JP3763254B2 - アルミニウムの精製方法及びその用途 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムの精製方法およびその用途に関する。詳しくは、偏析原理を利用して工業的に有利で、Ｓｉ、Ｆｅなどの共晶不純物を十分に低減し得る、高純度アルミニウムの製造方法および該方法により得られた精製アルミニウムの用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
偏析原理を利用したアルミニウムの精製方法としては、保持容器内に保持した溶融アルミニウムを下方または側面から冷却凝固させる際に，その凝固界面近傍の溶融アルミニウムを攪拌する方法や、溶融アルミニウムを保持する容器の内壁や溶融アルミニウムに浸漬した冷却体の表面に晶出したアルミニウム結晶をかき落として保持容器の底部にピストンなどにより押し固める方法、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を回転させながら、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法などが知られている。
【０００３】
特公昭５９−４１５００号公報には、撹拌子を備えたるつぼ内に精製すべき溶融アルミニウムを入れ、るつぼ底部より冷却し、攪拌子を回転、上昇させながらアルミニウムを凝固成長させる高純度アルミニウムの製造方法が開示されている。
【０００４】
また、特公平１−３７４５８号公報には、水平な床を備え、側壁が断熱構造となっている容器に溶融アルミニウムを収容し、該溶融アルミニウムに攪拌機を挿入して攪拌しながら、一方では該床内部の冷却媒体流通管に冷却媒体を流通させ、他方では該溶融アルミニウムの表面を加熱することにより、該床表面にアルミニウム結晶を晶出させるアルミニウムの純化方法が開示されている。
【０００５】
また、特開平５−１２５４６２号公報には、溶融アルミニウムを容器内に保持し、該容器の上部および側部を制御された温度条件下に保温管理し、該容器底部より冷却しながら、該容器をその垂直軸を中心に回転させると同時に、該容器中の溶融アルミニウムを該容器回転方向と逆方向に攪拌子により回転させることにより容器底部に純度の高いアルミニウムを晶出させるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００６】
また、特開昭５９−１７０２２７号公報には、溶融アルミニウムを保持した容器の内壁に純度の高いアルミニウム結晶を晶出させ、該結晶を容器底部に掻き落とし、沈積した結晶を押し固めるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００７】
また、特開昭６２−１５８８３０号公報には、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体の表面に晶出したアルミニウム結晶をピストンによって容器底部に圧縮し、残留する溶融アルミニウムを排出するアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００８】
また、特公昭６１−３３８５号公報には、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を特定の条件で回転させながら、その表面に純度の高いアルミニウムを晶出させるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の技術においては、得られる精製アルミニウム中の不純物を必ずしも十分には低減できない。その理由は、偏析原理を利用したこれらのアルミニウムの精製方法においては、１回の精製操作で低減できる共晶不純物の割合に限界があることにある。
【００１０】
偏析原理を利用した精製方法において、不純物の低減割合は、精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）で表わすことができる。例えば、Ｓｉ、Ｆｅなどの共晶不純物を含む精製の原料となるアルミニウムを偏析原理を利用した精製方法により精製する場合、これら共晶元素の精製係数は通常１よりも小さいので低減は可能であるが、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ等の状態図等で示される平衡分配係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の平衡濃度／溶融した精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の平衡濃度）未満に低減することは一般的には困難である。実際には、平衡分配係数よりも大きい実効分配係数（不純物元素の濃度が凝固界面の溶融した精製の原料となるアルミニウム側で平衡濃度よりも増大する場合の分配係数）未満に低減することは一般的には困難である。また、工業的にアルミニウムの精製を行なう場合は、溶融した精製の原料となるアルミニウムの２０〜７０％程度を晶出させるが、晶出量の増大にともない、溶融した精製の原料となるアルミニウム中の共晶不純物元素の濃度が増大する結果、精製係数はより大きい値となり、得られる精製アルミニウム中の不純物を十分には低減できないのである。
【００１１】
２回以上の精製操作を工業的に実施する方法として、雑誌「省エネルギー、３５巻、４号、４５頁（１９８３年）」に、コージュナルプロセスなる方法が開示されている。
【００１２】
本発明の目的は、全体プロセスにおける製品歩留り（＝精製されたアルミニウムの回収量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が更に向上し、しかもＳｉ、Ｆｅなどの共晶不純物が十分に低減できる、アルミニウムの精製方法および該方法により得られる精製アルミニウムの用途を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる状況に鑑み、偏析原理を利用したアルミニウムの精製方法について鋭意検討した結果、精製工程を特殊な方法により連続化することにより、工業的に有利な、共晶不純物を極めて効率よく低減し得るアルミニウムの精製方法を見出し本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、以下の１．〜１１．から成る。
１．保持容器Ｎ＋１個（Ｎは２以上の整数）と冷却体Ｎ個を用意し、Ｎ＋１個の保持容器に１からＮ＋１までの番号を付けＮ個の冷却体に１からＮまでの番号を付け、Ｎ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後、以下の一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行い、その後１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、ｎ＋１番目（ｎは１からＮまでの整数）の保持容器に保持された溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器にｎが順に１からＮとなる順番で移し替え、工程（４）にて回収された、精製されたアルミニウムの一部を溶融状態でＮ＋１番目の容器に供給するまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目におけるＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に行うアルミニウムの精製方法。
（１）Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる工程、
（２）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを補給する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は補給しなくともよい）、
（３）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬して、Ｎ個の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する工程、
（４）Ｎ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、Ｎ＋１番目の保持容器から精製された溶融アルミニウムを回収する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は回収しなくともよい）。
【００１５】
２．Ｎが２または３である上記１．に記載のアルミニウムの精製方法。
３．各保持容器に保持するアルミニウムの純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、かつｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度がｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを、最初にＮ＋１個の保持容器に溶融状態で保持する上記１．または２．に記載のアルミニウムの精製方法。
４．１つのサイクルにおいて、一連の工程（１）から（４）を５ないし１５回繰り返し行う上記１．〜３．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
５．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬する前に、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、該１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で供給する工程を、１つのサイクルにおいて１ないし２回実施する上記１．〜４．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
【００１６】
６．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させ、かつ、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスを溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる上記１．〜５．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
７．ガス気泡を形成するガスが空気である上記６．に記載のアルミニウムの精製方法。
８．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を回転させながら冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる上記１．〜７．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
９．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、周面の温度がアルミニウムの融点未満のｎ番目の冷却体が浸漬するように回転させながら浸漬する、及び／又は、工程（２）において、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる上記１．〜８．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
１０．全体プロセスにおけるＳｉ、Ｆｅの精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）がそれぞれ０．１以下、０．０５以下であり、かつ、製品歩留まり（＝回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が０．４を超える上記１．〜９．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
