JP5735142B2 - アルミニウムスラグを処理する方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムを回収する際生じるアルミニウムスラグを処理する方法に関する。

このようなアルミニウムスラグは、アルミニウムの一次製造の際いわゆる滓として生じ、その際溶湯の表面に浮遊するスラグが浴のアルミニウム表面から剥がされる。これらの滓は、金属アルミニウム及び酸化アルミニウムのほかに、種々の燃焼生成物及び溶融炉の耐火裏張りの剥離した残渣を含んでいる。滓に含まれるアルミニウムの割合に応じて、滓はスキミング（アルミニウム割合＞４５％）又はドロス（アルミニウム割合＜４５％）と称される。滓が、それに含まれるアルミニウム成分を回収するため、別の処理部へ供給される場合、滓は、浴表面からのかき取り後、作用する周囲大気のため始まる酸化過程を受け、この酸化過程により、更に溶湯表面にある作用大気への有害ガスの遊離を生じる。従って滓を容器へかき落とし、この容器を保護ガス雰囲気中で無害な温度レベルまで冷却することが公用により公知であるが、それに応じて長い時間を必要とする。

アルミニウムスラグは、更に、アルミニウム屑からアルミニウムを二次製造する際にも生じ、しかもこの場合一層多量に生じる。二次製造のために使用される塩浴過程の範囲でＮａＣｌ及びＫＣｌから成る塩混合物が付加される場合、いわゆるアルミニウム塩スラグが形成される。即ち同様にまだ回収可能なアルミニウム成分が含まれている。特にこれらのアルミニウム塩スラグも、流動する原料溶湯の鋳造の際周囲大気と直ちに反応する傾向があり、それにより一方ではアルミニウムスラグからアルミニウム成分の回収が困難になり、他方では有害なガスが溶融炉の作業環境へ放出される。

本発明の基礎になっている課題は、スラグに含まれるアルミニウムの回収を可能にし、更に溶融炉の周辺における作業大気の有害成分を少なくすることである。

この課題の解決策は、本発明の有利な構成及び展開を含めて、明細書の後にある特許請求の範囲からわかる。

本発明は、その基本思想において、次の方法を意図している。この方法では、溶融過程において生じるアルミニウムスラグが、周囲大気に対して遮断されて、吸取り装置を備えたハウジング内に設けられる冷却コンベヤ上へ運ばれ、アルミニウムスラグの供給に続く冷却コンベヤの第１の区間が不活性ガスで洗われ、その第２の区間が空気を導入されて引続く冷却に用いられ、第１の区間において、大気酸素の導入によってもアルミニウムスラグが化学的にもはや変化不可能である温度へアルミニウムスラグの冷却が行われ、第２の区間において、冷却されたアルミニウムスラグが冷却コンベヤを離れた後アルミニウムスラグ中のアルミニウム成分を回収するため更に処理可能な温度へ冷却が行われるように、冷却コンベヤの第１の区間及び第２の区間の長さが設計されている。

本発明には、アルミニウムスラグがその発生直後に周囲大気に対して遮断されるので、アルミニウムスラグへの大気酸素の流入が防止されている、という利点が伴う。アルミニウムスラグの冷却は冷却コンベヤ上で行われ、不活性ガスを添加して冷却コンベヤの第１の区間で行われる。なぜならば、こうして大気酸素の流入従ってアルミニウムスラグの酸化が更に防止されるからである。第１の冷却区間の適当に設計される長さにおいて、アルミニウムスラグが大気酸素の流入によってもはや変化不可能であり、従ってアルミニウムスラグ又はそれに含まれるアルミニウム成分と大気酸素とのそれ以上の反応がもはや行われない時に初めて、アルミニウムスラグの引続く冷却が、引続く処理に適した温度まで、冷却コンベヤの第２の区間において、対流冷却による公知の冷却過程を介して行われ、対流冷却の際冷却コンベヤの収容空間からの吸取りを介して冷却空気が再吸収され、まだ遊離しているガス特にＨＦガスが吸取られる。不活性ガス及び冷却空気の制御される供給及び吸取りを可能にするハウジング内に冷却コンベヤが設けられていることは明らかである。

