JP6828036B2 - アルミニウム溶解とブラックドロスリサイクルのシステム及び方法 - Google Patents
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-
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-
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-
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-
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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-
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Description
2Al+3H2O→Al2O3+3H2+Heat
<反応式2>
Mg+H2O→MgO+H2+Heat
<反応式3>
Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4+Heat
Claims (19)
- アルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するアルミニウム溶解炉と、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解するときに発生するブラックドロスをリサイクルするブラックドロスリサイクル装置とを含むアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムであって、
前記アルミニウム溶解炉は、
前記アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と、
前記溶湯を加速して前記溶湯に流動力を付与する加速ユニットを備える流動力付与室と、
前記アルミニウム溶湯に旋回下降する渦流を生成させる渦流ユニット、フラックスを前記渦流に投入するフラックス供給ユニット、及び前記アルミニウムスクラップを前記渦流に投入する原材料供給ユニットを備える溶解室と、を備え、
前記フラックスは、塩化ナトリウム(NaCl)と塩化カリウム(KCl)が同じ重量部で混合された混合物93〜97重量部、及び氷晶石類(Cryolite、Potassium Cryolite)3〜7重量部からなり、
前記加速ユニットは、前記溶湯をポンピングして前記流動力を付与する溶湯ポンプを有し、
前記渦流ユニットは、一端が前記溶湯に浸漬されるように設置される回転軸と、前記回転軸の前記一端に結合され、前記溶湯を撹拌して前記渦流を形成する撹拌インペラとを有し、
前記渦流ユニットは、
前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、予め定められた基準の大きさに成長させ、
前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記渦流ユニットで前記予め定められた基準の大きさに成長させた前記ブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割する破砕/粉砕ユニットと、
前記ドロス微粒子パウダーを水と反応させて可溶性固形分及び不溶性固形分に分解する水分解ユニットと、
前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液から前記可溶性固形分が析出するように前記水溶液を蒸留する析出ユニットと、を備え、
前記析出ユニットから析出した前記可溶性固形分に含まれた前記塩化ナトリウム(NaCl)及び前記塩化カリウム(KCl)は、前記フラックスとしてリサイクルされることを特徴とする、アルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記析出ユニットによって析出した前記可溶性固形分を乾燥して貯蔵する可溶性固形分貯蔵ユニットと、
前記アルミニウム粒を貯蔵するアルミニウム粒貯蔵ユニットと、
前記不溶性固形分を乾燥して貯蔵する不溶性固形分貯蔵ユニットと、をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記破砕/粉砕ユニットは、
前記ブラックドロスを破砕してアルミニウム粒とドロスパウダーに分割する破砕機と、
前記ドロスパウダーを粉砕してアルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーに分割する粉砕機とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記破砕/粉砕ユニットは、
前記破砕機と前記粉砕機との間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロスパウダーを分離して、前記アルミニウム粒はアルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロスパウダーは前記粉砕機に移送する第1分離部材と、
前記粉砕機と前記水分解ユニットとの間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを分離して、前記アルミニウム粒は前記アルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロス微粒子パウダーは前記水分解ユニットに移送する第2分離部材とをさらに備えることを特徴とする、請求項3に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
- 前記水分解ユニットは、
前記ドロス微粒子パウダーを水と撹拌する反応器と、
前記水溶液と前記不溶性固形分を遠心分離する第1遠心分離機とを備えることを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記析出ユニットは、
前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力で減圧蒸留して前記可溶性固形分を析出させる減圧蒸留器と、
前記減圧蒸留器によって析出した前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離する第2遠心分離機とを備えることを特徴とする、請求項6に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記第1遠心分離機は、前記水溶液と遠心分離された前記不溶性固形分を、前記減圧蒸留により生成した蒸留水で洗浄することを特徴とする、請求項7に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
- 前記水分解ユニットは、
