JP3568469B2 - アルミニウムドロス処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムドロス処理装置に関する。より詳細には、アルミニウムまたはアルミニウム合金を溶解炉で溶解(精製および溶解保持を含む)する過程において発生するアルミニウムドロスから溶融アルミニウムを回収する処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウムやアルミニウム合金を溶解する際に溶解炉の湯面に浮遊するドロスを炉外に掻出すと、多くのアルミニウムがドロスと共に掻出される。このドロスに含まれているアルミニウムを回収するために、従来、次のような方法が採られてきた。
【0003】
(A)IGDC(Inert Gas Dross Cooler)法
ドロスを気密性のクーラーの中に置き、アルゴンガスを入れて不活性雰囲気を作り、アルミニウムの酸化を防止する方法である。
(B)AROS法
ドロスのフィーダー部を気密化し、低酸素雰囲気の冷却ドラム中でアルミニウムを回収し、残灰を冷却、破砕、篩い分けする方法である(例えば特公昭60−11093号)。
(C)プラズマ法
プラズマを利用してアルミニウムを回収する方法である(例えば特開平2−15126号)。
(D)MRM(Metal Reclaiming Machine)法
ポットに入れたホットドロスを回転羽根で攪拌することによってアルミニウムを回収するもので、我国で最も一般的に使用されている方法である(例えば特許第1103763号)。
(E)プレス法
圧力を加えてアルミニウムを絞り出す方法である(例えば特許第3001080号)。
(F)遠心分離法
遠心分離機でアルミニウムを分離し回収する方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のうち、IGDC法、AROS法およびプラズマ法は、1バッチで10トン以上の多量のアルミニウムを溶解する大規模な精錬業界、圧延業界あるいは押出し業界に適した方法であり、設備費も1億円前後と格段に高い。
本発明が対象としている自動車や二輪車業界あるいはその部品製造業界さらには電気機器製造業界におけるアルミ溶解炉の容量は10トン未満であり、その中でも5〜6トン未満が大半を占める。また、一回のドロス掻出し量は500キログラム(kg)未満が殆どである。このような業界に、こうしたIGDC法等は、設備費および規模の点から適していない。
【0005】
自動車や二輪車業界等に適しているのはMRM法、プレス法および遠心分離法である。
【0006】
しかし、このうち、MRM法、プレス法あるいは遠心分離法には次のような問題点がある。
(1)ドロスを炉からかき出す場所とアルミを回収する場所(処理装置の設置場所)とが離れており、ドロスを炉から処理装置まで搬送する必要があるため、処理作業に手間を要する。
(2)MRM法はモーターによる攪拌を必要とすると共に、攪拌中における粉塵の飛散を防止するための集塵機を必要とし、プレス法は油圧による加圧を必要としており、共に構造が複雑であり、また、両者共に500キログラム(kg)程度のドロスを処理できる装置で1000万円以上と高価である。
(3)MRM法はポットと攪拌羽根が消耗品であり、プレス法はプレスヘッドが特製品で、かつ消耗品であるため、維持管理費が嵩む。
(4)MRM法はテルミット反応を利用してドロスの温度を上げると好条件下では60%以上のアルミニウムを回収できるものの、過度のテルミット反応を抑制するために、わざわざ冷灰を加える必要が生じ、また、プレス法のアルミニウム回収率は60%以下であり、共に回収率を上げるためには何らかの追加作業が必要である。
(5)また、遠心分離法においては、回収されるアルミニウムは、その径が1000ミリ(mm)近いリング状といった自社独自で再溶解して使用することが困難な大きさと形状であるため、取扱いが面倒であるといった問題がある。
【0007】
そこで本発明の目的とするところは、処理作業に多くの手間を必要とせず、簡易な構造で価格が低く、維持管理費が安く、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要とせず、さらに回収したアルミニウムの取扱いが容易なアルミニウムドロス処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に記載のアルミニウムドロス処理装置は、アルミニウム溶解炉(8)のドロス掻出し口(8a)の直下に配置され、中央部に開口部(1a)を有する台車(1)上に、中央部に開放部(2a)を形成した振動プレート(2)をスプリング(3)を介して取付け、振動プレート(2)上に、底板(4a)に複数の回収孔(4c)を穿設したドロスバケット(4)を着脱自在に取付けると共に振動発生装置(5)を取付け、さらに振動プレート(2)の直下に移動自在なアルミ回収バケット(6)を設け、アルミニウム溶解炉(8)のドロス掻出し口(8a)からドロス(D)を掻き出して、直接、ドロスバケット(4)に投入し、搬送されることなく、前記ドロスバケット(4)にドロス(D)が投入されたその場で、振動発生装置(5)によって振動プレート(2)と共にドロスバケット(4)を振動させて、底板(4a)の回収孔(4c)からドロス(D)中の溶融アルミニウム(A)をアルミ回収バケット(6)内に滴下してなることを特徴とする。