１１．上記１．〜１０．のいずれかに記載の方法により得られた精製アルミニウムを原料として用いた電解コンデンサー用アルミニウム箔。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、溶融アルミニウムを保持するための保持容器をＮ＋１個と、該保持容器に保持された溶融アルミニウムに浸漬し、表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる冷却体Ｎ個を用いる。Ｎ＋１個の保持容器は１番目からＮ＋１番目まで、Ｎ個の冷却体は１番目からＮ番目までそれぞれ順に番号をつける。
保持容器ならびに冷却体の溶融アルミニウムとの接触面は、アルミニウムを汚染しないか、または、汚染が生じても晶出するアルミニウムの純度にほとんど影響しないような材質で構成されていることが好ましい。溶融アルミニウムとの接触面を構成する材質としては、例えば、アルミナ、マグネシア、カルシアなどの酸化物セラミックス、窒化けい素、炭化けい素、窒化ほう素などの非酸化物セラミックス、および黒鉛、炭素などが採用可能である。さらに、上記材質を複合化して用いたり、表面処理して用いることも可能である。また、通常、鉄、ステンレスなどの金属は溶融アルミニウムと接触して溶融アルミニウムを汚染するが、上述したような非汚染物質を金属の表面に処理して用いることも可能である。
【００１８】
本発明の方法においては、まず最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持する。
精製の原料となるアルミニウムは、状態図のアルミニウム隅で共晶反応を示すＳｉ、Ｆｅなどの共晶元素を不純物として含む。その外に、Ｔｉ、Ｖなどの包晶元素を含む場合もあるが、偏析原理を利用した精製方法において、包晶元素を共晶元素と同時に除去することは困難で、逆に濃縮する傾向がある。従って、これらの包晶元素の低減が必要な場合には、溶融アルミニウムにＢ（ほう素）を添加してＴｉ、Ｖなどのほう化物を形成させ、分離する所謂ボロン処理を実施することが好ましい。ボロン処理については、例えば「アルミニウム材料の基礎と工業技術」（社団法人軽金属協会）の第３４３頁（１９８５年）に記載されているように、ほう弗化カリやＡｌ−Ｂ合金の形でＢを投入しＴｉ、Ｖなどのほう化物を形成させ、沈降、除去することが多い。
本発明の方法において、精製の原料となるアルミニウムの純度は９９ｗｔ％から９９．９９ｗｔ％程度が好ましい。
精製の原料となるアルミニウムは、例えば、別途溶解炉などにて融解し、精製に用いられる容器に溶融状態で供給して保持するが、固体状態で容器に供給した後、容器内で融解しても何ら差し支えない。
【００１９】
本発明の方法において、まず最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した場合、一連の工程（１）から（４）を繰返すに従い、ｎ＋１番目の保持容器に保持されるアルミニウムの純度はｎ番目の保持容器に保持されるアルミニウムの純度よりも高くなっていく。
本発明の好ましい態様においては、最初にＮ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う。
ここで言う所定の純度とは、本発明の方法においてサイクルを数サイクル以上繰返して精製アルミニウムの生産を続けた後に到達する各サイクル開始前の各保持容器内の溶融アルミニウムの純度である。言い換えると、本発明の方法において、Ｎ＋１個の保持容器に溶融状態で保持されるアルミニウムの純度が、各精製サイクルの開始時に各精製サイクルのｎ番目同士の保持容器に保持される溶融アルミニウムの純度がそれぞれ等しくなるような純度である。
該所定の純度は、最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持して、本発明の方法を数サイクル以上繰返し実施した後に、サイクル開始時の保持容器Ｎ＋１個にそれぞれ保持された溶融アルミニウムの純度である。
【００２０】
また、該所定の純度は、工程（２）において１番目の保持容器に補給する精製の原料となるアルミニウム中の不純物濃度、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）、１回の精製操作における不純物元素の精製係数（＝晶出アルミニウム中の不純物元素の濃度／晶出前の溶融アルミニウム中の不純物元素の濃度）、一連の工程（１）から（４）の繰り返し回数を決めれば、例えばパーソナルコンピューター等による収束計算にて求めることも可能である。
好ましい態様に示すように、最初に、Ｎ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持しておくことにより、一連の工程（１）から（４）を繰り返す場合に、繰返しの初回から極めて純度が高い、精製されたアルミニウムが回収され、かつ、一連の工程（１）から（４）の繰返しにより回収される精製されたアルミニウムの純度の変化が小さくなる。また、１つの精製サイクルで回収される精製されたアルミニウムの純度の平均値の、精製のサイクル間での変化も小さくなる。
【００２１】
本発明の方法における一連の工程（１）から（４）について、以下に説明する。
工程（１）においては、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、ｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる。
冷却体を溶融アルミニウムに浸漬する方法については特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。
冷却体には何らかの冷却手段が付加されていることが望ましく、例えば、中空構造にして内部に冷却媒体を循環させるなどの方法が採用可能である。冷却体の内部に循環させる冷却媒体については特に制限はないが、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、不活性ガスなどの気体、水、シリコンオイルなどの液体が採用可能である。冷却能力を増大させるために、気体を加湿してもよい。
また、冷却体の表面に晶出するアルミニウムの純度をより高くするための好ましい態様として以下の方法が実施可能である。
【００２２】
（ａ）冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させ、かつ、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスを溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
また、冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムに働く遠心加速度が、０．０１ｍ／ｓ2以上、１５００ｍ／ｓ2以下の範囲になるように溶融アルミニウムを旋回させ、かつガス気泡を形成するガスの導入量が晶出させるアルミニウム１ｋｇ当たりにつき０．０１〜１５０リットル（２５℃、１気圧）の範囲になるようにガス気泡を溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
これらの場合、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスの種類としては、基本的にはその温度で溶融アルミニウム中で気体状態であり、溶融アルミニウム中に多量に溶解しないガスが好ましく、ヘリウム、アルゴン等の溶融アルミニウムに対して不活性なガス、窒素等の溶融アルミニウムに対して実質的に不活性なガス、空気、塩素、塩化物ガス、またはこれらの混合ガスが利用可能である。ガス気泡を形成するガスの種類が空気であることがより好ましい。冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるにあたっては、例えば、冷却体を回転させる、保持容器を回転させる、攪拌子または電磁力により溶融アルミニウムを旋回させるなどの方法が採用可能である。
（ｂ）冷却体を回転させて冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
（ｃ）冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していく方法。この場合、周面がアルミニウムの融点未満の温度の冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していくことにより、精製時間の短縮もはかることができる。
好ましくは、工程（１）において、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、周面がアルミニウムの融点未満の温度のｎ番目の冷却体を、該冷却体の外周表面と溶融アルミニウムとの相対速度が、１０００ｍｍ／ｓ以上、８０００ｍｍ／ｓ未満となるように回転させながら溶融アルミニウムに浸漬するとともに冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる。
該冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬する場合、溶融アルミニウムは融点以上、好ましくは６７０℃以上に加熱されている必要がある。
冷却体の表面に晶出させる純度の高いアルミニウムの量、即ち単位精製工程での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）は、通常２０％〜７０％程度であり、好ましくは２０％〜５０％、より好ましくは２０％〜３５％である。
【００２３】
工程（２）においては、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように、保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを補給する。
精製されたアルミニウムの純度をより高くするための好ましい態様として、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、回転させながら溶融アルミニウムから引き上げていく方法が実施可能である。
工程（２）において、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、該冷却体の外周表面と溶融アルミニウムとの相対速度が５００ｍｍ／ｓ以上、４０００ｍｍ／ｓ未満となるように回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる方法がさらに好ましい。
また、工程（１）および工程（２）において、冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していく方法［工程（１）］と、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる方法［工程（２）］の何れか一方の方法を採用しても良く、また、双方の方法を採用しても良い。
【００２４】
冷却体を溶融アルミニウムから引き上げる方法、ならびに、保持容器と冷却体を相対的に移動させる方法については特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。例えば、各冷却体と各保持容器を等間隔に配置しておき、各冷却体を同時に引き上げ、その後、各保持容器を同時に移動させるなどの方法が採用可能である。
１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの量は、工程（１）において１番目の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムの量が投入した精製の原料となるアルミニウムの量よりも減少しているため、精製の原料となるアルミニウムをその減少分だけ補給する。但し、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は、その後１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出するため、補給しなくともよい。
【００２５】
