JP6385431B2 - アルミニウムドロス処理 - Google Patents
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Description
米国特許第4,960,460号は、アルキャンプラズマアークドロス処理法を開示している。ガス又は燃料バーナを用いる代わりに、RSFの場合と同じように、転炉内の装入物を加熱するのに要求される熱を与えるためにプラズマトーチが用いられる。トーチは、転炉の装入口に取り付けられ、雰囲気組成の厳密な制御を可能にする。プラズマトーチは、空気又は窒素などのプロセスガスが連続的に注入される小さな隙間(ギャップ)によって分離された2つの水冷内部電極からなる。冷たいドロスを装入し、ドアを閉じ、高圧の印加によってトーチ電極間に電気アークを引き起こす。アークはガスを非常に高い温度に加熱し、炉を回転しつつ装入物が700〜800℃に加熱される。プロセスガスとして空気又は窒素を用いて行うプラズマアークによるドロスの加熱中、ドロス中に含有されるいくつかの遊離金属とプラズマガスが反応するため、更なる酸化物及び窒化物が形成される。炉の回転は、酸化物膜を破断し、溶融金属を遊離し、そして金属の回収を向上させる機械的攪拌を与える。非金属生成物(NMP)と呼ばれる、ドロスの酸化物部分は、合金組成に応じて様々な量の窒化アルミニウム及び酸化マグネシウムと共に、アルミナを主に含有する灰色の粉末である[5]。この方法は、電極の維持管理のためにトーチを定期的に除去しなければならないため、手がかかる。
DROSCARは、装入物をアルミニウムの融点超過に加熱するために、2つのグラファイト電極間に伸張し且つ保持されたDC電気アークを用いる。エネルギー移動機構は、主に、アークからの放射、及び加熱された耐火物と装入物との間の伝導である。炉は、機械的攪拌を与えるため、ドロスの加熱中に回転する。また、回転は、装入物又は耐火物上の高温点(ホットスポット)の形成を抑制し、エネルギー移動を向上させる。加熱の完了時に、側面の出銑口(タップホール)を通して炉から金属が出銑される[6]。この方法はグラファイトアークを用いるので、冷却水は必要ではなく、維持管理はプラズマアーク技術の場合ほど徹底しなくてよい。
ALUREC法は、炉の同一側面に配置された酸素バーナ及び排気ガス口を含む回転傾動転炉型の炉(rotary tiltable converter type furnace)を用いる。この設計は、高エネルギー効率を生み、炉雰囲気の良好な制御を可能にする[4]。酸素バーナは、短時間に転炉の耐火壁を約1000℃に加熱する。炉の回転を通して熱が伝導によって装入物に移動し、混合によって装入物内で熱がさらに分配される。熱はまた、火炎からの直接放射を通して装入物に移動する。金属は転炉の底部で収集され、固体NMPが上部に浮遊する。金属は、NMPから分離して出銑され、溶融炉若しくは保持炉に直接戻るか、又は大型銑鉄塊又はTインゴットに鋳造される。NMPは転炉口を通して排出される[6]。酸素バーナからの排気ガスは窒素を含有しておらず、排気ガスの量も少ない。低減した排気ガス量及び増大した火炎温度は、よりエネルギー効率の高い方法をもたらす。
ECOCENT法では、温度及び粘度などの分離用の関連パラメータが調整された転炉に如何なるフラックス塩を添加することなくホットドロスを供給する[7]。さらに、後の金属の分離を改善するために、ドロスの大きな塊を、より小さな片に破砕する。温度を均一及び調整した後、ドロスを遠心分離機にできるだけ素早く注ぐ。遠心分離機の取鍋又は代替的に型において、ドロスの主成分である酸化アルミニウムから金属の分離のために遠心力が用いられる。遠心分離が終了した後すぐに、液体アルミニウムは、炉に注ぎ戻され、インゴットを鋳込む(ingot pouring)のに用いられ得る。この方法は、ホットドロスの固有エネルギーを利用するので、追加のエネルギー入力は要求されず、従来のドロス処理技術に比べて50%未満のエネルギー消費をもたらす。
国際公開第97/39155号は、アルミニウムドロスを処理するためのDROSRITE法を開示する。ホットドロスは、アルミニウム保持炉からスキミング(すくい取り)を行った直後に、予熱された、耐火物裏打ちされた回転炉に装入される。DROSRITE炉は、密封され、アルゴン雰囲気下に保持される。装入物を徐々に転がすように炉を回転させる。出銑口を開き、収容容器又は取鍋に金属を注ぐ。次に、温度を目標値(酸素注入を停止した時点で典型的に800〜900℃の範囲内)に増大させるために、制御された量の酸素を炉キャビティ(furnace cavity)に注入し、残留物中に含有される回収不能のアルミニウム金属のいくつかを燃焼させる。この方法は、如何なる外部エネルギー入力を要求せず、プロセスエネルギーは、固体残留物から抽出され、炉の耐火物壁に保存され、そして新しいドロスの次のバッチに放出される。
前記ドロスを生成する溶融アルミニウムを含有する炉からホットドロスを移送する工程であって、前記ホットドロスは、酸化物及び初期含有量の金属アルミニウムを含有し且つドロス処理容器内に含有されると共に部分的に満たされており、前記ドロス処理容器は、前記容器から溶融アルミニウムを注出するための少なくとも1つの出口をそれぞれ有する対向端壁を含み、前記出口は、前記容器の底と前記容器を閉じる取外し可能な蓋との間の高さ部分方向に位置する工程と、