【0009】
また、請求項2に記載のアルミニウムドロス処理装置は、前記振動発生装置を、エアーバイブレータ(5)又は振動モーターで構成したことを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項3に記載のアルミニウムドロス処理装置は、前記ドロスバケット(4)を底板(4a)から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状とし、前記回収孔(4c)を下から上に向って拡径するテーパー状とし、前記アルミニウム(A)の滴下後にドロスバケット(4)内に残存している残灰を、ドロスバケット(4)を反転させることによって取出すようにしてなることを特徴とする。
【0011】
なお、カッコ内の記号は図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【0012】
本発明の請求項1及び2に記載のアルミニウムドロス処理装置によれば、アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口から掻き出したドロスを直接ドロスバケットに投入し、その場でアルミニウムを回収するので、ドロスを溶解炉から処理装置まで搬送する必要がなく、処理作業が容易である。
また、構造が簡易であるため他の方法よりも安価に製造できる。さらに、消耗の激しいいわゆる消耗部品を必要としないので維持管理費が安い。また、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要としない。またさらに、回収したアルミニウムはアルミ回収バケット内で凝固するので、その後の取扱いが容易な大きさと形状となる。
【0013】
また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1及び2に記載の発明の作用効果に加えて、ドロスバケットを逆四角錐台形状とし、回収孔をテーパー状としたので、アルミニウム滴下後にドロスバケット内に残存している残灰(ドロスケーキ)を、ドロスバケットを反転させることによって容易に取出すことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1乃至図10を参照して、本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置について説明する。図1はアルミニウムドロス処理装置を示す正面図であり、図2はその側面図である。また、図3は本装置の台車1を示す平面図であり、図4は側面図である。図5は振動プレート2を示す平面図である。図6はドロスバケット4の底板4aを示す平面図であり、図7は底板4aに穿設された回収孔4cを示す断面図である。また、図8はアルミ回収バケット6を示す側面図、図9はその正面図、そして図10はその平面図である。
【0015】
本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置は、アルミニウム溶解炉8のドロス掻出し口8aの直下に配置され、中央部に大きな開口部1aを有し、角パイプで形成した台車1上に、同じく中央部に開放部2aを形成した振動プレート2を四つのコイルスプリング3を介して取付けている。このスプリング3は、台車1および振動プレート2の両側端部に突設した掛止片1c、2bに嵌合させることによってその位置を不動にしている。
【0016】
また、振動プレート2上に、底板4aに複数の回収孔4cを穿設したドロスバケット4を着脱自在に取付けると共に、圧縮空気によって作動する複数のエアーバイブレータ5を取付けている。さらに、振動プレート2の直下に、コロ6aによって移動自在なアルミ回収バケット6を設けている。このアルミ回収バケット6も、ドロスバケット4と同様に底面から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状としている。なお、ここでは振動発生装置としてエアーバイブレータ5を使用したが、これにかえて振動モーターなどの装置を使用してもよい。
【0017】
そして、アルミニウム溶解炉8のドロス掻出し口8aからドロスDを掻き出してドロスバケット4に投入し、エアーバイブレータ5によって振動プレート2と共にドロスバケット4を振動させて、底板4aの回収孔4cからドロスD中の溶融アルミニウムAをアルミ回収バケット6内に滴下することとしている。
【0018】
なお、台車1には車輪1bを設けてレール7上を走行自在とし、また、ドロスバケット4の下面には、フォークリフト用のポケット4dを設けている。
【0019】
また、ドロスバケット4は、反転してその中で凝固した残灰を容易に取出すことができるように、その形状を底板4aから上方に向って幅広となる逆四角錐台形状としている。このときの側板4bの傾斜角度θは5°(度)〜20°(度)が適当であり、5°(度)〜10°(度)が最も好ましい(図1および図2参照)。ちなみに、傾斜角度θが5°(度)以下であると残灰の取出しが困難となり、20°(度)以上であるとバスケット4としての容積効率が悪くなる。
【0020】
