においても変形な
いし亀裂または損傷を示すことはない。従ってそれらは
断熱、空間−時間収益および環境保護付帯条件の様々な
要請に基づく最適化を表している。

【００４３】好ましい実施形態によれば、中央蓋部１
は、図４及び図５に示すトラバース架台１９、２０に載
架されている。トラバース架台１９、２０は、それぞれ
炉の前側に配置されている。該トラバース架台１９、２
０には、電極を昇降させるための調節装置２１（陰極
梁）が配置されている。

【００４４】さらに、図６にはフック形状に形成された
継手が図示されており、該継手によって蓋部の側方蓋部
を中央蓋部を中心に回動させることができ、あるいはフ
ックを外した後に槽表面から完全に取り外すこともでき
る。

【００４５】図６に示すように、側方蓋部には一周する
パイプフレーム２２が設けられており、該パイプフレー
ムに絶縁プレートを収容するための金属薄板被覆１６ｂ
が取り付けられている。側方蓋部を開放後に槽上端縁か
ら所定の距離で維持することができるようにするため
に、側方蓋部の少なくとも前側に、折り畳み可能な脚２
４、２５が設けられている。これらの脚は高さ調節可能
であるので、側方蓋部の様々な開放角度が調節可能であ
る。

【００４６】側方蓋部を開いてあけるために、図６に示
すように、蓋部の中央蓋部１に鉤爪２６の形状のフック
状の延長部が設けられている。鉤爪２６の大きい開口角
度によって、側方蓋部７、８を揺動領域から容易に持ち
上げて外すことができる。そのためにクレーンが使用さ
れる場合には、脚２４、２５が開放位置における固定を
可能にするので、この工程を昇降に限定することができ
る。

【００４７】図８及び図９には、閉鎖プレート３５の側
面図が図示されている。図には閉鎖プレート３５の他
に、閉鎖プレート３５のための保持グリップ３６と保持
プレートホルダ３７、たとえば金属薄板部分が示されて
おり、該金属薄板部分はボルト、クリップ装置などによ
って閉鎖プレートのカルシウムケイ酸塩成形物と堅固に
結合されている。カルシウムケイ酸塩材料は、きわめて
温度に強く、高い破壊強度を有しているので、機械的に
高い負荷をかけることができる。

【００４８】図１０には、本発明に基づく電解槽２９の
側面が図示されている。図から閉鎖プレート３５の配置
が明らかにされる。閉鎖プレートは、オーバーフロー部
３８を、特に、閉鎖プレート３５が開放状態にある場合
でも、内容物が逃げることができないように覆ってい
る。

【００４９】電解槽２９は、壁（炉端縁４０）を有して
おり、その壁は図１０に示す配置においては、閉鎖プレ
ート３５までは水平に延びて、そこからはＶ字状に延び
ている。壁（炉端縁４０）上には、Ｖ字状のカルシウム
ケイ酸塩ブロックが設けられており、載置面３５ａ、３
５ｂが水平のシールを、そしてＶ字状の尖端が開口領域
を覆っている。

【００５０】電解槽２９の外側領域の側方に、電解槽２
９の蓋部へ行くための梯子３４が設けられている。さら
に側方部分７、８の上に格子４１が配置されており、該
格子はパイプフレーム２２の領域に載置されている（図
６）。操作者は、ここから作業開口部１３（図１）上の
蓋２８を開けることも、電極４２（図４）を管理するた
めにスライダ１１、１２を開けることもできる。

【００５１】オーバーフロー部３８の閉鎖プレート３５
を開放することによって、±１℃の炉の正確な温度案内
が可能になる。そのために閉鎖プレート３５はホルダ３
７からなり、該ホルダに閉鎖プレートグリップ３６が固
定されている。閉鎖プレート３５は、カルシウムケイ酸
塩からなる材料よりなり、従って耐熱性が高く、同時
に、オーバーフロー部３８を開閉する場合の機械的な負
荷に損傷なしに十分に耐えられるだけ堅固である。

【００５２】閉鎖プレート３５は、電解セル２９の側方
に固定されていることが好ましい。それによって炉ガス
の流出がほぼ阻止されるので、本発明に基づく炉を操作
する場合の放出物がきわめて少なく抑えられる。さら
に、閉鎖プレート３５が、炉の端面の側方に取り付けら
れることが、特に好ましい。というのは、そこでは熱上
昇風がガス状の不純物の流出を阻止するからである。付
加的な手段として、閉鎖プレート３５はオーバーフロー
部３８へ向かってＶ字状に尖らされており、それによっ
て比較的長い間隙開口部が形成され、その間隙開口部を
介して温度微調整を行うことができるのと同時に放出率
が最小になる。

【００５３】閉鎖プレート３５のカルシウムケイ酸塩ブ
ロックは、Ｔ字状に形成され、Ｔ屋根の屋根面３５ａ、
３５ｂが、炉端縁４０（壁）の内側に築かれた３９上に
載置されることが特に好ましい。それによって閉鎖プレ
ート３５により、電解セル２９をより確実に閉鎖するこ
とができる。

【００５４】炉端縁４０（壁）の側方に、梯子３４が固
定されており、その梯子を用いて、操作者が炉蓋部へ行
くことができる。梯子３４は、作業開口部１３の近傍に
固定されているので、すべての取り扱いを短い距離で実
施することができるため好ましい。格子４１が側方部分
７、８の上側のパイプフレーム２２の領域に固定されて
いるため、操作者が作業開口部に行きやすい。従って側
方蓋部は、電極炭素ないし陰極炭素を清掃して交換する
ための作業プラットフォームとなる。