工程（３）においては、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬して、Ｎ個の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する。
冷却体を溶融アルミニウムに浸漬する方法については、工程（１）と同様に特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。
冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融点以上に加熱された溶融アルミニウムに浸漬して融解させる。融解する際に溶融アルミニウムを加熱する手段については特に制限はないが、重油、軽油、灯油などの燃料油、プロパンガス、液化石油ガスなどの燃料ガスなどの燃焼、あるいは電気による抵抗加熱ヒーター等を用いて、保持容器の外周面および／または溶融アルミニウムの上面から加熱することが可能である。冷却体の内部に加熱手段を装備しておき、冷却体を加熱しても何ら差し支えない。
なお、冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する際に、冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させたり、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を回転させることによって融解を促進することも可能である。
【００２６】
工程（４）においては、Ｎ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウム中に、ｎ番目の冷却体が浸漬できるように、保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、Ｎ＋１番目の保持容器から精製された溶融アルミニウムを回収する。
冷却体を溶融アルミニウムから引き上げる方法、ならびに、保持容器と冷却体を相対的に移動させる方法については、工程（２）と同様に特に制限はない。
Ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの量は、工程（３）においてＮ番目の冷却体の表面から融解した純度の高いアルミニウムの量分が増加しているため、精製されたアルミニウムとしてその増加分を回収する。但し、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの各サイクルにける最終回は、その後Ｎ＋１番目の保持容器がＮ番目の保持容器となるため、回収しなくともよい。
【００２７】
本発明の方法においては、以上に詳述した一連の工程（１）から（４）を２回以上繰返して行う。
ｎ番目の保持容器でｎ番目の冷却体の表面に晶出させた純度の高いアルミニウムを、ｎ＋１番目の保持容器で融解することの繰返しにより、より大きい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が高くなり、Ｎ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムは、極めて純度が高い高純度アルミニウムとなるのである。
一連の工程（１）から（４）の繰返しの回数については、２回以上であれば特に制限はないが、繰返し回数が少な過ぎると製品歩留まり（回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が低く、また、繰返し回数が増大するにつれてより小さい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が低くなり、結果としてＮ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムの純度が低下する。好ましい繰返し回数は５〜１５回である。
【００２８】
本発明の方法において、Ｎは２以上の整数であり、特に制限はない。Ｎが大きいほど、Ｎ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムの純度は高くなるが、あまりＮを大きくすると多大な設備が必要となる。通常の精製の原料となるアルミニウムの不純物濃度（１００〜１００００ｐｐｍ）と、通常使用される精製されたアルミニウムの不純物濃度（１０〜１００ｐｐｍ）から勘案して、好ましいＮは２または３である。
【００２９】
本発明の方法においては、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行った後、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、ｎ＋１番目の保持容器中の溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器にｎが順に１からＮとなる順番で移し替え、つまり空になった１番目の保持容器に２番目の保持容器の中の溶融アルミニウムを移し替え、続いて空になった２番目の保持容器に３番目の保持容器の中の溶融アルミニウムを移し替え、その後にＮ＋１番目の容器に工程（４）にて回収された、精製されたアルミニウムの一部を溶融状態で供給するまでを１サイクルとし、２サイクル以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う。１番目の容器から排出した溶融アルミニウムは不純物が多く含まれているので本発明では利用しない。
上述したように、一連の工程（１）から（４）の繰返し回数が増大するにつれて、より小さい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が低くなる。一連の工程（１）から（４）を所定の回数繰返した後、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの純度は、それ以上一連の工程（１）から（４）を繰返しても所望の純度まで精製されたアルミニウムが得られない程度に低下しているため、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出する。２番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの純度は比較的高いので、該溶融アルミニウムを１番目の保持容器に移し替え、同様にしてｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器に順次移し替える。その結果、Ｎ＋１番目の保持容器は空になるので、既に繰返された工程（４）にて回収された、精製された溶融アルミニウムの一部を供給する。
これらの溶融アルミニウムの移し替えと供給までを１サイクル目とし、２サイクル目以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目におけるＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に行うことにより、連続的かつ安定したアルミニウムの精製が可能となる。
【００３０】
また、一連の工程（１）から（４）を所定の回数繰り返す途中で、工程（１）において、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体を浸漬する前に、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、該１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で供給することも本発明の好ましい態様の一つであり、その場合にはＮ＋１番目の保持容器から回収される精製されたアルミニウムの純度はさらに向上する。
【００３１】
本発明の方法を図１に、また、Ｎを２とした場合の方法を図２に示す。
本発明の方法によれば、０．４を超える高い製品歩留まり（＝回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）において、共晶不純物が極めて効率よく低減される。
従来技術による偏析原理を利用した精製方法において、１回の精製操作におけるＳｉ、Ｆｅの精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）は、製品歩留まりを０．２〜０．５程度とした場合、それぞれおよそ０．２、０．１程度である。さらに小さい精製係数を得るためには、２回の精製操作を実施する必要があり、その結果Ｓｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下程度に向上するが、製品歩留まりは０．２５以下程度に減少してしまう。
一方、本発明の、最初にＮ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う方法において、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）を０．２５程度とし、単位精製操作におけるＳｉ、Ｆｅの精製係数を従来技術と同じ０．２、０．１程度とし、さらにＮを２、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの回数を１０回とした場合、Ｓｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下に向上し、しかも０．４を超える高い製品歩留まりを達成することが可能となる。
また、本発明においては、最初に、所定の純度以上ではなく、Ｎ＋１個の全ての保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う方法においても、サイクル数を増大させるに従いＳｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下に向上し、しかも０．４を超える高い製品歩留まりを達成することが可能となる。
【００３２】
本発明の方法により得られる精製アルミニウムは、電解コンデンサー用アルミニウム箔の原料として使用することができる。
本発明の方法により得られる精製アルミニウムは、例えば「アルミニウム材料の基礎と工業技術」（社団法人軽金属協会）の第３４７頁〜第３５０頁（１９８５年）に記載されているように、スラブ鋳造、熱間圧延、冷間圧延、箔圧延等の工程を経て電解コンデンサー用アルミニウム箔に加工される。
【００３３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例の１、２は、参考例において実験により求められた工程（１）における１回の精製操作における不純物元素Ｓｉ、Ｆｅの精製係数（＝晶出アルミニウム中の不純物元素の濃度／晶出前の溶融アルミニウム中の不純物元素の濃度）０．２および０．０８を用い、最初にそれぞれの保持容器に溶融状態で保持するアルミニウム中の不純物濃度、工程（２）において１番目の保持容器に補給する精製の原料となるアルミニウム中の不純物濃度、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）、一連の工程（１）から（４）の繰り返し回数を決め、パーソナルコンピューターによる収束計算（Ｅｘｃｅｌを利用）にて求めたシミュレーション結果である。なお、比較例１および２はシミュレーション結果ではなく実験結果である。
【００３４】
参考例
Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍのアルミニウムを保持容器に溶融状態で保持し、冷却体を浸漬して回収率が約２５％に達するまで、冷却体の表面にアルミニウムを晶出させた。なお、溶融アルミニウムへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入した。アルミニウムが表面に晶出した冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、冷却体の表面に晶出したアルミニウムを精製されたアルミニウムとして冷却体から分離回収した。なお、溶融アルミニウムからの引上げ時に冷却体を回転させた。
