JP6263037B2 - マグネシウム熱還元用のブリケット - Google Patents

Description

本発明はマグネシウム熱還元用のブリケットに関する。

従来マグネシウムの製造方法として、ピジョン法に代表される熱還元法が一般に用いられている。マグネシウム酸化物原料としての焼成ドロマイト（ＭｇＯ・ＣａＯ）と還元剤としてのフェロシリコン（Ｆｅ−Ｓｉ）とを粉砕後に混練して団子状のブリケット（団鉱）をつくる。そのブリケットをレトルト内に充填する。

レトルトは内径３０ｃｍで長さが３ｍ程度の特殊鋼製で、大型試験管のような全体形状をしている。内部が真空ポンプにより真空減圧され、基端側に水冷ジャケット構造の冷却部を備えている。ブリケットは基端側から投入されてレトルト内に充填された後、約１２００℃で加熱される。レトルト内が真空減圧されているため、ブリケットからマグネシウム金属だけが蒸発して、レトルトの基端の冷却部側に移動して凝固し、冷却部の内面に付着した金属マグネシウムの結晶体（クラウン）として回収することができる。マグネシウムを回収した後のブリケットはスラグとしてレトルト内に存在し廃棄物として排出される。スラグを排出した後に再度新しいブリケットが充填されて、マグネシウムの還元回収が繰り返し行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開平６-４１６５４号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、団子状のブリケットをレトルトの基端部側から内部へ向けて押し込みながら充填するため、ブリケットの充填作業が面倒で時間が掛かる。またマグネシウム成分を回収した後のブリケットであるスラグを回収する場合も、同様にレトルトの内部からスラグを引き出しながら排出する作業となるため、同様に面倒で時間が掛かる。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、レトルト内への充填及び排出が容易なマグネシウム熱還元用のブリケットを提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、マグネシウム酸化物原料に還元剤を混練して成型されたもので、真空熱還元用のレトルト内に充填されるマグネシウム熱還元用のブリケットであって、全体が中央に内孔を有するリング状に一体成型されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、外縁及び内縁が凹凸形状になっていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、厚さ方向に突出する突起が形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ブリケットがリング状に一体成型されているため、その内孔に棒状のフックを通すことにより、複数のブリケットをフックに同時に保持することができ、そのままレトルト内に挿入して、フックだけを引き抜けば、複数のブリケットをレトルト内に一度で充填することができる。レトルトの加熱時にはブリケットの内孔が気化マグネシウムの通路となり、気化マグネシウムの冷却部への移動をスムーズにする。またマグネシウム成分が気化した後のスラグも、内孔にフックを挿入して引っ掛けることにより一度に排出することもできる。

請求項２記載の発明によれば、外縁及び内縁が凹凸形状になっているため、表面積が増してマグネシウム成分の気化が促進される。また内孔だけでなく、外縁側にもレトルトの内壁との間に通路が形成され、気化マグネシウムの移動が更にスムーズになる。

請求項３記載の発明によれば、厚さ方向に突出する突起が形成されているため、隣接するブリケット同士の間に間隔を設けることができ、マグネシウム成分の気化及び移動の面で有利である。

本発明の実施形態に係るレトルトを示す断面図。 ブリケットの正面図。 ブリケットの斜視図。 フックに引っ掛けた状態のブリケット。 フックを利用してブリケットをレトルト内に充填している状態の図。 ブリケットをレトルト内に充填した状態の図。 マグネシウム成分が冷却部に凝固回収された状態を示す図。

図１〜図７は本発明の好適な実施形態を示す図である。

レトルト１はＣｒ−Ｎｉ系耐熱鋼製で遠心鋳造により製作される。基端には蓋２が設けられ、その基端側からは内筒状の回収容器３が挿入されている。回収容器３の外側のレトルト１外部には冷却部としての水冷ジャケット部４が形成されている。レトルト１の水冷ジャケット部４は肉厚が薄く形成され、伝熱を容易にしている。またレトルト１の基端には吸引口５が形成され、そこから真空ポンプによりレトルト１の内部を真空減圧することができる。レトルト１の内部には基端から遮蔽壁６も挿入されている。この遮蔽壁６は不純物が回収容器３側に移動するのを防止する役目をする。

