JPH0261529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明はアルミニウム系、マグネシウム系等の
金属に特に有利な金属スクラツプの工業的規模の
再生（精製も含む）用の濾過装置に関する。 背 景 例えばアルミニウム系金属製の缶のように市場
に出回つた後にスクラツプとして回収されて再使
用されるリサイクル量は年々増加してきており、
エネルギー節約および資源補充の上でこのような
リサイクルは重要な役割を果たしつつある。同時
にまた各種工程で生じるアルミニウム系金属の返
り材を好ましく再生させることも重要である。こ
のような再生はアルミニウム系金属に限られず、
マグネシウム系金属やその他の各種金属において
も同様である。 従来技術 例えばアルミニウム系金属スクラツプの再生に
おける代表的な除去対象物は鉄であり、Feの除
去方法としては従来より水銀法、マグネシウム
法、亜鉛法、偏析利用法、或いは特公昭57−2134
号に開示されたようにAl−Mn合金粒を溶湯に投
入してAl−Mn−Fe金属間化合物を生成させてこ
れを除去する方法等が知られている。またFeを
含めて更に他の不純物を除去する方法としては濾
過方法も知られている。一方マグネシウム系金属
スクラツプの再生処理方法としては、固設せる処
理炉底部にフラツクスの層を形成して再生する溶
湯を処理炉に投入し、フラツクス層を通過させる
ことで酸化物等の介在物を吸収させる方法（米国
特許第4385931号公報参照）、或いはフラツクスを
使用しないでアルミニウム系金属の場合と同様に
濾過することによつて酸化物等を除去する方法
（特公昭56−18063号公報参照）等が知られてい
る。 しかしながらこれらの処理方法による再生は、
何れも工業的規模では全く実現されていないのが
現状である。この主なる原因は、提案された技術
で実操業した場合に効率が悪く、しかも歩留りが
悪いという欠点を解決できていないからである。
例えばマグネシウム系金属スクラツプの場合、フ
ラツクスによる再生処理ではフラツクス自体を完
全に除去するのが困難となるためにフラツクス自
体による悪影響を受けたり、フラツクスによる金
属の持ち去りによつて歩留りが悪化することを避
けられない。しかも屋外貯蔵品や市中から回収さ
れたスクラツプは油分や大量の埃が付着している
ので、再生処理が非常に面倒となるとともにフラ
ツクスの使用量が多量となり、再生歩留りも一層
悪化し、経済的に採算を得るのは困難となるから
である。またフラツクスを使用しないで濾過する
処理方法では生産性、操業性、経済性等の問題点
を充分に解決できる装置が従来は提供されていな
かつたからである。 発明の目的 本発明の目的は、アルミニウム系金属、マグネ
シウム系金属等の金属スクラツプを工業的規模に
おいて再生するために、歩留りを向上し、処理作
業性を改善し、メタルのハンドリングロスおよび
エネルギーロスを改善した再生用の濾過装置を提
供することである。 発明の構成 本発明による金属スクラツプの再生用の濾過装
置は、濾過するために投入された金属スラツプを
溶融するためもしくは予め溶融されて供給された
溶湯を凝固温度以上に保持するための加熱手段を
有する上槽と、加熱手段を有する下槽と、前記上
槽および下槽の間に介在されるフイルター装置
と、前記両加熱手段の温度制御装置と、前記上槽
に連結された加圧手段および／または前記下槽に
連結された減圧手段と、前記上槽の昇降装置およ
び／または前記下槽の搬送装置とを有して構成さ
れたことを特徴とする。 装置の構成例 第１図に示す実施例におい、符号１は、複数に
分割された加熱コイル１Ａを備えた電気炉とせる
上槽である。また符号２は、同様に加熱コイル２
Ａを備えた電気炉とせる下槽である。上槽１およ
び下槽２は内部に坩堝３および坩堝４をそれぞれ
収容保持できるようになつている。即ち図示する
ように上槽１は坩堝３の下端フランジ３Ａをボル
ト固定して保持し、一方下槽２は坩堝４を内部空
間に上方から挿入して載置するようになつてい
る。坩堝３は両端開口せる円筒形とされ、坩堝４
は上端開口せる有底円筒形とされている。これら
の坩堝は黒鉛および鋳鉄として形成されている。