【００５５】

【発明の効果】本発明の高純度アルミニウム製造装置に
より、槽／セルをシールすることができるため、熱損
失、及び粉塵の運び込みを抑制することができ、且つフ
ッ化物と粉塵の放出を約５０％減少させることができ
る。また、側方蓋部により、陰極炭素を清掃し、交換す
る場合に、側方蓋部が協力者のための作業プラットフォ
ームを提供することができる。本発明の高純度アルミニ
ウム製造装置に用いられる蓋は、中央支柱なしのつなが
った構造をとるため、槽上面での作業を行う際に操作者
が接近しやすく、開放時間を短縮することができる。ま
た、フックプロフィール／継手を介して側方蓋部７、８
を回動可能に軸承することができる。また、蓋部内側の
耐火被覆が不活性であるため、蓋部支持体材料の反応生
成物が、金属不純物として槽内へ達することを抑制する
ことができる。また、耐火被覆が複式構造をとることが
できる。また、側方蓋部に形成された、閉鎖蓋２８を備
えた作業開口部によって、セルの吸引の際の開放工程が
多くなることを防止することができる。側方蓋部を完全
に移動することができ、特にオンオフプロセスおよび電
解質供給の際に、取り外しが可能である。また、熱を受
ける箇所に耐熱性の鋼を使用することができる。また、
陰極炭素蓋ないしスライダ１１、１２およびオーバーフ
ロー部３８の閉鎖プレート３５により、最小の開口部の
形成することができ、炉の正確な温度案内（操業温度の
維持）を、±１℃以内で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する多部材の蓋部から形成された蓋の一部を示
す上面図である。

【図２】図２は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する側方蓋部の端縁領域を示す部分横断面図で
ある。

【図３】図３は、回動可能にリンク結合された側方部分
７を有する可動の支持ビーム３１の領域における、本発
明の超高純度アルミニウム製造装置に使用される蓋部の
部分横断面図である。

【図４】図４は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置の側面図（部分横断面としての）である。

【図５】図５は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置の側面図（部分横断面としての）である。

【図６】図６は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する側方蓋部の横断面図である。

【図７】図７は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する中央蓋部の横断面図である。

【図８】図８は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する、閉鎖プレートの側面図である。

【図９】図９は、本発明の超高純度アルミニウム製造装
置に使用する、閉鎖プレートの側面図である。

【図１０】図１０は、本発明の超高純度アルミニウム製
造装置の電解槽の側面図である。

【符号の説明】

１ 中央蓋部 ２、３ 継手 ５ 切欠き ６ スチールピン ７、８ 側方蓋部 ９、１０ 開口部 １１、１２ スライダ １３ 作業開口部 １４ シール １５、１６ 金属薄板枠、金属薄板、 １７、１８ 多重懸架 １９、２０ トラバース架台 ２１ 調節装置（陰極梁） ２２ パイプフレーム ２３ａ、ｂ 絶縁プレート ２４、２５ 脚 ２６ 鉤爪 ２７ セラミック繊維材料 ２８ 蓋部、閉鎖蓋 ２９ 電解槽、電解セル ３０ ステイ ３１、３２ 支持ビーム ３３ 駆動装置 ３４ 梯子、階段 ３５ 閉鎖プレート ３５ａ、ｂ 載置面 ３６ 閉鎖プレートグリップ ３７ 閉鎖プレートホルダ ３８ オーバーフロー部 ３９ 内側に築かれた壁 ４０ 炉端縁（壁） ４１ 格子 ４２ 電極 ４３ セラミックホルダ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25C 3/08 C25C 3/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極として接続されている電解槽内の炭
   素床と、前記電解槽内へ上方から挿入される、長手方向
   に相前後して接続されたグラファイト陰極と、前記電解
   槽の熱損失を減少させるために設けられるグラファイト
   陰極を挿通する開口部を有する底面が矩形の蓋と、前記
   電解槽の側方に位置し、該電解槽内へ金属供給する前炉
   と、を備える三層式電気分解方法に従って液体金属から
   超高純度アルミニウムを製造する装置において、 前記蓋は、互いに対して平行であり、１つの平面内に配
   置され、かつ電解槽の長手方向に配置されている３つの
   蓋部からなり、前記蓋の中央に位置する中央蓋部は垂直
   上方へ取り外し可能であり、該中央蓋部の左右に位置す
   る２つの側方蓋部は、継手を介して回動自在に配置され
   ており、前記蓋部は、セラミック繊維材料で内張りさ
   れ、前記電解槽の一周する端縁上に載置した場合、３つ
   の蓋部の当接面は圧接するように密着されることによっ
   て熱的に絶縁し、かつガスの流出に対してシール性を付
   与しており、また、前記グラファイト陰極は、セラミッ
   ク保護ベル状部によって包囲されており、前記保護ベル
   状部が前記中央蓋部に形成された透孔内へ導入されてい
   ることを特徴とする超高純度アルミニウム製造装置。
2. 【請求項２】 前記蓋部の端縁部は、金属薄板枠の角部
   が切欠かれ、該切欠部にセラミック繊維材料が相補形状
   で挿入され、かつ該セラミック繊維材料が前記金属薄板
   枠の周面を越えて１mmから５mm突出していることを特徴
   とする請求項１に記載の高純度アルミニウム製造装置。