JPH05125463A - アルミニウムの精製方法 - Google Patents

アルミニウムの精製方法

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JPH05125463A
JPH05125463A JP3285821A JP28582191A JPH05125463A JP H05125463 A JPH05125463 A JP H05125463A JP 3285821 A JP3285821 A JP 3285821A JP 28582191 A JP28582191 A JP 28582191A JP H05125463 A JPH05125463 A JP H05125463A
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JP
Japan
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plate
aluminum
container
molten
solidified
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JP3285821A
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English (en)
Inventor
Hideo Maeda
秀雄 前田
Kenji Shiozaki
建児 塩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】原料溶融アルミニウムを容器中に保持し、該容
器の上部および側部を制御された温度条件下に保温管理
し、該容器底部より冷却するとともに、該容器中の溶融
アルミニウム中でプレートを上下に昇降せしめ、溶融ア
ルミニウムに攪拌流を付与しつつ、容器底部に純度の高
いアルミニウムを分別析出せしめることを特徴とするア
ルミニウムの精製方法。 【効果】簡単な設備と操作で回転攪拌子を用いた場合に
生じる渦深さの問題もなく、アルミニウム酸化物の生成
も少なく、純度の高いアルミニウムを得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不純アルミニウムの溶融
体を分別結晶化の原理を用いて凝固せしめ、原料アルミ
ニウムより純度の高いアルミニウムを分別取得するアル
ミニウムの精製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】不純アルミニウムを原料として、その溶
融体を保温容器中に保持し、コントロール条件下徐々に
冷却せしめて、より純度の高いアルミニウムを分離取得
する方法が種々提案されている。(例えば、特公昭 49-
5806号、特公昭50-20536号公報等)
【0003】しかしながら分別結晶化の原理を用いてア
ルミニウムを精製する方法は、一般に生産効率が悪く、
設備費が嵩みコスト高となるとともに、液相のアルミニ
ウム溶融体を攪拌せず静的状態で凝固せしめた場合には
分別結晶化の効果が小さく、相対的に高純度アルミニウ
ムを分別取得することが容易ではない。
【0004】この原因は、凝固過程の固液界面をミクロ
的に観察した場合に明らかとなる。すなわち、分別結晶
化に於いては冷却の過程で結晶核あるいは固相面から純
度の高い樹枝状晶が成長して凝固が進行するが樹枝状晶
の間隙には、不純物が濃縮された液相アルミニウムが残
る。この状態で静的に凝固が進行すると成長した樹枝状
晶間に不純物が濃縮された不純アルミニウム相が拘束さ
れ、残余の溶融アルミニウム相への拡散、液相不純物の
均一化がはかれない状態で凝固が進行してしまう。この
ため、凝固相の平均濃度は予期したほどには向上しない
のである。
【0005】そこで分別結晶化の効果を高めるために、
凝固過程下の液相部を何等かの手段で攪拌し、凝固相に
近接する不純物が濃縮されたアルミニウムを残余の遠隔
部のアルミニウム液相部に十分拡散せしめ、液相内部の
不純物濃度の偏差を可能な限り小さくする種々の試みが
なされている。
【0006】かかる目的に基づき、特公昭59-41500、特
公平2-2935のように溶融アルミニウム中で攪拌子を回転
させ、液相部を攪拌し、不純物濃度の均一化を計る方法
等が提案されている。
【0007】精製効率を良くするには、凝固界面におけ
る溶融アルミニウムの攪拌流速を高めることが必要であ
る。しかしながら、回転攪拌子による流動は不均一で、
攪拌子外周部の流速は大きいが、攪拌子中心部および容
器内壁部は流速が小さく、その部分の精製効率は悪い。
【0008】また、回転攪拌子による攪拌効果を高める
には、回転数を増加させることが必要となるが、回転数
が増加するにつれ渦深さが深くなり、アルミニウム酸化
物を多量に発生したり、更に回転攪拌子まで渦深さが深
くなると芯振れ等により操作が不可能となる。従って、