本発明による方法は、アルミニウムの一次製造の際生じる滓に対しても、二次製造の際生じるアルミニウム塩スラグに対しても使用可能なので、処理すべきスラグにアルミニウムのそれぞれ異なる割合が存在して、冷却コンベヤの第１の区間の設計のため異なる最終温度の設定のために処理すべきスラグと大気酸素との反応度に影響を及ぼす。その点で、不活性ガスの作用を受ける冷却コンベヤの第１の区間の長さの設計は、アルミニウム製造の際そのつどの過程操作に関係し、従ってアルミニウムスラグ又はアルミニウム塩スラグをアルミニウムの高い含有量において処理すべきか又は低い含有量において処理すべきかに関係している。

全体として本発明の実施形態によれば、冷却コンベヤの第１の区間において、６００℃〜３００℃の温度へのアルミニウムスラグの冷却が行われ、第１の冷却区間の最終温度の決定が、詳細には処理すべきスラグに含まれるアルミニウムの割合に左右される。通常この温度は前記の温度表示の範囲にある。

アルミニウムスラグの引続く処理に適した温度は、本発明の実施形態では、１５０℃以下の所にある。

冷却コンベヤ上へのアルミニウムスラグの供給に関して本発明の適切な実施形態によれば、溶融過程において生じるアルミニウムスラグが、蓋により周囲大気に対して閉鎖可能な容器に集められ、アルミニウムで満たした後閉じられる容器が、周囲大気に対して閉じられる収容空間内で冷却コンベヤ上で空にされる。このアルミニウムスラグが容器へ運ばれ、それから容器が不連続に冷却コンベヤ上で空にされる場合、生じるアルミニウムスラグのほぼ連続的な処理の利点が伴う。生じるスラグの量に応じて、特定の範囲内で容器循環が調整される。

本発明の別の実施形態では、溶融過程において生じるアルミニウムスラグが、蓋により周囲大気に対して閉鎖可能な容器に集められる。冷却コンベヤ上への容器内容物の引渡しのため、冷却コンベヤのハウジングに引渡し場所が形成されて、周囲大気に対して閉鎖され、かつ容器を載せられた場合にのみ開放可能である。

１つの実施形態によれば、引渡し場所へ載せられる容器において、容器の底に設けられる開放機構と容器の載置範囲において引渡し場所に設けられる解放機構が開かれ、冷却コンベヤ上で容器を空にした後再び閉じられ、引渡し場所及び容器にある開放機構がそれぞれ平滑弁として形成されている。

前記の実施形態に次の利点が伴う。即ち周囲大気に対する冷却コンベヤの完全な閉鎖が行われ、別に提案される収容空間と比較して、冷却コンベヤの第１の区間に使用される不活性ガスの減少が行われる。冷却コンベヤ容器内容物の配量される供給は、一定の層高さも全幅上で冷却コンベヤの搬送も可能にするので、冷却過程が改善される。引渡し場所及び容器に設けられる二重仕切弁のため、使用される不活性ガスの僅かな損失しか予想されず、ＨＦ廃ガスの遊離も行われない。

別の可能例も考えられる。例えば冷却コンベヤを溶融炉のすぐ近くへ近づけることもできるので、冷却コンベヤ上への剥がされるスラグの引渡しが行われる。その代わりに短い引渡しコンベヤを設けることもできる。

本発明の実施形態によれば、冷却コンベヤの第１の区間上のアルミニウムスラグを冷却する不活性ガスとしてアルゴンが使用される。

更に冷却コンベヤの第１の区間から吸取られる不活性ガスが、再処理装置を経て導かれ、回収される不活性ガスが再び冷却コンベヤへ供給され、不活性ガスの再処理装置が、熱回収段及びガス洗浄器を含んでいるようにすることができる。

冷却コンベヤの第２の区間において後に吸引される冷却空気に関して、冷却コンベヤの第２の区間から吸出される冷却空気が空気浄化装置を経て導かれ、このような装置のエネルギ効率の理由から、冷却空気が熱回収段を経て導かれるようにすることができる。

図面には本発明の実施例が示されており、以下に説明される。

方法を実施するために設けられる装置の図により概略的な方法経過を示す。 アルミニウムスラグで満たされる容器の収容空間及び該容器を空にする供 給場所を持つ冷却コンベヤを示す。