精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ３９、２６ｐｐｍであり、精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．２、０．０８であった。
【００３５】
実施例１
図２に示す本発明の方法において、Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ１４０、８５ｐｐｍのアルミニウムを１番目の保持容器（容器１）に、１８、４ｐｐｍのアルミニウムを２番目の保持容器（容器２）に、１４、２ｐｐｍのアルミニウムを３番目の保持容器（容器３）にそれぞれ溶融状態で保持する。
［工程（１）］容器１に保持された精製の原料となるアルミニウムの溶融アルミニウムに１番目の冷却体（冷却体１）を、容器２に保持された溶融アルミニウムに２番目の冷却体（冷却体２）を浸漬してそれぞれ回収率２５％に達するまで、個々の冷却体の表面にアルミニウムを晶出させる。
［工程（２）］アルミニウムが表面に晶出した２個の冷却体（冷却体１、冷却体２）を、溶融アルミニウムから引き上げた後、容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器３に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬できるようにそれぞれの冷却体を移動させ、また、容器１にＳｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを、工程（１）での晶出量分だけ補給する。（但し、一連の工程（１）から（４）の繰返しの最終回は補給しない。）
【００３６】
［工程（３）］容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器３に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬するように浸漬するとともに加熱して、それぞれの冷却体の表面に晶出したアルミニウムを融解する。
［工程（４）］表面に晶出したアルミニウムが融解したそれぞれの冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、容器１に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬できるようにそれぞれの冷却体を移動させ、また、容器３から精製された溶融アルミニウムを、工程（１）での晶出量分だけ回収する。（但し、一連の工程（１）から（４）の繰返しの最終回は回収しない。）
なお、工程（１）においては、溶融アルミへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入する。工程（２）においては、溶融アルミからの引上げ時に冷却体を回転させる。
以上の一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行う。
その後容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給（給湯）する。ここまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降は３個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、上記の一連の工程（１）から（４）を１サイクル目と同じく１０回ずつ繰り返した後、容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給（給湯）する操作を実施する。
１つのサイクルにおいて、工程（４）において回収される精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１０、１ｐｐｍとなり、その濃度はサイクルによらず一定となる。トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．０５、０．００６となる。また、工程（４）において９回回収される精製されたアルミニウムから、一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行った後に、１番目の保持容器に移したアルミニウムを差し引いた製品量に対して、工程（２）において９回補給された精製の原料となるアルミニウムを考慮して、トータルの製品歩留まりは０．６７となる。
【００３７】
実施例２
図２に示す本発明の方法において、Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを１番目、２番目、３番目の保持容器（容器１、２、３）にそれぞれ溶融状態で保持する。
実施例１と同様に一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行う。
その後容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給する。ここまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降は実施例１と同様に、３個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目における３個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に実施する。
１サイクル目において、工程（４）において回収される精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１１０、１５０ｐｐｍとなるが、２サイクル目ではＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ３４、２７ｐｐｍ、３サイクル目ではＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１８、６ｐｐｍとなり、その後のサイクルではそれ以下の濃度となる。３回目のサイクル以降では、トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．１以下、０．０２以下となる。また、トータルの製品歩留まりは、実施例１と同様０．６７となる。
【００３８】
比較例１
Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２１０、２７０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを保持容器に溶融状態で保持し、冷却体を浸漬して回収率が約２５％に達するまで、冷却体の表面にアルミニウムを晶出させた。なお、溶融アルミニウムへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入した。アルミニウムが表面に晶出した冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、冷却体の表面に晶出したアルミニウムを精製されたアルミニウムとして冷却体から分離回収した。なお、溶融アルミニウムからの引上げ時に冷却体を回転させた。
精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ３８、１６ｐｐｍであり、精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．１８、０．０６であった。また、製品歩留まりは０．２５であった。
【００３９】
比較例２
比較例１と同様にして精製の原料となるアルミニウムの精製を実施した。これにより得られた精製されたアルミニウムを、同様の操作を再度繰り返して精製し、さらに精製されたアルミニウムを得た。
回収されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ７、２ｐｐｍであり、トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．０３、０．０１であった。また、トータルの製品歩留まりは０．１３であった。
【００４０】
以上の結果を表１にまとめる。
【００４１】
【表１】
【００４２】
上記に示された結果から明らかなように、本発明によれば、Ｓｉ、Ｆｅの精製係数はそれぞれ０．１以下、０．０５以下となり、かつ、０．４を超える高い製品歩留まりを確保することが可能である。製品歩留まりが０．２５である比較例１に比べて精製係数は５０％以下に低減されており、共晶不純物が効率よく除去できることがわかる。また、精製係数が同程度である比較例２に比べて製品歩留まりが３．５倍以上に増大しており、高い生産性、経済性を有することが明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｓｉ，Ｆｅ等の共晶不純物を含む溶融アルミニウムから効率よく純度の高いアルミニウムを晶出させてアルミニウムを精製することができる。
また、得られた高純度アルミニウムは、電解コンデンサー用箔、スパッタリングターゲット、ハードディスク用基板、超伝導安定化材、ボンディングワイヤー等に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｎ＋１個の保持容器を１番目からＮ＋１番目まで直線状に順に配置した方法を示した図。
【図２】Ｎ＋１個の保持容器を１番目からＮ＋１番目まで直線状に順に配置した方法において、Ｎを２とした場合の方法を示した図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムの精製方法およびその用途に関する。詳しくは、偏析原理を利用して工業的に有利で、Ｓｉ、Ｆｅなどの共晶不純物を十分に低減し得る、高純度アルミニウムの製造方法および該方法により得られた精製アルミニウムの用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
偏析原理を利用したアルミニウムの精製方法としては、保持容器内に保持した溶融アルミニウムを下方または側面から冷却凝固させる際に，その凝固界面近傍の溶融アルミニウムを攪拌する方法や、溶融アルミニウムを保持する容器の内壁や溶融アルミニウムに浸漬した冷却体の表面に晶出したアルミニウム結晶をかき落として保持容器の底部にピストンなどにより押し固める方法、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を回転させながら、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法などが知られている。
【０００３】
特公昭５９−４１５００号公報には、撹拌子を備えたるつぼ内に精製すべき溶融アルミニウムを入れ、るつぼ底部より冷却し、攪拌子を回転、上昇させながらアルミニウムを凝固成長させる高純度アルミニウムの製造方法が開示されている。
【０００４】
また、特公平１−３７４５８号公報には、水平な床を備え、側壁が断熱構造となっている容器に溶融アルミニウムを収容し、該溶融アルミニウムに攪拌機を挿入して攪拌しながら、一方では該床内部の冷却媒体流通管に冷却媒体を流通させ、他方では該溶融アルミニウムの表面を加熱することにより、該床表面にアルミニウム結晶を晶出させるアルミニウムの純化方法が開示されている。
【０００５】
また、特開平５−１２５４６２号公報には、溶融アルミニウムを容器内に保持し、該容器の上部および側部を制御された温度条件下に保温管理し、該容器底部より冷却しながら、該容器をその垂直軸を中心に回転させると同時に、該容器中の溶融アルミニウムを該容器回転方向と逆方向に攪拌子により回転させることにより容器底部に純度の高いアルミニウムを晶出させるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００６】
また、特開昭５９−１７０２２７号公報には、溶融アルミニウムを保持した容器の内壁に純度の高いアルミニウム結晶を晶出させ、該結晶を容器底部に掻き落とし、沈積した結晶を押し固めるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００７】