前記ドロス微粒子パウダーが水と反応するときに発生する加水分解ガスを捕集するガス捕集器をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - 前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記ガス捕集器によって捕集された前記加水分解ガスを貯蔵するガス貯蔵ユニットをさらに備えることを特徴とする、請求項9に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。 - (A)アルミニウムスクラップ及びフラックスをアルミニウム溶湯に形成された渦流に投入して、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解し、前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、予め定められた基準の大きさに成長させるステップと、
(B)前記ブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割するステップと、
(C)前記ドロス微粒子パウダーを水と水分解反応させて加水分解ガス、可溶性固形分、及び不溶性固形分に水分解するステップと、
(D)前記アルミニウム粒、前記加水分解ガス、前記可溶性固形分、及び前記不溶性固形分のうちの少なくとも1つをリサイクル可能なように処理するステップと、を含み、
前記フラックスは、塩化ナトリウム(NaCl)と塩化カリウム(KCl)が同じ重量部で混合された混合物93〜97重量部、及び氷晶石類(Cryolite、Potassium Cryolite)3〜7重量部からなり、
前記(A)ステップは、
(A1)加熱室に収容された前記アルミニウム溶湯を加熱ユニットを用いて加熱するステップと、
(A2)前記加熱室から流動力付与室に移送された前記アルミニウム溶湯を溶湯ポンプを用いてポンピングするステップと、
(A3)前記流動力付与室から溶解室に移送された前記アルミニウム溶湯を撹拌インペラを用いて撹拌することによって、前記渦流を形成すると同時に、前記撹拌インペラによって形成された前記渦流に前記アルミニウムスクラップ及び前記フラックスを投入して、前記溶解室で前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解すると共に、前記予め定められた基準の大きさに成長させた前記ブラックドロスを形成するステップとを含み、
前記(A3)ステップでは、前記(D)ステップでリサイクル可能なように処理された前記可溶性固形分に含まれた前記塩化ナトリウム(NaCl)及び前記塩化カリウム(KCl)をフラックスとしてリサイクルすることを特徴とする、アルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(B)ステップは、
(B1)前記ブラックドロスを破砕するステップと、
(B2)前記ブラックドロスの破砕物中の前記アルミニウム粒とドロスパウダーを互いに分離するステップと、
(B3)前記ドロスパウダーを粉砕するステップと、
(B4)前記ドロスパウダーの粉砕物中の前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを互いに分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項11に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(D)ステップは、
(D1)前記アルミニウム粒を前記アルミニウム溶湯に溶解してリサイクルするステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含むことを特徴とする、請求項11に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
- 前記(D)ステップは、
(D2)前記加水分解ガスを捕集して分離するステップと、
(D3)前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液と前記不溶性固形分を互いに分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項14に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(D)ステップは、
(D4)前記加水分解ガスをリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記(D4)ステップは、
(D4a)前記加水分解ガスに含まれる水分を除去するステップと、
(D4b)前記加水分解ガスを分離精製するステップと、
(D4c)前記加水分解ガスを貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項15に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(D)ステップは、
(D5)前記可溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記(D5)ステップは、
(D5a)前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力下で減圧蒸留して、前記水溶液から前記可溶性固形分を析出させるステップと、
(D5b)前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと、
(D5c)前記可溶性固形分を乾燥するステップと、
(D5d)前記可溶性固形分を貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項15に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(D5)ステップは、
(D5e)前記(D5a)ステップで前記水溶液が減圧蒸留されるときに発生する水蒸気を凝縮して蒸留水を生成するステップをさらに含み、
前記(D3)ステップは、
(D3a)前記不溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと、
(D3b)前記不溶性固形分を前記蒸留水で洗浄するステップと、
(D3c)前記不溶性固形分と前記蒸留水を遠心分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項17に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。 - 前記(D)ステップは、
(D6)前記不溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記(D6)ステップは、
(D6a)前記不溶性固形分を乾燥するステップと、
(D6b)前記不溶性固形分を焼成して、前記不溶性固形分に含まれる水和物を酸化物に変換させるステップと、
(D6c)前記不溶性固形分を貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項15に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
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