溶融炉１０において、適当な塩混合物を添加してアルミニウム屑を溶融することにより、上に浮遊するいわゆるアルミニウム塩スラグの形のアルミニウムスラグ４１を持つ純粋なアルミニウムの溶湯４０が生成される場合、アルミニウムスラグ４１が、かき取り具１１により、アルミニウム溶湯４０の注出前又は注出中に溶融炉１０から取出されて、蓋１３により大気酸素の流入を防止するように密閉可能な容器１２へ直ちに入れられる。

図１に示す実施例では、蓋１３により閉鎖される容器１２は、フォークリフト１４に載せられて、同様に周囲大気の流入に抗して密閉されている収容空間１５へ搬入される。収容空間１５へフォークリフト１４の乗入れのために適した門を設けるべきことは明らかである。収容空間１５の内部には、収容空間１５へ続く冷却コンベヤ１６の供給場所１７があって、容器１２が収容空間１５内で蓋１３を開かれて供給場所１７へ排出可能であるようにしている。収容空間１５から冷却コンベヤ１６の進出は、搬送品上に載る密封揺動蓋１９により実現される。

冷却コンベヤ１６は公知のようにハウジング３２内に設けられ、このハウジングが適当な冷却媒体をその内部へ導入して、冷却コンベヤ１６上にある搬送物を冷却するのを可能にし、その際冷却媒体はハウジング３２から吸取られる。このような冷却コンベヤは原理において例えば国際公開第２００４／０７４５２１号から公知である。

この場合冷却コンベヤ１６が２つの区間に分割され、しかも第１の区間１８とそれに続く区間２９に分割されている。第１の区間１８において、導管２６を経て不活性ガスとしてアルゴンが冷却コンベヤ１６のハウジング３２へ入れられるので、アルゴンの導入を介してコンベヤ上にあるアルミニウムスラグの冷却が行われる。第１の区間１８の終わりに、供給されるアルゴン用の吸取り場所２０が設けられ、吸取られるアルゴンが導管２１を経てまず熱回収装置２２へ供給される。適当な熱取出し後、アルゴンは導管２３を経てガス洗浄器２４へ導かれ、このガス洗浄器から再処理されたアルゴンが、導管２６を経て再び冷却コンベヤ１６へ供給される。ガス洗浄器２４から廃ガス２５が出る。

冷却コンベヤ１６の第１の区間１８に、この第１の区間から密封揺動蓋２８により分離される冷却コンベヤの第２の区間２９が続き、この区間で冷却空気がハウジング３２へ導入され、温められる冷却空気が付属する吸取り装置３０を経てハウジング３２から吸取られる。この冷却空気を適当に浄化しかつ場合によっては熱回収装置を経て導くことは、従来技術に相当する。冷却コンベヤ１６の搬送区間の終わりにまだ冷却コンベヤ１６上にある材料は、投下ホッパ３１を経てハウジング３２の外へ運び出され、そこから再処理装置へ供給される。

冷却コンベヤ１６の第１の区間１８と第２の区間２９との比は、冷却コンベヤ１６上にあるアルミニウムスラグ４１が第２の区間２９へ入る際例えば４００℃より上の温度をもはや持たないように設計されているので、アルミニウムスラグ４１と大気酸素との反応はもはや起こらない。冷却コンベヤ１６の第２の区間２９の長さは、投下ホッパ３１へ達する材料の温度がもはや１５０℃なるべく約１００℃より高くないように設定されている。

図２に示す実施例は、前述した実施例とは、アルミニウムスラグ４１を満たされる容器１２が冷却コンベヤ１６上で空になっているだけが相違し、図１について前述した実施例における収容空間１５を設けてない。引渡しのため、冷却コンベヤ１６のハウジング３２はその供給範囲に引渡し場所５０を備えており、フォークリフト１４により搬送される容器１２をこの引渡し場所５０の上へ載せることができる。容器１２は蓋１３により周囲大気に対して閉鎖され、その底５２に閉鎖可能な平滑弁５３の形の開放機構を持っている。スリーブ状に形成される引渡し場所は、その載置範囲でその上に載せるべき容器１３の寸法に合わされており、その上端に同様に開放機構としての平滑弁５１を持っている。