前記ドロス処理容器を、前記容器の前記対向端を交互に下げて前記容器を揺動させるための揺動装置上に配置する工程と、
前記揺動装置を作動させて前記容器の前記対向端を交互に下げ、前記出口から溶融アルミニウムを注出する工程と、
前記初期含有量の金属アルミニウムの少なくとも70重量%が注出されるまで前記揺動及び注出を続ける工程と
を含む方法に関する。
容器であって、前記容器が2つの対向端壁、2つの対向側壁、底及び取外し可能な蓋を含み、前記対向端壁が前記容器から溶融アルミニウムを注出するための少なくとも1つの出口をそれぞれ含み、前記出口(1つ又は複数)が前記容器の前記底と前記容器を閉じる前記蓋との間の高さ部分方向に位置する容器と、
支持構造物上に取付けられた揺動装置であって、前記揺動装置が取付物及び前記取付物を揺動するための揺動機構を含み、前記取付物が前記揺動装置に前記容器を取付けるためのものである揺動装置と、
前記出口から注出する溶融アルミニウムを受け取るためのコンテナと
を含む、アルミニウムドロスからアルミニウム金属を回収する装置に関する。
本発明によるアルミニウムドロスを処理する方法は、本質的に、以下のようにして行うことができる。
図1は、容器の好ましい実施形態を示す。前記容器の対向壁10,11は、前記容器の上部が立方体状に成形され且つ下部が切頭角錐状に成形されるように、上部において平行であり且つ下部において底の方向に収束している。この全体の設計は、ホットドロスからの熱損失を最小化しつつアルミニウム金属の燃焼(「テルミット化」)を低減する。
図2は、取外し可能な蓋の好ましい実施形態である。前記蓋は、冷却支持フィン20及び横断支持部品22,22’に接続され得る基板18を含む。前記冷却フィン及び支持部品は、蓋の表面領域を増大させることによって蓋を冷却し、したがって、予熱を分散させ得る大きな領域を与える。さらに、冷却支持フィン20及び冷却支持部品22,22’は、蓋の熱による変形を低減するのに役立つ。
上記したように、蓋は、締結機構を用いて容器に締結され得る。このような締結機構は、2つの重い物体を可逆的に接続することが可能な当該技術分野において公知のいかなる適切な機構であり得る。締結機構は、少なくとも2つのファスナー(締結具)を含み、ドロス処理容器及び取外し可能な蓋の両方は、容器及び蓋の両方にファスナーを取付け可能なブラケットをさらに含み、それにより、蓋を容器に締結する。このようなファスナーとしては、特に限定されるわけではないが、ねじ部品である。
図3は、揺動装置の好ましい実施形態を示す。前記揺動装置は、コンクリート製の支持体36によってコンクリート製の支持構造物34に取付けられた取付物を含む。前記取付物は、2つの水平に突出する突出部40に取付けられた2つの取付支持体38に取付けられた回転台32を含む。水平に突出する突出部は、前記突出部を前記取付支持体にしっかりと取付けることができるように、好ましくは「L」形状をなしている。
図4は、ドロス処理方法で使用するアルミニウムドロス処理装置のさらに好ましい実施形態、すなわち、半自動化の回転アルミニウムドロスハウジング(SARAH)ユニットの側面図を示す。図5は、SARAHユニットの後面図を示し、後方壁パネル45は、説明の目的のみのために除去されている。
本明細書中に記載されたホットドロス処理方法を、アルミニウム消耗ドロス(aluminium depleted dross)を処理するための当該技術分野において公知のコールドドロス処理方法と組み合わせることにより、ドロスから回収可能なアルミニウム金属の最大限の回収が可能になり、残りのアルミニウムドロスの全てをリサイクルし、したがって埋立ての必要がなく、有害な塩ケーキも生成しない。さらに、当該方法は、非常に費用効率が高く、ホットドロス処理方法はエネルギーの外部入力を要求しないので、それは高いエネルギー効率であり、廃棄物処理費用が必要なく、機器/装置の維持管理費用も低い。
スキミング:834kgドロス
合金:3105シリーズ
ドロス中の回収可能なアルミニウム:378kg
回収されたアルミニウム:337kg
収率:89%
炉スキミング=回収された正味のアルミニウム337kg+正味のドロス重量497kg=834kg
Claims (32)
- アルミニウムドロスから前記アルミニウムドロスの処理によってアルミニウム金属を回収する方法において、
前記ドロスを生成する溶融アルミニウムを含有する炉からホットドロスを移送する工程であって、前記ホットドロスは、酸化物及び初期含有量の金属アルミニウムを含有し且つドロス処理容器内に含有されると共に部分的に満たされており、前記ドロス処理容器は、前記容器から溶融アルミニウムを注出するための少なくとも1つの出口をそれぞれ有する対向端壁を含み、前記出口は、前記容器の底と前記容器を閉じる取外し可能な蓋との間の高さ部分方向に位置する工程と、
前記ドロス処理容器を、前記容器の前記対向端を交互に下げて前記容器を揺動させるための揺動装置上に配置する工程と、
前記揺動装置を作動させて前記容器の前記対向端を交互に下げ、前記出口から溶融アルミニウムを注出する工程と、
前記初期含有量の金属アルミニウムの少なくとも70重量%が注出されるまで前記揺動及び注出を続ける工程と