回転攪拌子のみで攪拌効果を高めるには限界がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】かかる状況下において
本発明者らは鋭意検討を行った結果、回転攪拌子で発生
する渦深さの問題もなくアルミニウム酸化物の生成が少
なく、かつ精製効率の優れたアルミニウム精製方法を見
出すべく鋭意検討を行った結果、溶融アルミニウム中に
プレートを上下動させることにより上記課題が全て解決
し得ることを見いだし本発明を完成するに至った。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は原料
溶融アルミニウムを容器中に保持し、該容器の上部およ
び側部を制御された温度条件下に保温管理し、該容器底
部より冷却するとともに、該容器中の溶融アルミニウム
中でプレートを上下に昇降せしめ、溶融アルミニウムに
攪拌流を付与しつつ、容器底部に純度の高いアルミニウ
ムを分別析出せしめることを特徴とするアルミニウムの
精製方法を提供するものである。
【0011】以下、本発明方法を詳細に説明する。本発
明方法の実施に際し、原料となるアルミニウムは周知の
溶融塩を用いる電解精錬、或いは回収による再生メタル
等の高々99.9重量%程度の純度を有するアルミニウ
ム、或いは相当する品位のアルミニウムであって、最終
目的とする純度以下の純度を有するアルミニウムであ
る。原料アルミニウムは保温保持容器中で溶融され保持
せしめるか、別途溶解され溶融状態で供給され保持せし
める。
【0012】該容器は、それ自体の少なくとも上部(蓋
部)、必要において側部に、容器本体を目的とする温度
に保温保持するための任意の加熱手段を付備するもので
あっても、また容器本体には加熱手段を設けず、この容
器を収容する雰囲気温度を制御し得て十分に容器本体を
目的の温度に保温保持しうる収容域、例えば雰囲気温度
制御の保持炉を保有し、該保持炉内に溶融アルミニウム
の保持容器を収容する構造のものであってもよい。
【0013】該容器とは別に、上下昇降機を設置した昇
降可能な架台を設け、架台の昇降によりプレートを溶融
アルミニウム中の所望の位置に配設し、上下昇降機によ
りプレートを溶融アルミニウム中で上下昇降せしめる。
該溶融アルミニウム中に於けるプレートの位置は容器底
部へのアルミニウムの晶出量に合わせて容器底部の晶出
アルミニウムの表面とプレートの間隔が一定になるよう
連動して架台を上昇せしめることもできる。
【0014】このように、保温保持された溶融アルミニ
ウムは該容器の上部、側部は当該部位からの優先的な凝
固が進行しないよう管理された状態に維持され、容器底
部を介して溶融アルミニウムの有する熱が系外に導出し
て初晶アルミニウムの晶出に導く。
【0015】冷却手段としては、例えば容器底部に直接
あるいは間接的に空気、水などの媒体を接触させるな
ど、制御された条件下の冷却が可能であれば任意の手段
を採用しうる。
【0016】回転攪拌子による攪拌の場合、回転数が増
加するにつれて渦深さが深くなる。本発明者らは実験に
より、攪拌子の回転による渦深さは(攪拌子径×回転
数)2 に比例することを見出した。従って攪拌子の増
大、攪拌子回転数の増加は渦深さを大幅に増加させ、精
製効率の向上、設備の大型化を図る際、大きな問題にな
る。しかるに本発明法のように溶融アルミニウム中でプ
レートを上下振動せしめて、凝固界面を攪拌する方法に
おいては回転攪拌子で発生した渦深さの問題が解消でき
る。
【0017】更には、分別結晶による純化においては、
固液界面全体の均一な攪拌が重要であるが、本発明のプ
レート攪拌法によれば、回転攪拌子による攪拌よりも均
一な攪拌が得られる。
【0018】プレートの上下昇降による攪拌流速Uにつ
いては、次式で規定することができる。 攪拌流速 U=(h×N×X)/(1−X) (式中、hは上下昇降のストローク(m)、Nは上下昇
降数(回/秒) Xはプレート面積/容器面積 を示
す。)
【0019】上式で示されるように、プレート面積と容
器面積の比が小さいと X/(1−X)の項が小さくな
り、攪拌流速が小さくなるのでXの値としては0.6以
上にする必要があり、好ましくは0.8以上がよい。プ
レート面積と容器面積の比が0.6未満の場合には例え
上下昇降数が増加しても溶融アルミニウムに与える攪拌
効果は小さい。
【0020】プレート形状については、容器形状と相似
形状でプレート中心を容器中心にあわせて操作する方が
均一な流動が得られ、溶融アルミニウム表面の乱れも少
ないので好ましいが、特に限定されるものではない。
【0021】分別結晶に於けるアルミニウムの精製比は
低い程好ましいが、一般的に工業的観点からは鉄の精製
比で約0.3以下が望ましいとされている。本発明方法
のプレート攪拌法によれば、上記で規定した攪拌流速
U=(h×N×X)/(1−X)で0.5m/秒以上の
条件で実施する場合にはこれを満足することができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述した本発明方法によれば、簡単
な設備と操作で、回転攪拌子を用いた場合に生じる渦深