このドロスバケット4は普通鋼板または鋳物で形成しており、その板厚Tは9〜16mmが適当で、16mmが最も好ましい。板厚Tが9mm以下であるとドロスDの熱によって歪みが生じやすく、エアーバイブレータ5からの振動の伝播効率が低下したり、残灰が外れ難くなる。また、板厚Tが16mm以上であると、ドロスバケット4の熱容量が大きくなり、ドロスD投入時に当該ドロスDの温度が急激に低下し、ドロスDに含まれている溶融アルミニウムAの流動性が悪くなり、回収されるアルミニウムAの量が減ってしまう。
【0021】
また、ドロスバケット4の底板4aに穿設した回収孔4cは、下から上に向って拡径するテーパー状としている(図7参照)。拡径としないで、板厚Tが16mmの底板4aにφ(直径)10mmおよびφ(直径)15mmの通常の垂直孔を穿設して、アルミニウム(AD12)のドロスDを処理する実験を行ったところ、前者ではアルミニウムAの回収量が少なく、後者では回収したアルミニウムAに多くのドロスDが混入してしまうことを確認した。
【0022】
こうした点に鑑み、回収孔4cをテーパー状とし、板厚Tが16mmの底板4aにφ(直径)10mmの直孔Pを穿設し、2mmの基準高さHを経て拡径角度αが90°のテーパー状としている。なお、直孔Pはφ(直径)10mm〜φ(直径)12mmが適当である。また、基準高さHは0mmとしても良いが、その場合、アルミニウムAの強い侵食性によって直孔Pの周囲が侵され、孔径が大きくなって長期間の使用に耐えることが難しい。そのため、基準高さHを1mm〜2mm程度確保することによって、長期間(1年以上)の使用に耐えることができるようにしている。
【0023】
こうした寸法形状の回収孔4cは、シリコンを多く含むAD12(シリコン含有率:9.6〜12.0%)を処理する場合に極めて好ましい回収効果を得ることができる。シリコンを多く含むアルミニウム合金は、溶融状態での流動性が高いからである。従って、シリコンが少なく、あるいはマグネシウムが多いアルミニウム合金を処理する場合は、直孔Pをφ(直径)13mm〜φ(直径)18mm程度に設定すると良い。
【0024】
底板4aに穿設する回収孔4cの数は限定されないが、底板4aの開口率として1.2%〜5.0%が好ましい。投入されるドロスDの重量と、回収孔4cを通過するアルミニウムAの回収性を考慮したものである。
【0025】
エアーバイブレータ5によって、ドロスバケット4に投入されたドロスDに加えられる振動は、振動数において25Hz〜75Hzが好ましい。振動数が25Hz未満ではアルミニウムAの回収率が乏しく、また、75Hzを超えると騒音が大きくなるからである。
【0026】
なお、ドロスバケット4の底板4aは、投入されるドロスDの温度低下およびそれに伴う流動性の低下を防止するために、あらかじめバーナーで予熱しておくと良い。
【0027】
本実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置によって、ドロスD中の溶融アルミニウムAを回収するには、次のように行う。図11および図12を参照して説明する。
(1)本処理装置を溶解炉8のドロス掻出し口8aの直下に配置する。台車1には車輪1bを設け、またアルミ回収バケット6にはコロ6aを設けているので、容易に移動させることができる。
(2)アルミニウム溶解炉8からドロスDを掻き出す直前に、エアーバイブレータ5を高圧空気によって作動させる。振動プレート2に取付けられているスプリング3の作用によってドロスバケット4は激しく振動する。
(3)溶解炉8のドロスDを掻き出して、シュート8cを介してドロスバケット4へ投入する。ドロスバケット4へ投入されたドロスDに含まれている溶融アルミニウムAは、底板4aの回収孔4cを通って滴下し、アルミ回収バケット6内へ回収される。溶融アルミニウムAの滴下は、ドロスバケット4が振動しているため効果的に行われる。また、掻き出されたドロスDは、搬送されることなくそのまま処理されるので、ドロスD中の溶融アルミニウムAが酸素と化合して酸化アルミニウムになることを抑制することができる。なお、溶解炉8の掻出し口8aには粉塵捕集用のフード8bが設置されているため、本処理装置によるドロス処理のための集塵機は不要である。ドロスDをドロスバケット4に投入する際に発生する粉塵は、この既存のフード8bを通って集塵機に至る。
(4)ドロスDの掻き出し完了後、数分後にエアーバイブレータ5の作動を停止する。これによって、ドロスバケット4の振動が止る。
(5)ドロスバケット4内の残灰と、アルミ回収バケット6に回収した溶融アルミニウムAを、そのままその位置で自然冷却する。この状態では、なおもドロスD中の溶融アルミニウムAが滴下する。
(6)ドロスバケット4内の残灰とアルミ回収バケット6内のアルミニウムAが凝固した後、本処理装置を溶解炉8から離脱させる。これは、台車1とアルミ回収バケット6を移動させることによって行う。
(7)ドロスバケット4から残灰と取出すと共に、アルミ回収バケット6からアルミニウムAを取出す。ドロスバケット4はそのポケット4dにフォークリフトのフォークを挿入して移動した後、反転してその中の残灰を取出す。この際、ドロスバケット4は逆四角錐台形状とし、その底板4aの回収孔4cはテーパー状としているので、残灰は引っ掛かることなく円滑に取出される。同様に、アルミ回収バケット6も逆四角錐台形状としているので、凝固したアルミニウムAも引っ掛かることなく容易に取出される。