また、特開昭６２−１５８８３０号公報には、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体の表面に晶出したアルミニウム結晶をピストンによって容器底部に圧縮し、残留する溶融アルミニウムを排出するアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００８】
また、特公昭６１−３３８５号公報には、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を特定の条件で回転させながら、その表面に純度の高いアルミニウムを晶出させるアルミニウムの精製方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の技術においては、得られる精製アルミニウム中の不純物を必ずしも十分には低減できない。その理由は、偏析原理を利用したこれらのアルミニウムの精製方法においては、１回の精製操作で低減できる共晶不純物の割合に限界があることにある。
【００１０】
偏析原理を利用した精製方法において、不純物の低減割合は、精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）で表わすことができる。例えば、Ｓｉ、Ｆｅなどの共晶不純物を含む精製の原料となるアルミニウムを偏析原理を利用した精製方法により精製する場合、これら共晶元素の精製係数は通常１よりも小さいので低減は可能であるが、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ等の状態図等で示される平衡分配係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の平衡濃度／溶融した精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の平衡濃度）未満に低減することは一般的には困難である。実際には、平衡分配係数よりも大きい実効分配係数（不純物元素の濃度が凝固界面の溶融した精製の原料となるアルミニウム側で平衡濃度よりも増大する場合の分配係数）未満に低減することは一般的には困難である。また、工業的にアルミニウムの精製を行なう場合は、溶融した精製の原料となるアルミニウムの２０〜７０％程度を晶出させるが、晶出量の増大にともない、溶融した精製の原料となるアルミニウム中の共晶不純物元素の濃度が増大する結果、精製係数はより大きい値となり、得られる精製アルミニウム中の不純物を十分には低減できないのである。
【００１１】
２回以上の精製操作を工業的に実施する方法として、雑誌「省エネルギー、３５巻、４号、４５頁（１９８３年）」に、コージュナルプロセスなる方法が開示されている。
【００１２】
本発明の目的は、全体プロセスにおける製品歩留り（＝精製されたアルミニウムの回収量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が更に向上し、しかもＳｉ、Ｆｅなどの共晶不純物が十分に低減できる、アルミニウムの精製方法および該方法により得られる精製アルミニウムの用途を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる状況に鑑み、偏析原理を利用したアルミニウムの精製方法について鋭意検討した結果、精製工程を特殊な方法により連続化することにより、工業的に有利な、共晶不純物を極めて効率よく低減し得るアルミニウムの精製方法を見出し本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、以下の１．〜１１．から成る。
１．保持容器Ｎ＋１個（Ｎは２以上の整数）と冷却体Ｎ個を用意し、Ｎ＋１個の保持容器に１からＮ＋１までの番号を付けＮ個の冷却体に１からＮまでの番号を付け、Ｎ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後、以下の一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行い、その後１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、ｎ＋１番目（ｎは１からＮまでの整数）の保持容器に保持された溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器にｎが順に１からＮとなる順番で移し替え、工程（４）にて回収された、精製されたアルミニウムの一部を溶融状態でＮ＋１番目の容器に供給するまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目におけるＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に行うアルミニウムの精製方法。
（１）Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる工程、
（２）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを補給する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は補給しなくともよい）、
（３）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬して、Ｎ個の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する工程、
（４）Ｎ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、Ｎ＋１番目の保持容器から精製された溶融アルミニウムを回収する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は回収しなくともよい）。
【００１５】
２．Ｎが２または３である上記１．に記載のアルミニウムの精製方法。
３．各保持容器に保持するアルミニウムの純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、かつｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度がｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを、最初にＮ＋１個の保持容器に溶融状態で保持する上記１．または２．に記載のアルミニウムの精製方法。
４．１つのサイクルにおいて、一連の工程（１）から（４）を５ないし１５回繰り返し行う上記１．〜３．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
５．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬する前に、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、該１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で供給する工程を、１つのサイクルにおいて１ないし２回実施する上記１．〜４．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
【００１６】
６．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させ、かつ、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスを溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる上記１．〜５．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
７．ガス気泡を形成するガスが空気である上記６．に記載のアルミニウムの精製方法。
８．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を回転させながら冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる上記１．〜７．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
９．工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、周面の温度がアルミニウムの融点未満のｎ番目の冷却体が浸漬するように回転させながら浸漬する、及び／又は、工程（２）において、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる上記１．〜８．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
１０．全体プロセスにおけるＳｉ、Ｆｅの精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）がそれぞれ０．１以下、０．０５以下であり、かつ、製品歩留まり（＝回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が０．４を超える上記１．〜９．のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
１１．上記１．〜１０．のいずれかに記載の方法により得られた精製アルミニウムを原料として用いた電解コンデンサー用アルミニウム箔。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、溶融アルミニウムを保持するための保持容器をＮ＋１個と、該保持容器に保持された溶融アルミニウムに浸漬し、表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる冷却体Ｎ個を用いる。Ｎ＋１個の保持容器は１番目からＮ＋１番目まで、Ｎ個の冷却体は１番目からＮ番目までそれぞれ順に番号をつける。
保持容器ならびに冷却体の溶融アルミニウムとの接触面は、アルミニウムを汚染しないか、または、汚染が生じても晶出するアルミニウムの純度にほとんど影響しないような材質で構成されていることが好ましい。溶融アルミニウムとの接触面を構成する材質としては、例えば、アルミナ、マグネシア、カルシアなどの酸化物セラミックス、窒化けい素、炭化けい素、窒化ほう素などの非酸化物セラミックス、および黒鉛、炭素などが採用可能である。さらに、上記材質を複合化して用いたり、表面処理して用いることも可能である。また、通常、鉄、ステンレスなどの金属は溶融アルミニウムと接触して溶融アルミニウムを汚染するが、上述したような非汚染物質を金属の表面に処理して用いることも可能である。
【００１８】
本発明の方法においては、まず最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持する。
精製の原料となるアルミニウムは、状態図のアルミニウム隅で共晶反応を示すＳｉ、Ｆｅなどの共晶元素を不純物として含む。その外に、Ｔｉ、Ｖなどの包晶元素を含む場合もあるが、偏析原理を利用した精製方法において、包晶元素を共晶元素と同時に除去することは困難で、逆に濃縮する傾向がある。従って、これらの包晶元素の低減が必要な場合には、溶融アルミニウムにＢ（ほう素）を添加してＴｉ、Ｖなどのほう化物を形成させ、分離する所謂ボロン処理を実施することが好ましい。ボロン処理については、例えば「アルミニウム材料の基礎と工業技術」（社団法人軽金属協会）の第３４３頁（１９８５年）に記載されているように、ほう弗化カリやＡｌ−Ｂ合金の形でＢを投入しＴｉ、Ｖなどのほう化物を形成させ、沈降、除去することが多い。
本発明の方法において、精製の原料となるアルミニウムの純度は９９ｗｔ％から９９．９９ｗｔ％程度が好ましい。
精製の原料となるアルミニウムは、例えば、別途溶解炉などにて融解し、精製に用いられる容器に溶融状態で供給して保持するが、固体状態で容器に供給した後、容器内で融解しても何ら差し支えない。
【００１９】
本発明の方法において、まず最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した場合、一連の工程（１）から（４）を繰返すに従い、ｎ＋１番目の保持容器に保持されるアルミニウムの純度はｎ番目の保持容器に保持されるアルミニウムの純度よりも高くなっていく。