を含む方法。 - 前記ホットドロスは、前記ドロス処理容器の全内部容積の40%以下を満たしている、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスは、前記ドロス処理容器の全内部容積の50%以下を満たしている、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスは、前記ドロス処理容器の全内部容積の60%以下を満たしている、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスは、前記ドロス処理容器の全内部容積の70%以下を満たしている、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスの温度は600℃〜860℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスの温度は630℃〜830℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスの温度は650℃〜810℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記ホットドロスの温度は680℃〜780℃である、請求項1に記載の方法。
- 前記温度範囲を超える温度の前記ホットドロスは、予め冷却されたドロスを添加及び混合することによって前記温度範囲内の温度に下げられ、前記予め冷却されたドロスの温度が680℃未満である、請求項6〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記予め冷却されたドロスは前記ホットドロスと同じ金属合金含有量である、請求項10に記載の方法。
- 前記温度範囲未満の温度の前記ホットドロスは、前記ホットドロスに空気を吹き込むことによって前記温度範囲内の温度に上げられる、請求項6〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記揺動装置は、前記容器の前記底が水平位置から65°〜85°の角度となるように前記対向端を下げる、請求項1に記載の方法。
- 前記揺動装置は、前記容器の前記底が水平位置から70°〜80°の角度となるように前記対向端を下げる、請求項1に記載の方法。
- 前記揺動及び注出は、前記初期含有量の金属アルミニウムの少なくとも80重量%が注出されるまで続けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記揺動及び注出は、前記初期含有量の金属アルミニウムの少なくとも90重量%が注出されるまで続けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記揺動装置は、前記ホットドロスが生じた前記炉の500m以内に設置されている、請求項1に記載の方法。
- 前記注出した金属アルミニウムは、前記ホットドロスが生じた前記炉に戻される、請求項17に記載の方法。
- 容器であって、前記容器が2つの対向端壁、2つの対向側壁、底及び取外し可能な蓋を含み、前記対向端壁が前記容器から溶融アルミニウムを注出するための少なくとも1つの出口をそれぞれ含み、前記少なくとも1つの出口が前記容器の前記底と前記容器を閉じる前記蓋との間の高さ部分方向に位置する容器と、
支持構造物上に取付けられた揺動装置であって、前記揺動装置が取付物及び前記取付物を揺動するための揺動機構を含み、前記取付物が前記揺動装置に前記容器を取付けるためのものである揺動装置と、
前記少なくとも1つの出口から注出する溶融アルミニウムを受け取るためのコンテナと
を含む、アルミニウムドロスからアルミニウム金属を回収する装置。 - 前記底に隣接する前記対向端壁の少なくとも一部が、前記底の方向に収束し、
前記底に隣接する前記対向側壁の少なくとも一部が、前記底の方向に収束している、請求項19に記載の装置。 - 2つの前記対向端壁は、上部において平行であり且つ下部において前記底の方向に収束し、
2つの前記対向側壁は、上部において平行であり且つ下部において前記底の方向に収束している、請求項20に記載の装置。 - 前記容器から溶融アルミニウムを注出するための前記出口が、前記容器の前記上部と前記下部との間に形成された接合部で前記対向端壁に位置している、請求項21に記載の装置。
- 前記取外し可能な蓋は、締結機構によって前記容器に取付けられている、請求項19に記載の装置。
- 前記容器は、前記取付物の取付突出部を受け取るための少なくとも1つの取付溝をさらに含む、請求項19に記載の装置。
- 前記揺動装置に前記容器を取付けるための取付物は、前記取付溝を嵌め込むための少なくとも1つの水平に突出する突出部を含む、請求項24に記載の装置。
- 前記容器は外部冷却フィンをさらに含む、請求項19に記載の装置。
- 前記取外し可能な蓋は、ブラケットによって前記蓋に取付けられた中央支持梁をさらに含み、前記中央支持梁は縦軸の周りを自由に回転し、少なくとも1つの取付溝は前記中央支持梁の上側に取付けられている、請求項19に記載の装置。
- 前記揺動機構は液圧装置である、請求項19に記載の装置。
- 前記揺動機構は電動機である、請求項19に記載の装置。
- 前記容器、取付物及びコンテナはハウジングに収納されている、請求項19に記載の装置。
- 前記ハウジングは絶縁箱である、請求項30に記載の装置。
- 前記ハウジングは排気システムを含む、請求項30に記載の装置。
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