(8)最後に、本処理装置を再び溶解炉8の掻出し口8aの直下に配置し、次の処理作業に備える。
【0028】
なお、本処理装置は、ドロスを掻き出してドロスバケット4内へ投入するのみでアルミニウムAを回収できるといったきわめて簡易な構造であるためアルミニウムAの回収率も従来装置と比較して格段に優れているとは言えない。従って、ドロスバケット4内の残灰を再生業者の手に委ねて、当該残灰中のアルミニウムAをさらに回収することとしている。
【0029】
【発明の効果】
本発明の請求項1及び2に記載のアルミニウムドロス処理装置によれば、アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口から掻き出したドロスを直接ドロスバケットに投入し、その場でアルミニウムを回収するので、ドロスを溶解炉から処理装置まで搬送する必要がなく、処理作業が容易である。また、構造が簡易であるため他の方法よりも安価に製造できる。さらに、消耗の激しいいわゆる消耗部品を必要としないので維持管理費が安い。また、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要としない。またさらに、回収したアルミニウムはアルミ回収バケット内で固化するので、その後の取扱いが容易な大きさと形状となる。
【0030】
また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1及び2に記載の発明の作用効果に加えて、ドロスバケットを逆四角錐台形状とし、回収孔をテーパー状としたので、アルミニウム滴下後にドロスバケット内に残存している残灰を、ドロスバケットを反転させることによって容易に取出すことができる。従って、処理作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置を示す正面図である。
【図2】図1に示すアルミニウムドロス処理装置の側面図である。
【図3】図1に示すアルミニウムドロス処理装置の台車を示す平面図である。
【図4】図1に示すアルミニウムドロス処理装置の台車を示す側面図である。
【図5】図1に示すアルミニウムドロス処理装置の振動プレートを示す平面図である。
【図6】図1に示すアルミニウムドロス処理装置のドロスバケットの底板を示す平面図である。
【図7】図6の底板に穿設された回収孔を示す拡大断面図である。
【図8】図1に示すアルミ回収バケットを示す側面図である。
【図9】図1に示すアルミ回収バケットの正面図である。
【図10】図1に示すアルミ回収バケットの平面図である。
【図11】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置の使用状態を示す側面図である。
【図12】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置の使用状態を示す正面図である。
【符号の説明】
1 台車
1a 開口部
1b 車輪
1c 掛止片
2 振動プレート
2a 開放部
2b 掛止片
3 スプリング
4 ドロスバケット
4a 底板
4b 側板
4c 回収孔
4d ポケット
5 エアーバイブレータ
6 アルミ回収バケット
6a コロ
7 レール
8 溶解炉
8a 掻出し口
8b フード
8c シュート
D ドロス
A アルミニウム
θ 傾斜角度
T 板厚
P 直孔
H 基準高さ
α 拡径角度
Claims (3)
- アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口の直下に配置され、中央部に開口部を有する台車上に、中央部に開放部を形成した振動プレートをスプリングを介して取付け、振動プレート上に、底板に複数の回収孔を穿設したドロスバケットを着脱自在に取付けると共に振動発生装置を取付け、さらに振動プレートの直下に移動自在なアルミ回収バケットを設け、
アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口からドロスを掻き出して、直接、ドロスバケットに投入し、搬送されることなく、前記ドロスバケットにドロスが投入されたその場で、振動発生装置によって振動プレートと共にドロスバケットを振動させて、底板の回収孔からドロス中の溶融アルミニウムをアルミ回収バケット内に滴下して回収することを特徴とするアルミニウムドロス処理装置。 - 前記振動発生装置は、エアーバイブレータ又は振動モーターであることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウムドロス処理装置。
- 前記ドロスバケットを底板から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状とし、前記回収孔を下から上に向って拡径するテーパー状とし、前記アルミニウムの滴下後にドロスバケット内に残存している残灰を、ドロスバケットを反転させることによって取出すようにしてなることを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウムドロス処理装置。
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