本発明の好ましい態様においては、最初にＮ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う。
ここで言う所定の純度とは、本発明の方法においてサイクルを数サイクル以上繰返して精製アルミニウムの生産を続けた後に到達する各サイクル開始前の各保持容器内の溶融アルミニウムの純度である。言い換えると、本発明の方法において、Ｎ＋１個の保持容器に溶融状態で保持されるアルミニウムの純度が、各精製サイクルの開始時に各精製サイクルのｎ番目同士の保持容器に保持される溶融アルミニウムの純度がそれぞれ等しくなるような純度である。
該所定の純度は、最初にＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持して、本発明の方法を数サイクル以上繰返し実施した後に、サイクル開始時の保持容器Ｎ＋１個にそれぞれ保持された溶融アルミニウムの純度である。
【００２０】
また、該所定の純度は、工程（２）において１番目の保持容器に補給する精製の原料となるアルミニウム中の不純物濃度、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）、１回の精製操作における不純物元素の精製係数（＝晶出アルミニウム中の不純物元素の濃度／晶出前の溶融アルミニウム中の不純物元素の濃度）、一連の工程（１）から（４）の繰り返し回数を決めれば、例えばパーソナルコンピューター等による収束計算にて求めることも可能である。
好ましい態様に示すように、最初に、Ｎ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持しておくことにより、一連の工程（１）から（４）を繰り返す場合に、繰返しの初回から極めて純度が高い、精製されたアルミニウムが回収され、かつ、一連の工程（１）から（４）の繰返しにより回収される精製されたアルミニウムの純度の変化が小さくなる。また、１つの精製サイクルで回収される精製されたアルミニウムの純度の平均値の、精製のサイクル間での変化も小さくなる。
【００２１】
本発明の方法における一連の工程（１）から（４）について、以下に説明する。
工程（１）においては、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、ｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる。
冷却体を溶融アルミニウムに浸漬する方法については特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。
冷却体には何らかの冷却手段が付加されていることが望ましく、例えば、中空構造にして内部に冷却媒体を循環させるなどの方法が採用可能である。冷却体の内部に循環させる冷却媒体については特に制限はないが、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、不活性ガスなどの気体、水、シリコンオイルなどの液体が採用可能である。冷却能力を増大させるために、気体を加湿してもよい。
また、冷却体の表面に晶出するアルミニウムの純度をより高くするための好ましい態様として以下の方法が実施可能である。
【００２２】
（ａ）冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させ、かつ、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスを溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
また、冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムに働く遠心加速度が、０．０１ｍ／ｓ2以上、１５００ｍ／ｓ2以下の範囲になるように溶融アルミニウムを旋回させ、かつガス気泡を形成するガスの導入量が晶出させるアルミニウム１ｋｇ当たりにつき０．０１〜１５０リットル（２５℃、１気圧）の範囲になるようにガス気泡を溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
これらの場合、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスの種類としては、基本的にはその温度で溶融アルミニウム中で気体状態であり、溶融アルミニウム中に多量に溶解しないガスが好ましく、ヘリウム、アルゴン等の溶融アルミニウムに対して不活性なガス、窒素等の溶融アルミニウムに対して実質的に不活性なガス、空気、塩素、塩化物ガス、またはこれらの混合ガスが利用可能である。ガス気泡を形成するガスの種類が空気であることがより好ましい。冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるにあたっては、例えば、冷却体を回転させる、保持容器を回転させる、攪拌子または電磁力により溶融アルミニウムを旋回させるなどの方法が採用可能である。
（ｂ）冷却体を回転させて冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる方法。
（ｃ）冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していく方法。この場合、周面がアルミニウムの融点未満の温度の冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していくことにより、精製時間の短縮もはかることができる。
好ましくは、工程（１）において、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、周面がアルミニウムの融点未満の温度のｎ番目の冷却体を、該冷却体の外周表面と溶融アルミニウムとの相対速度が、１０００ｍｍ／ｓ以上、８０００ｍｍ／ｓ未満となるように回転させながら溶融アルミニウムに浸漬するとともに冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる。
該冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬する場合、溶融アルミニウムは融点以上、好ましくは６７０℃以上に加熱されている必要がある。
冷却体の表面に晶出させる純度の高いアルミニウムの量、即ち単位精製工程での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）は、通常２０％〜７０％程度であり、好ましくは２０％〜５０％、より好ましくは２０％〜３５％である。
【００２３】
工程（２）においては、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように、保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを補給する。
精製されたアルミニウムの純度をより高くするための好ましい態様として、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、回転させながら溶融アルミニウムから引き上げていく方法が実施可能である。
工程（２）において、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、該冷却体の外周表面と溶融アルミニウムとの相対速度が５００ｍｍ／ｓ以上、４０００ｍｍ／ｓ未満となるように回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる方法がさらに好ましい。
また、工程（１）および工程（２）において、冷却体を回転させながら溶融アルミニウムに浸漬していく方法［工程（１）］と、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる方法［工程（２）］の何れか一方の方法を採用しても良く、また、双方の方法を採用しても良い。
【００２４】
冷却体を溶融アルミニウムから引き上げる方法、ならびに、保持容器と冷却体を相対的に移動させる方法については特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。例えば、各冷却体と各保持容器を等間隔に配置しておき、各冷却体を同時に引き上げ、その後、各保持容器を同時に移動させるなどの方法が採用可能である。
１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの量は、工程（１）において１番目の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムの量が投入した精製の原料となるアルミニウムの量よりも減少しているため、精製の原料となるアルミニウムをその減少分だけ補給する。但し、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は、その後１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出するため、補給しなくともよい。
【００２５】
工程（３）においては、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬して、Ｎ個の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する。
冷却体を溶融アルミニウムに浸漬する方法については、工程（１）と同様に特に制限はなく、保持容器を移動させても、冷却体を移動させても、両方を移動させてもよい。
冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融点以上に加熱された溶融アルミニウムに浸漬して融解させる。融解する際に溶融アルミニウムを加熱する手段については特に制限はないが、重油、軽油、灯油などの燃料油、プロパンガス、液化石油ガスなどの燃料ガスなどの燃焼、あるいは電気による抵抗加熱ヒーター等を用いて、保持容器の外周面および／または溶融アルミニウムの上面から加熱することが可能である。冷却体の内部に加熱手段を装備しておき、冷却体を加熱しても何ら差し支えない。
なお、冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する際に、冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させたり、溶融アルミニウムに浸漬した冷却体を回転させることによって融解を促進することも可能である。
【００２６】
工程（４）においては、Ｎ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウム中に、ｎ番目の冷却体が浸漬できるように、保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、Ｎ＋１番目の保持容器から精製された溶融アルミニウムを回収する。
冷却体を溶融アルミニウムから引き上げる方法、ならびに、保持容器と冷却体を相対的に移動させる方法については、工程（２）と同様に特に制限はない。
Ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの量は、工程（３）においてＮ番目の冷却体の表面から融解した純度の高いアルミニウムの量分が増加しているため、精製されたアルミニウムとしてその増加分を回収する。但し、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの各サイクルにける最終回は、その後Ｎ＋１番目の保持容器がＮ番目の保持容器となるため、回収しなくともよい。
【００２７】
本発明の方法においては、以上に詳述した一連の工程（１）から（４）を２回以上繰返して行う。