しかし各槽の内面に耐火レンガ張りして一体構成
にすることができる。 下槽２は車輪５を備えていて、金属スクラツプ
の再生施設の床面に配備したレール６に沿つて移
動できるようになつている。この下槽２の移動の
ために適当な駆動装置を備えること、さらにこの
駆動装置を濾過終了後に自動的に作動制御するよ
うになすこと等は任意にできる。ここでは手押し
移動式のものとしてある。一方上槽１は例えば図
示したようにチエーン７を介して適当な昇降手段
（図示せず）により吊り上げ／下げできるように
なつている。このような昇降手段による吊り上
げ／下げを、下槽２の位置決め並びに濾過終了に
応じて自動的に作動制御するように構成できるこ
とは、前述した下槽２の移動制御の場合と同様で
ある。この上槽１の昇降を案内するために、ガイ
ドロツド３０が備えてあり、このガイドロツド３
０にスライダ３１（上槽１に固定）が係合されて
いる。 ここで符号８は坩堝３の上端開口を閉塞するた
めの蓋である。また符号９は温度センサーであ
る。また、符号１０は蓋８を通し坩堝３内に通じ
る加圧濾過用の例えばアルゴンガス供給路であ
り、符号１１は（SF₆ガス＋乾燥空気）を供給す
るための供給路である。また下槽２の坩堝４の内
部には減圧するための通路１２が備えてある。 上槽１および下槽２の間には、全体を符号２０
で示すフイルター装置が介在されている。このフ
イルター装置２０は、坩堝３，４と同一材質（黒
鉛または鋳鉄）のフイルターホルダー２１および
これに交換可能に取付けられたフイルター２２を
有して構成されている。フイルター２２はセラミ
ツクフイルターや鉄系金属繊維焼結フイルターを
使用できる。更に鉄製の多孔板の上にセラミツク
ス繊維クロスまたは多孔質レンガ材を載せる等に
より、粒子補足能力のある濾過部材を任意に使用
できる。勿論フイルターホルダー２１はボイラー
用圧延鋼板も可能であり、材質は限定されない。
さらに必要に応じて、フイルターホルダー２１内
に電熱線等の加熱手段を埋設してフイルター２２
を所定温度に保持するように構成することもでき
る。 このフイルター装置２０は、下槽２内の坩堝４
の上端フランジ４Ａの上に位置決めして載置でき
るようになつており、さらにこの上に上槽１に保
持された坩堝３の下端フランジ３Ａが載置される
ようになつている。これらの当接面は、後述する
ように坩堝３内を加圧する加圧濾過もしくは坩堝
４内を減圧する減圧濾過のために、気密に密着す
ることが必要である。このために必要に応じて適
当なガスケツト２３が介装される。 このような構成の再生装置は、上槽１の坩堝３
に再生すべき金属スクラツプが投入されるか、或
いは既に溶融された金属が排給される。スクラツ
プがそのまま投入される場合には、上槽１はこれ
を溶融するに必要な発熱量の加熱手段を備えるこ
とが必要である。何れにしても、上槽１の坩堝３
は予熱しておくことが好ましい。例えばアルミニ
ウム系金属を精製して再生する場合には溶湯とし
て供給される場合の溶湯温度（大体700℃以上）
よりも低い温度で液相線温度をもとに決定される
不純物晶質温度近傍に保持して濾過を実行できる
ようにするのが適当である。またマグネシウムダ
イカスト材料の代表的な組成は90重量％のMg、
９重量％のAl、0.5〜0.9重量％のZn、および残部
であり、凝固温度は590℃付近であるから、これ
から酸化物を主体とする不純物を除去する場合に
は一般的には溶湯温度を650℃付近に保持して濾
過を実行きるようにするのが適当である。このよ
うに予熱温度や濾過温度は処理する金属によつて
それぞれ好ましく選定されるのである。所定の温
度より例えば濾過温度が低くなれば濾過残渣が多
量になつて歩留りが悪化する反面、高くなると溶
湯の酸化が激しくなるとともにエネルギーコスト
が増大することになる。また、溶融したスクラツ
プを坩堝３に供給する場合には、別途の溶解炉で
スクラツプを溶解する。これら一連の操作におい
てマグネシウム溶湯を取り扱う場合、即ちアルミ
ニウムスクラツプにマグネシウムを加えて精製し
て再生する場合、およびマグネシウムスクラツプ
を単独で再生する場合は（SF₆ガス＋乾燥空気）
で酸化を防止する。即ち本発明によれば、溶湯中