さの問題もなく、アルミニウム酸化物の生成も少なく、
かつ固液界面の均一な攪拌により、純度の高いアルミニ
ウムを取得しうるものであり、その工業的価値は頗る大
なるものである。
【0023】
【実施例】以下本発明法を実施例により更に詳細に説明
するが、該実施例は本発明方法の一実施態様を示すもの
であって本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
【0024】実施例1〜8 図1に示すような内径120mmφ、深さ190mmの黒鉛
るつぼ1に純度99.9重量%、不純物としてFeを
0.041重量%含有する原料アルミニウムを投入し、
炉11により溶解し、炉内雰囲気温度を約700℃に保
持した。次いで該溶融アルミニウムウ中に、黒鉛製プレ
ート3を浸した。該黒鉛製プレート3はシャフト5に固
定された上下昇降機4に設置されており、溶融アルミニ
ウム中を所望の間隔で上下動する構成となっている。ま
たシャフト5はスライド6に付設された昇降機7に固着
され、容器底部のアルミニウムの晶出にともないプレー
トを所望の位置に上昇せしめ得る機構となっている。8
は冷却ガス入口であり、9は冷却ガスの流量調節器であ
る。流量調節器9で冷却ガス(空気)の流量を適宜調整
して、冷却ガス吹出口10より冷却ガスを吹出すと、る
つぼ1内の溶融アルミニウム2は底部より凝固を始め
る。この凝固層が生成し始めたら、プレート3の上下昇
降を開始する。溶融アルミニウムをるつぼ底からゆっく
りと順次底に平行に凝固させていき、凝固層の成長に伴
ってプレート3を昇降機7により上昇させていく。凝固
成長速度55〜70mm/Hr で凝固成長させ、約6割の凝
固量に達した時点でプレートを引上げ、ただちにるつぼ
1に残存する溶融アルミニウムを除去した後得られた凝
固層を切断、サンプル加工し分析した。上記方法により
表1に示す条件で精製テストを行った。その結果を表2
に示す。尚本条件により得られたアルミニウム酸化物の
生成はアルミニウム換算で2重量%であった。
【0025】比較例1 なお、比較のために上下昇降機4のかわりにモーターを
使用、プレート3のかわりに黒鉛製の2枚羽根(60mm
L ×30mmW ×19mmH )を使用、その他は同一装置、
同一方法で回転攪拌子による精製を実施した。この時の
回転攪拌子の回転数は250rpm で、攪拌流速について
は回転攪拌子外周周速とし、表1にその結果を示す。
尚、この方法により得られたアルミニウム酸化物の生成
はアルミニウム換算で5重量%であった。
【0026】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の実施例に使用した試験装置の断面
図を示すものである。
【符号の説明】 図中、1はるつぼ、2は・・溶融アルミニウム、3はプ
レート、4は上下昇降機、5はシャフト、6はスライ
ド、7は昇降機、8は冷却ガス入口、9は流量調節器、
10は冷却ガス吹出口、11は炉、12は炉蓋を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原料溶融アルミニウムを容器中に保持し、
    該容器の上部および側部を制御された温度条件下に保温
    管理し、該容器底部より冷却するとともに、該容器中の
    溶融アルミニウム中でプレートを上下に昇降せしめ、溶
    融アルミニウムに攪拌流を付与しつつ、容器底部に純度
    の高いアルミニウムを分別析出せしめることを特徴とす
    るアルミニウムの精製方法。
  2. 【請求項2】プレート面積が容器面積の0.6以上であ
    り、以下の式で規定する攪拌流速(U)が0.5m/秒以
    上であることを特徴とする請求項1記載の方法。 U=(h×N×X)/(1−X) (式中、hは上下昇降のストローク(m)、Nは上下昇
    降数(回/秒) Xはプレート面積/容器面積 を示
    す。)
JP3285821A 1991-10-31 1991-10-31 アルミニウムの精製方法 Pending JPH05125463A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000040768A1 (fr) * 1999-01-08 2000-07-13 Aluminium Pechiney Procede et dispositif de purification de l'aluminium par segregation
CN112501454A (zh) * 2020-12-04 2021-03-16 宁波锦越新材料有限公司 一种电子级高纯铝晶析方法

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CN112501454A (zh) * 2020-12-04 2021-03-16 宁波锦越新材料有限公司 一种电子级高纯铝晶析方法

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