JPH05295465A - アルミニウム精製方法及び装置 - Google Patents
アルミニウム精製方法及び装置Info
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- JPH05295465A JPH05295465A JP4124205A JP12420592A JPH05295465A JP H05295465 A JPH05295465 A JP H05295465A JP 4124205 A JP4124205 A JP 4124205A JP 12420592 A JP12420592 A JP 12420592A JP H05295465 A JPH05295465 A JP H05295465A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属間化合物として晶出する不純物がアルミ
ニウムより大きな比重をもつことを利用して、アルミニ
ウムの精製を効率よく行う。 【構成】 融液から不純物が金属間化合物として晶出す
るアルミニウム溶湯２０を精製容器１０に収容し、ヒー
タ１３で所定温度分布をもった状態に保温する。精製容
器１０の上部に設けた冷却体３０によってアルミニウム
溶湯２０を液面側から冷却し、精製アルミニウム２２を
凝固成長させる。アルミニウム溶湯２０から晶出した金
属間化合物は、不純物濃縮液と共に沈降して精製容器１
０の底部に集まり、凝集濃縮液２１となる。凝集濃縮液
２１は、必要に応じて不純物吸引管５０によって系外に
排出される。 【効果】 晶出金属間化合物及び不純物濃縮液が凝固界
面２３から除去されるため、純度のよい精製アルミニウ
ム２２が得られる。
ニウムより大きな比重をもつことを利用して、アルミニ
ウムの精製を効率よく行う。 【構成】 融液から不純物が金属間化合物として晶出す
るアルミニウム溶湯２０を精製容器１０に収容し、ヒー
タ１３で所定温度分布をもった状態に保温する。精製容
器１０の上部に設けた冷却体３０によってアルミニウム
溶湯２０を液面側から冷却し、精製アルミニウム２２を
凝固成長させる。アルミニウム溶湯２０から晶出した金
属間化合物は、不純物濃縮液と共に沈降して精製容器１
０の底部に集まり、凝集濃縮液２１となる。凝集濃縮液
２１は、必要に応じて不純物吸引管５０によって系外に
排出される。 【効果】 晶出金属間化合物及び不純物濃縮液が凝固界
面２３から除去されるため、純度のよい精製アルミニウ
ム２２が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、不純物が金属間化合物
として晶出するアルミニウム溶湯を効率よく精製する方
法及び装置に関する。
として晶出するアルミニウム溶湯を効率よく精製する方
法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ等の不純物と金属間化合物を形成す
る元素をアルミニウム溶湯に添加し、晶出した金属間化
合物を分離することによってアルミニウムの精製を行う
方法が知られている。たとえば、特開昭５７−２１３４
号公報ではＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を添加し、特開昭
５９−１２７３１号公報ではＭｎ又はＡｌ−Ｍｎ及びＭ
ｇ又はＡｌ−Ｍｇを併用添加している。何れの方法にお
いても、不純物であるＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属
間化合物として分離除去される。
る元素をアルミニウム溶湯に添加し、晶出した金属間化
合物を分離することによってアルミニウムの精製を行う
方法が知られている。たとえば、特開昭５７−２１３４
号公報ではＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を添加し、特開昭
５９−１２７３１号公報ではＭｎ又はＡｌ−Ｍｎ及びＭ
ｇ又はＡｌ−Ｍｇを併用添加している。何れの方法にお
いても、不純物であるＦｅは、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属
間化合物として分離除去される。
【０００３】Ｍｎの添加によって不純物を分離除去する
とき、過剰のＭｎを添加することから、精製後のアルミ
ニウム材料に多量のＭｎが不純物として含まれる。ま
た、ＦｅのようにＭｎとの間で金属間化合物を生成しな
い不純物は、アルミニウム材料から分離除去できない。
しかも、晶出した金属間化合物をアルミニウム材料から
分離除去することは非常に困難であり、回収率自体も低
く、実用的な精製法ではない。
とき、過剰のＭｎを添加することから、精製後のアルミ
ニウム材料に多量のＭｎが不純物として含まれる。ま
た、ＦｅのようにＭｎとの間で金属間化合物を生成しな
い不純物は、アルミニウム材料から分離除去できない。
しかも、晶出した金属間化合物をアルミニウム材料から
分離除去することは非常に困難であり、回収率自体も低
く、実用的な精製法ではない。
【０００４】ところで、特開昭５７−９２１４８号公報