ｎ番目の保持容器でｎ番目の冷却体の表面に晶出させた純度の高いアルミニウムを、ｎ＋１番目の保持容器で融解することの繰返しにより、より大きい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が高くなり、Ｎ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムは、極めて純度が高い高純度アルミニウムとなるのである。
一連の工程（１）から（４）の繰返しの回数については、２回以上であれば特に制限はないが、繰返し回数が少な過ぎると製品歩留まり（回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が低く、また、繰返し回数が増大するにつれてより小さい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が低くなり、結果としてＮ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムの純度が低下する。好ましい繰返し回数は５〜１５回である。
【００２８】
本発明の方法において、Ｎは２以上の整数であり、特に制限はない。Ｎが大きいほど、Ｎ＋１番目の保持容器から回収される精製された溶融アルミニウムの純度は高くなるが、あまりＮを大きくすると多大な設備が必要となる。通常の精製の原料となるアルミニウムの不純物濃度（１００〜１００００ｐｐｍ）と、通常使用される精製されたアルミニウムの不純物濃度（１０〜１００ｐｐｍ）から勘案して、好ましいＮは２または３である。
【００２９】
本発明の方法においては、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行った後、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、ｎ＋１番目の保持容器中の溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器にｎが順に１からＮとなる順番で移し替え、つまり空になった１番目の保持容器に２番目の保持容器の中の溶融アルミニウムを移し替え、続いて空になった２番目の保持容器に３番目の保持容器の中の溶融アルミニウムを移し替え、その後にＮ＋１番目の容器に工程（４）にて回収された、精製されたアルミニウムの一部を溶融状態で供給するまでを１サイクルとし、２サイクル以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う。１番目の容器から排出した溶融アルミニウムは不純物が多く含まれているので本発明では利用しない。
上述したように、一連の工程（１）から（４）の繰返し回数が増大するにつれて、より小さい番号の保持容器に保持された溶融アルミニウムほど純度が低くなる。一連の工程（１）から（４）を所定の回数繰返した後、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの純度は、それ以上一連の工程（１）から（４）を繰返しても所望の純度まで精製されたアルミニウムが得られない程度に低下しているため、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出する。２番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムの純度は比較的高いので、該溶融アルミニウムを１番目の保持容器に移し替え、同様にしてｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器に順次移し替える。その結果、Ｎ＋１番目の保持容器は空になるので、既に繰返された工程（４）にて回収された、精製された溶融アルミニウムの一部を供給する。
これらの溶融アルミニウムの移し替えと供給までを１サイクル目とし、２サイクル目以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目におけるＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に行うことにより、連続的かつ安定したアルミニウムの精製が可能となる。
【００３０】
また、一連の工程（１）から（４）を所定の回数繰り返す途中で、工程（１）において、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体を浸漬する前に、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、該１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で供給することも本発明の好ましい態様の一つであり、その場合にはＮ＋１番目の保持容器から回収される精製されたアルミニウムの純度はさらに向上する。
【００３１】
本発明の方法を図１に、また、Ｎを２とした場合の方法を図２に示す。
本発明の方法によれば、０．４を超える高い製品歩留まり（＝回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）において、共晶不純物が極めて効率よく低減される。
従来技術による偏析原理を利用した精製方法において、１回の精製操作におけるＳｉ、Ｆｅの精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）は、製品歩留まりを０．２〜０．５程度とした場合、それぞれおよそ０．２、０．１程度である。さらに小さい精製係数を得るためには、２回の精製操作を実施する必要があり、その結果Ｓｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下程度に向上するが、製品歩留まりは０．２５以下程度に減少してしまう。
一方、本発明の、最初にＮ＋１個の保持容器に、純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、ｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度が、ｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う方法において、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）を０．２５程度とし、単位精製操作におけるＳｉ、Ｆｅの精製係数を従来技術と同じ０．２、０．１程度とし、さらにＮを２、一連の工程（１）から（４）の繰り返しの回数を１０回とした場合、Ｓｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下に向上し、しかも０．４を超える高い製品歩留まりを達成することが可能となる。
また、本発明においては、最初に、所定の純度以上ではなく、Ｎ＋１個の全ての保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後、一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行う方法においても、サイクル数を増大させるに従いＳｉ、Ｆｅのトータルの精製係数はそれぞれおよそ０．１以下、０．０５以下に向上し、しかも０．４を超える高い製品歩留まりを達成することが可能となる。
【００３２】
本発明の方法により得られる精製アルミニウムは、電解コンデンサー用アルミニウム箔の原料として使用することができる。
本発明の方法により得られる精製アルミニウムは、例えば「アルミニウム材料の基礎と工業技術」（社団法人軽金属協会）の第３４７頁〜第３５０頁（１９８５年）に記載されているように、スラブ鋳造、熱間圧延、冷間圧延、箔圧延等の工程を経て電解コンデンサー用アルミニウム箔に加工される。
【００３３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例の１、２は、参考例において実験により求められた工程（１）における１回の精製操作における不純物元素Ｓｉ、Ｆｅの精製係数（＝晶出アルミニウム中の不純物元素の濃度／晶出前の溶融アルミニウム中の不純物元素の濃度）０．２および０．０８を用い、最初にそれぞれの保持容器に溶融状態で保持するアルミニウム中の不純物濃度、工程（２）において１番目の保持容器に補給する精製の原料となるアルミニウム中の不純物濃度、工程（１）での回収率（％）（＝晶出アルミニウム量／初期溶融アルミニウム量×１００）、一連の工程（１）から（４）の繰り返し回数を決め、パーソナルコンピューターによる収束計算（Ｅｘｃｅｌを利用）にて求めたシミュレーション結果である。なお、比較例１および２はシミュレーション結果ではなく実験結果である。
【００３４】
参考例
Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍのアルミニウムを保持容器に溶融状態で保持し、冷却体を浸漬して回収率が約２５％に達するまで、冷却体の表面にアルミニウムを晶出させた。なお、溶融アルミニウムへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入した。アルミニウムが表面に晶出した冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、冷却体の表面に晶出したアルミニウムを精製されたアルミニウムとして冷却体から分離回収した。なお、溶融アルミニウムからの引上げ時に冷却体を回転させた。
精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ３９、２６ｐｐｍであり、精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．２、０．０８であった。
【００３５】
実施例１
図２に示す本発明の方法において、Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ１４０、８５ｐｐｍのアルミニウムを１番目の保持容器（容器１）に、１８、４ｐｐｍのアルミニウムを２番目の保持容器（容器２）に、１４、２ｐｐｍのアルミニウムを３番目の保持容器（容器３）にそれぞれ溶融状態で保持する。
［工程（１）］容器１に保持された精製の原料となるアルミニウムの溶融アルミニウムに１番目の冷却体（冷却体１）を、容器２に保持された溶融アルミニウムに２番目の冷却体（冷却体２）を浸漬してそれぞれ回収率２５％に達するまで、個々の冷却体の表面にアルミニウムを晶出させる。
［工程（２）］アルミニウムが表面に晶出した２個の冷却体（冷却体１、冷却体２）を、溶融アルミニウムから引き上げた後、容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器３に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬できるようにそれぞれの冷却体を移動させ、また、容器１にＳｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを、工程（１）での晶出量分だけ補給する。（但し、一連の工程（１）から（４）の繰返しの最終回は補給しない。）
【００３６】
［工程（３）］容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器３に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬するように浸漬するとともに加熱して、それぞれの冷却体の表面に晶出したアルミニウムを融解する。
［工程（４）］表面に晶出したアルミニウムが融解したそれぞれの冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、容器１に保持された溶融アルミニウムに冷却体１が、容器２に保持された溶融アルミニウムに冷却体２が浸漬できるようにそれぞれの冷却体を移動させ、また、容器３から精製された溶融アルミニウムを、工程（１）での晶出量分だけ回収する。（但し、一連の工程（１）から（４）の繰返しの最終回は回収しない。）
なお、工程（１）においては、溶融アルミへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入する。工程（２）においては、溶融アルミからの引上げ時に冷却体を回転させる。