に混在せる介在物等は濾過により除去することを
意図しているために通常のフラツクスによる精練
は必要とされないのである。供給するスクラツプ
の溶湯は例えばマグネシウム系金属の場合、約
700℃〜720℃の温度範囲でSF₆ガス＋乾燥空気の
雰囲気下で酸化を防止して良く撹拌し、極力全量
を坩堝３に供給できるようにするのが歩留り向上
のために好ましい。坩堝３に供給したスクラツプ
溶湯はなるべく短時間でそれぞれの金属に適した
濾過温度近傍に降温されることが生産性の面で好
ましい。実験によれば、坩堝３を約600℃に予熱
しておき、約10Kgの700℃〜720℃のマグネシウム
系金属溶湯を供給した場合に大体10分〜20分で目
標の650℃に降温できるこが見出されている。 所要の濾過温度に到達したことを温度センサー
９により検出した後、加圧濾過用ガス供給路１０
により坩堝３内を加圧するか、或いは減圧用吸引
路１２を通して坩堝４内を減圧する。加圧および
減圧を併用することも可能である。 濾過が終了した後、昇降装置により上槽１を吊
り上げ、次ぎに下槽２を移動させた後フイルター
装置２０を取り出す。濾過により除去された残渣
がフイルター２２に残る。これらの残渣はフイル
ター装置２０とともに処理する。 このようにして下槽２内に受けた濾過溶湯を坩
堝４から取り出す。この取出しのために、手汲み
方法、真空吸引方法、加圧汲み出し方法、タツプ
孔の利用等の何れの方法も利用できる。これによ
り、再生溶湯を得る。 マグネシウム系溶湯の如く金属溶湯が酸化し易
い場合、スクラツプの溶融時または予め溶融され
た溶湯を上槽１の坩堝３に投入して濾過する場合
には、坩堝３内にSF₆を約0.5％含む乾燥空気を供
給路１１を通して供給し、酸化を抑制する。下槽
２の坩堝４内にも濾過後にSF₆ガスを供給する。
同様にフイルター装置２０にも残渣の酸化を防止
するために同様なSF₆ガスを吹きつけるのが好ま
しい。勿論これ以外のガスを使用することもでき
る。 第２図は、第１図に示した濾過装置を外装４０
に組み入れた状態を示す。ここでは上槽１と下槽
２とをクランプ４１により緊締するように示して
いる。しかし、このクランプ４１は上槽１の重量
により省略することができる。また、外装頂部に
はスプロケツト４２を示し、チエーン（図示せ
ず）により上槽１を昇降する構成を示している
が、勿論これ以外の構成とすることができる。 実験例 １ 上述した如き第１図に示した装置において坩堝
３，４に何れも黒鉛製のものを使用し、また黒鉛
製のフイルターホルダー２１にアルミナ質製で
100mm×径厚さ10mm、平均孔径170μｍのフイルタ
ー２２を装着したフイルター装置２０を使用して
アルミニウム系金属スクラツプの再生試験を行つ
た。 試料スクラツプは10Kgとし、上槽１の坩堝３内
にスクラツプのまま投入して、750℃で溶融した。
完全に溶融した後、大体１時間で605℃にまで温
度降下させた。然る後坩堝３内をゲージ圧で0.5
気圧に窒素ガスで加圧し、濾過を開始した。濾過
が終了した後に再生効果を調べるために行つた組
成の測定結果を以下に示す。

【表】 実験例 ２ 実施例１に対して坩堝３，４およびフイルター
ホルダー２１に何れも鋳鉄製のものを使用し、フ
イルターの平均孔径220μｍとし、またスクラツ
プ7.5Kgに99.9％純度のマグネシウム2.5Kgを添加
し、720℃で溶融後１時間で540℃にまで温度降下
させ、然る後下槽２の坩堝４を0.5気圧に減圧し
て濾過した。また酸化防止のために２％SF₆ガス
＋ドライ空気を前述のように供給した。濾過が終
了した後に測定した組成を以下に示す。

【表】 実験例 ３ 実施例２においてスクラツプを7.0Kg、99.9％
純度のマグネシウムを3.0Kgとし、また溶融後１
時間で540℃にまで温度降下させた以外は、実施
例２と同様に行つた。この結果を以下に示す。

【表】 以上の結果、本考案による濾過装置はアルミニ
ウム金属スクラツプに関して充分高い精製度で再
生可能で、しかも作業性が良好であることが判明
した。 実験例 ４ 市中のマグネシウムダイカストスクラツプを任
意に10Kg取り、付着している油および埃等をワイ
ヤーブラシで落とした後、坩堝内で700℃で溶解