容器１２が冷却コンベヤ１６のハウジング３２の引渡し場所５０へ載せられていると、引渡し場所５０に設けられる平滑弁５１がまず開かれて、冷却コンベヤ１６への入口を開く。続いて容器１２の底５２に設けられている平滑弁５１が制御されて開かれて、容器１２から出るアルミニウムスラグができるだけ一様な層高さで冷却コンベヤ１６の全幅へ分布されるようにする。容器１２が空になった後、まずそれに接触して形成された平滑弁５３が閉じられ、続いて引渡し場所５０の平滑弁５１が閉じられるので、特に冷却コンベヤ１６のハウジング３２の密封が再び行われる。続いて空の容器１２を受取って、容器回路へ戻すことができる。

上述の明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示されているこの書類の対象の特徴は、個々でも任意の組合わせでも、種々の実施形態で本発明を実現するために重要である。

Claims (10)

1. アルミニウムを取得する際滓又はアルミニウム塩スラグの形で生じるアルミニウムスラグ（４１）を処理する方法において、溶融過程において生じるアルミニウムスラグ（４１）が、周囲大気に対して遮断されて、吸取り装置（２０，３０）を備えたハウジング（３２）内に設けられる冷却コンベヤ（１６）上へ運ばれ、アルミニウムスラグ（４１）の供給に続く冷却コンベヤ（１６）の第１の区間（１８）が不活性ガスで冷却され、その第２の区間（２９）が空気を導入されて引続くアルミニウムスラグ（４１）の冷却に用いられ、第１の区間（１８）において、大気酸素の導入によってもアルミニウムスラグ（４１）が化学的にもはや変化不可能である６００℃〜３００℃の温度範囲へアルミニウムスラグ（４１）の冷却が行われ、第２の区間（２９）において、冷却されたアルミニウムスラグ（４１）が冷却コンベヤを離れた後アルミニウムスラグ中のアルミニウム成分を回収するため該アルミニウムスラグ（４１）の更に処理可能な１５０℃以下の温度への冷却が行われるように、冷却コンベヤ（１６）の第１の区間（１８）及び第２の区間（２９）の長さが設計されている、方法。
2. 溶融過程において生じるアルミニウムスラグ（４１）が、蓋（１３）により周囲大気に対して閉鎖可能な容器（１２）に集められ、アルミニウムスラグでこの容器を満たした後閉じられる容器（１２）が、周囲大気に対して閉じられる収容空間（１５）内で冷却コンベヤ（１６）上へアルミニウムスラグを排出することによって空にされる、請求項１に記載の方法。
3. 溶融過程において生じるアルミニウムスラグ（４１）が、蓋（１３）により周囲大気に対して閉鎖可能な容器（１２）に集められ、アルミニウムスラグで満たした後閉じられる容器（１２）が、冷却コンベヤ（１６）のハウジング（３２）に形成されて周囲大気に対して閉鎖されかつ容器（１２）を載せられた場合にのみ開放可能な引渡し場所（５０）上へ載せられる、請求項１に記載の方法。
4. 引渡し場所（５０）へ載せられる容器（１２）において、容器（１２）の底（５２）に設けられる開放機構（５３）と容器（１２）の載置範囲において引渡し場所（５０）に設けられる開放機構（５１）が開かれ、冷却コンベヤ（１６）上へアルミニウムスラグを排出することによって容器（１２）を空にした後再び閉じられる、請求項３に記載の方法。
5. 引渡し場所（５０）及び容器（１２）にある開放機構（５１，５３）がそれぞれ平滑弁として形成されている、請求項４に記載の方法。
6. 冷却コンベヤ（１６）の第１の区間（１８）のアルミニウムスラグ（４１）を冷却する不活性ガスとしてアルゴンが使用される、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 冷却コンベヤ（１６）の第１の区間（１８）から吸取られる不活性ガスが、再処理装置（２２，２４）を経て導かれ、回収される不活性ガスが再び冷却コンベヤ（１６）へ供給される請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 不活性ガスの再処理装置が、熱回収段（２２）及びガス洗浄器（２４）を含んでいる、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 冷却コンベヤ（１６）の第２の区間（２９）から吸取られる冷却空気が空気浄化装置を
   経て導かれる、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 冷却空気が熱回収段を経て導かれる、請求項９に記載の方法。

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