次にレトルト１内に充填されるブリケット７について説明する。まずドロマイドを焼成して焼成ドロマイド(MgO・CaO)とする。これにフェロシリコン（Fe-Si）とを混合してボールミルで混合粉砕し、それを混練する。混練物を金型に入れて圧縮成型する。

ブリケット７の形状は図２及び図３に示すように、断面形状としては１０個の楕円の中心を円形リングでつないだ様な形状で、一定の厚さを有している。中心には内孔８が形成されている。内孔８の内縁も、外側の外縁も凹凸形状になっていて表面積が増している。またブリケット７の両面にはそれぞれ厚さ方向に突出する突起９が４つずつ形成されている。

ブリケット７が従来のような団子状でなくリング状に一体成型されているため、その内孔８に棒状のフック１０を挿入することにより、フック１０に複数のブリケット７を一度に引っ掛けて保持することができる。従って、レトルト１の蓋２、回収容器３、遮蔽壁６などを外した後、レトルト１の基端から複数のブリケット７をフック１０ごと挿入し、そしてフック１０だけを引き抜くことにより複数のブリケット７を一度にレトルト１内に充填することができる。

ブリケット７の充填後は、遮蔽壁６、回収容器３、蓋２を元に戻して、吸引口５より吸引してレトルト１内部を真空減圧して、レトルト１を加熱炉１１で約１２００℃に加熱する。水冷ジャケット部４には水を循環する。

ブリケット７は加熱されることにより、マグネシウム成分だけが気化して複数のブリケット７の隙間を通過して水冷ジャケット部４側へ移動する。

レトルト１を加熱することにより、充填されたブリケット７からマグネシウム成分だけが気化する。ブリケット７の外縁及び内縁が凹凸形状になっているため、表面積が増してマグネシウム成分の気化が促進される。

気化したマグネシウム成分は水冷ジャケット部４側へ移動するが、内孔８が気化マグネシウムの通路となり、移動がスムーズである。更に内孔８だけでなく、外縁側にもレトルト１の内壁との間に通路Ｒが形成され（図２参照）、気化マグネシウムの移動をよりスムーズしている。

加えて、ブリケット７には厚さ方向に突出する突起９が形成されているため、隣接するブリケット７同士の間に間隔を設けることができ、マグネシウム成分の気化及び移動を更に促進させることができる。

気化したマグネシウムは水冷ジャケット部４の内側に位置する回収容器３の内面に金属マグネシウム１２の結晶体（クラウン）として凝固付着する。

サイクルが終わると、蓋２を開けて、金属マグネシウム１２を回収容器３ごと取り出す。１００ｋｇのブリケット７の充填に対して約１５ｋｇの金属マグネシウム１２を得ることができる。

マグネシウム成分を気化した後のブリケット７はスラグとしてレトルト１内に形状を保ったまま残る。従って、遮蔽壁６を除いて、フック１０を内孔８に挿入して引っ掛けることにより残ったスラグも一度に排出することもできる。

スラグを排出した後に新しいブリケット７を充填して次のサイクルを開始するが、その際の充填作業も用意で、ブリケット７の入れ替え作業の効率が高まる。

以上の実施形態では、ブリケット７に突起９を形成する例を示したが、突起９無しで、押し出し成型品を一定厚さにスライスしたような板形状でも良い。またフラットな板状でなく、全体が三次元で変形したような形状にしても良い。

マグネシウム酸化物原料としては、ドロマイドに限定されず、海水から得た酸化マグネシウムＭｇＯでも良い。また金属マグネシウムをマグネシウム電池として利用した後に電解液内に残される酸化マグネシウムを原料として使用することもできる。また還元剤もフェロシリコンに限定されずアルミドロス等を用いても良い。

１ レトルト
４ 水冷ジャケット部
７ ブリケット
８ 内孔
１０ フック
１２ 金属マグネシウム

Claims (3)

1. マグネシウム酸化物原料に還元剤を混練して成型され、真空熱還元用のレトルト内に充填されるマグネシウム熱還元用のブリケットであって、
   全体が中央に内孔を有するリング状に一体成型されていることを特徴とするマグネシウム熱還元用のブリケット。
2. 外縁及び内縁が凹凸形状になっていることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム熱還元用のブリケット。
3. 厚さ方向に突出する突起が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマグネシウム熱還元用のブリケット。