以上の一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行う。
その後容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給（給湯）する。ここまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降は３個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、上記の一連の工程（１）から（４）を１サイクル目と同じく１０回ずつ繰り返した後、容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給（給湯）する操作を実施する。
１つのサイクルにおいて、工程（４）において回収される精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１０、１ｐｐｍとなり、その濃度はサイクルによらず一定となる。トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．０５、０．００６となる。また、工程（４）において９回回収される精製されたアルミニウムから、一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行った後に、１番目の保持容器に移したアルミニウムを差し引いた製品量に対して、工程（２）において９回補給された精製の原料となるアルミニウムを考慮して、トータルの製品歩留まりは０．６７となる。
【００３７】
実施例２
図２に示す本発明の方法において、Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２００、３３０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを１番目、２番目、３番目の保持容器（容器１、２、３）にそれぞれ溶融状態で保持する。
実施例１と同様に一連の工程（１）から（４）を１０回繰り返し行う。
その後容器１に保持された溶融アルミニウムを排出し、容器２に保持された溶融アルミニウムを容器１に、容器３に保持された溶融アルミニウムを容器２に順次移し替え、工程（４）にて９回回収される精製されたアルミニウムの内の３回分を容器３に溶融状態で供給する。ここまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降は実施例１と同様に、３個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目における３個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に実施する。
１サイクル目において、工程（４）において回収される精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１１０、１５０ｐｐｍとなるが、２サイクル目ではＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ３４、２７ｐｐｍ、３サイクル目ではＳｉ、Ｆｅの平均濃度はそれぞれ１８、６ｐｐｍとなり、その後のサイクルではそれ以下の濃度となる。３回目のサイクル以降では、トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．１以下、０．０２以下となる。また、トータルの製品歩留まりは、実施例１と同様０．６７となる。
【００３８】
比較例１
Ｓｉ、Ｆｅの濃度がそれぞれ２１０、２７０ｐｐｍの精製の原料となるアルミニウムを保持容器に溶融状態で保持し、冷却体を浸漬して回収率が約２５％に達するまで、冷却体の表面にアルミニウムを晶出させた。なお、溶融アルミニウムへの浸漬時に冷却体を回転させ、また、アルミニウム晶出時に冷却体を回転させて冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させるとともに、空気を気泡状態で溶融アルミニウム中に導入した。アルミニウムが表面に晶出した冷却体を、溶融アルミニウムから引き上げた後、冷却体の表面に晶出したアルミニウムを精製されたアルミニウムとして冷却体から分離回収した。なお、溶融アルミニウムからの引上げ時に冷却体を回転させた。
精製されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ３８、１６ｐｐｍであり、精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．１８、０．０６であった。また、製品歩留まりは０．２５であった。
【００３９】
比較例２
比較例１と同様にして精製の原料となるアルミニウムの精製を実施した。これにより得られた精製されたアルミニウムを、同様の操作を再度繰り返して精製し、さらに精製されたアルミニウムを得た。
回収されたアルミニウムに含まれるＳｉ、Ｆｅの濃度はそれぞれ７、２ｐｐｍであり、トータルの精製係数はＳｉ、Ｆｅそれぞれ０．０３、０．０１であった。また、トータルの製品歩留まりは０．１３であった。
【００４０】
以上の結果を表１にまとめる。
【００４１】
【表１】
上記に示された結果から明らかなように、本発明によれば、Ｓｉ、Ｆｅの精製係数はそれぞれ０．１以下、０．０５以下となり、かつ、０．４を超える高い製品歩留まりを確保することが可能である。製品歩留まりが０．２５である比較例１に比べて精製係数は５０％以下に低減されており、共晶不純物が効率よく除去できることがわかる。また、精製係数が同程度である比較例２に比べて製品歩留まりが３．５倍以上に増大しており、高い生産性、経済性を有することが明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｓｉ，Ｆｅ等の共晶不純物を含む溶融アルミニウムから効率よく純度の高いアルミニウムを晶出させてアルミニウムを精製することができる。
また、得られた高純度アルミニウムは、電解コンデンサー用箔、スパッタリングターゲット、ハードディスク用基板、超伝導安定化材、ボンディングワイヤー等に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｎ＋１個の保持容器を１番目からＮ＋１番目まで直線状に順に配置した方法を示した図。
【図２】Ｎ＋１個の保持容器を１番目からＮ＋１番目まで直線状に順に配置した方法において、Ｎを２とした場合の方法を示した図。
Claims (11)
- 保持容器Ｎ＋１個（Ｎは２以上の整数）と冷却体Ｎ個を用意し、Ｎ＋１個の保持容器に１からＮ＋１までの番号を付けＮ個の冷却体に１からＮまでの番号を付け、Ｎ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後、以下の一連の工程（１）から（４）を２回以上繰り返し行い、その後１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、ｎ＋１番目（ｎは１からＮまでの整数）の保持容器に保持された溶融アルミニウムをｎ番目の保持容器にｎが順に１からＮとなる順番で移し替え、工程（４）にて回収された精製されたアルミニウムの一部を溶融状態でＮ＋１番目の容器に供給するまでを１サイクル目とし、２サイクル目以降はＮ＋１個の保持容器に前のサイクルの終了時のアルミニウムを溶融状態で保持した後、１サイクル目におけるＮ＋１個の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で保持した後の操作を１サイクル目と同様に行うアルミニウムの精製方法。
（１）Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる工程、
（２）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを補給する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は補給しなくともよい）、
（３）純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、ｎ＋１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬して、Ｎ個の冷却体の表面に晶出した純度の高いアルミニウムを融解する工程、
（４）Ｎ個の冷却体を溶融アルミニウムから引き上げた後、ｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬できるように保持容器と冷却体を相対的に移動させ、また、Ｎ＋１番目の保持容器から精製された溶融アルミニウムを回収する工程（但し、各サイクルにおける一連の工程（１）から（４）の繰り返しの最終回は回収しなくともよい）。 - Ｎが２または３である請求項１に記載のアルミニウムの精製方法。
- 各保持容器に保持するアルミニウムの純度が精製の原料となるアルミニウムよりも高く、かつｎ＋１番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度がｎ番目の保持容器に保持するアルミニウムの純度よりも高い所定の純度以上であるアルミニウムを、最初にＮ＋１個の保持容器に溶融状態で保持する請求項１または２に記載のアルミニウムの精製方法。
- １つのサイクルにおいて、一連の工程（１）から（４）を５ないし１５回繰り返し行う請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- 工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬する前に、１番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムを排出し、該１番目の保持容器に精製の原料となるアルミニウムを溶融状態で供給する工程を、１つのサイクルにおいて１ないし２回実施する請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- 工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を中心に冷却体の周囲で溶融アルミニウムを旋回させ、かつ、溶融アルミニウム中でガス気泡を形成するガスを溶融アルミニウム中に導入して冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- ガス気泡を形成するガスの種類が空気である請求項６に記載のアルミニウムの精製方法。
- 工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムにｎ番目の冷却体が浸漬するように浸漬し、冷却体を回転させながら冷却体の表面に純度の高いアルミニウムを晶出させる請求項１〜７のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- 工程（１）において、Ｎ個の冷却体をｎ番目の保持容器に保持された溶融アルミニウムに、周面の温度がアルミニウムの融点未満のｎ番目の冷却体が浸漬するように、回転させながら浸漬する、及び／又は、工程（２）において、純度の高いアルミニウムが表面に晶出したＮ個の冷却体を、回転させながら溶融アルミニウムから引き上げる請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- 全体プロセスにおけるＳｉ、Ｆｅの精製係数（＝精製アルミニウム中の不純物元素の濃度／精製の原料となるアルミニウム中の不純物元素の濃度）がそれぞれ０．１以下、０．０５以下であり、かつ、製品歩留まり（＝回収製品量／精製の原料となるアルミニウムの投入量）が０．４を超える請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウムの精製方法。
- 原料となるアルミニウムを請求項１〜１０のいずれかに記載の方法により精製し、次いでスラブ鋳造、熱間圧延、冷間圧延、箔圧延の工程を経て加工することを特徴とする電解コンデンサー用アルミニウム箔の製造方法。
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