した。この時、溶湯の酸化を防止するために
（SF₆ガス＋乾燥空気）を坩堝内に充填した。こ
の溶湯を良く撹拌した後、全量を鋳鉄製の坩堝３
内に投入した。坩堝３およびフイルターホルダー
は予め600℃に予熱しておいた。上槽１にはガス
供給路１１を通して（SF₆ガス＋乾燥空気）を供
給し、同時に下槽２にも少量の（SF₆ガス＋乾燥
空気）を供給した。投入した溶融マグネシウムス
クラツプが640℃に降温した時点（約10分後）で
下槽の鋳鉄製の坩堝４を0.5気圧に減圧して濾過
（フイルターはアルミナ質のもので、孔径は平均
200μｍ）を開始した。この操作により試料とせ
るマグネシウムダイカストスクラツプの再生効果
を組成で示すと次の通りである。

【表】 実験例 ５ 上述と同様な方法で他の試験につき再生を実施
した。使用したフイルターはムライト質のもの
で、孔径は平均200μｍであつた。この再生効果
を組成で示すと次の通りである。

【表】 以上のように、マグネシウム系金属スクラツプ
に関してもアルミニウム系金属スクラツプの場合
と同様に濾過により介在物が充分に除去できたの
である。 更に、これらの再生マグネシウム溶湯およびそ
の再生前のスクラツプ溶湯によりそれぞれ鋳造体
を形成し、これを使用して破断面における介在物
による溶湯の清浄度検査および速中性子放射化分
析による酸素量の検査を実施した。この結果、溶
湯の清浄度は格段（スクラツプ溶湯中の介在物個
数が1000個／7.0cm²に対し、再生溶湯では１個／
7.0cm²）に向上し、また酸素含有量ではスクラツ
プ溶湯で0.10％に対して再生溶湯で0.016％と低
減されているのが確認された。 発明の効果 従来は実験的にしか提案されていなかつたア
ルミニウム系金属やマグネシウム系金属のスク
ラツプの再生を工業的規模で実施可能とする。 特に市中のマグネシウムスクラツプをフラツ
クスを使用しない処理によつて再生できる。 上槽および下槽の間にフイルター装置を介在
させ、各槽を好ましく移動操作してフイルター
装置の交換等を容易ならしめたので、作業性に
優れている。 溶湯の自重を最大限に濾過のために利用で
き、更に酸化防止ガスによつて強制濾過でき
る。特に濾過開始時にはフイルターに対する溶
湯の漏れが悪くて濾過されにくいが、強制濾過
によりこれを改善できる。 換言すれば、強制濾過により生産性を損なわ
ずにフイルターの孔径をより小さくでき、再生
効果を格段に高める。 自動化が容易に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金属スクラツプの再生用
の濾過装置の基本的構成を示す概略的断面図。第
２図は第１図の濾過装置を外装に組み込んだ状態
を示す縦断面図。 １……上槽、１Ａ……加熱コイル、２……下
槽、２Ａ……加熱コイル、３，４……坩堝、５…
…車輪、６……レール、７……チエーン、８……
蓋、９……温度センサー、１０，１１……ガス供
給路、１２……減圧通路、２０……フイルター装
置、２１……フイルターホルダー、２２……フイ
ルター、３０……ガイドロツド、３１……スライ
ダ、４０……外装、４１……クランプ、４２……
スプロケツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 濾過するために投入された金属スラツプを溶
   融するためもしくは予め溶融されて供給された溶
   湯を所定温度に保持するための加熱手段を有する
   上槽と、加熱手段を有する下槽と、前記上槽およ
   び下槽の間に介在されるフイルター装置と、前記
   両加熱手段の温度制御装置と、前記上槽に連結さ
   れた加圧手段および／または前記下槽に連結され
   た減圧手段と、前記上槽の昇降装置および／また
   は前記下槽の搬送装置とを有して構成されたこと
   を特徴とする軽金属スクラツプの再生用の濾過装
   置。 ２ 前記フイルター装置が前記上槽および下槽の
   間に介在されるホルダー部材にフイルターを交換
   可能に取付けて構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の軽金属スクラツプの
   再生用の濾過装置。