では、偏析凝固を利用してアルミニウム材料を純化する
方法が紹介されている。この方法においては、ルツボに
収容した溶融アルミニウムを撹拌子で撹拌しながら、溶
融アルミニウムをルツボ底部から順次冷却凝固させる。
凝固界面にある高濃度不純物溶液は、撹拌子で与えられ
た溶融アルミニウムの撹拌流動によって、凝固体に巻き
込まれることなく凝固界面から上部に拡散する。そのた
め、高純度のアルミニウム材料がルツボの底部に凝固体
として生成する。
では、偏析凝固を利用してアルミニウム材料を純化する
方法が紹介されている。この方法においては、ルツボに
収容した溶融アルミニウムを撹拌子で撹拌しながら、溶
融アルミニウムをルツボ底部から順次冷却凝固させる。
凝固界面にある高濃度不純物溶液は、撹拌子で与えられ
た溶融アルミニウムの撹拌流動によって、凝固体に巻き
込まれることなく凝固界面から上部に拡散する。そのた
め、高純度のアルミニウム材料がルツボの底部に凝固体
として生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】凝固体から放出された
高濃度不純物溶液は、溶融アルミニウム全体に拡散す
る。そのため、凝固体が成長するに従って、残りの溶融
アルミニウムに不純物が濃縮される。この不純物濃度が
高くなった状態では、凝固体に不純物が取り込まれるこ
とを防止することができない。
高濃度不純物溶液は、溶融アルミニウム全体に拡散す
る。そのため、凝固体が成長するに従って、残りの溶融
アルミニウムに不純物が濃縮される。この不純物濃度が
高くなった状態では、凝固体に不純物が取り込まれるこ
とを防止することができない。
【０００６】したがって、特開昭５７−９２１４８号公
報記載の方法でアルミニウム材料を精製する場合、ルツ
ボに注入したアルミニウム材料の溶湯量のほぼ半分程度
が凝固したとき、ルツボから残りのアルミニウム溶湯を
排出せざるをえない。すなわち、ルツボに装入されたア
ルミニウム材料の全量が凝固体として精製されるもので
なく、歩留りが悪い精製方法である。また、凝固体とし
て精製されないアルミニウム材料も加熱・溶融するた
め、無駄に消費する熱エネルギーも大きい。
報記載の方法でアルミニウム材料を精製する場合、ルツ
ボに注入したアルミニウム材料の溶湯量のほぼ半分程度
が凝固したとき、ルツボから残りのアルミニウム溶湯を
排出せざるをえない。すなわち、ルツボに装入されたア
ルミニウム材料の全量が凝固体として精製されるもので
なく、歩留りが悪い精製方法である。また、凝固体とし
て精製されないアルミニウム材料も加熱・溶融するた
め、無駄に消費する熱エネルギーも大きい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、アルミニウム溶
湯から金属間化合物として晶出する不純物がアルミニウ
ムよりも大きな比重をもつことを利用し、精製容器の上
方で精製アルミニウムを凝固成長させ、晶出した金属間
化合物を精製容器の下部に凝集させることによって、効
率よくアルミニウムの精製を行うことを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、アルミニウム溶
湯から金属間化合物として晶出する不純物がアルミニウ
ムよりも大きな比重をもつことを利用し、精製容器の上
方で精製アルミニウムを凝固成長させ、晶出した金属間
化合物を精製容器の下部に凝集させることによって、効
率よくアルミニウムの精製を行うことを目的とする。
【０００８】本発明のアルミニウム精製方法は、その目
的を達成するため、融液から不純物が金属間化合物とし
て晶出するアルミニウム溶湯を精製容器に収容し、該精
製容器の上部から前記アルミニウム溶湯を冷却して精製
アルミニウムとし、晶出した前記金属間化合物を前記精
製容器の底部に重力落下させることを特徴とする。
的を達成するため、融液から不純物が金属間化合物とし
て晶出するアルミニウム溶湯を精製容器に収容し、該精
製容器の上部から前記アルミニウム溶湯を冷却して精製
アルミニウムとし、晶出した前記金属間化合物を前記精
製容器の底部に重力落下させることを特徴とする。
【０００９】また、アルミニウム精製装置は、アルミニ
ウム溶湯が収容される精製容器と、該精製容器の上部開
口に装着された冷却体と、前記精製容器の周囲に配置さ
れ、加熱制御可能なヒータとを備え、前記精製容器の底
部に形成されている不純物濃縮部に前記アルミニウム溶
湯から晶出した金属間化合物を凝集させることを特徴と
する
ウム溶湯が収容される精製容器と、該精製容器の上部開
口に装着された冷却体と、前記精製容器の周囲に配置さ
れ、加熱制御可能なヒータとを備え、前記精製容器の底
部に形成されている不純物濃縮部に前記アルミニウム溶
湯から晶出した金属間化合物を凝集させることを特徴と
する
【００１０】以下、図面を参照しながら、本発明を具体
的に説明する。本発明に使用する精製装置は、図１に示
すように縦長の精製容器１０を備えている。精製容器１
０は、断熱レンガ１１に黒鉛等の熱伝導性が良好なライ
ニング層１２を施し、アルミニウム溶湯２０を収容する
空間を形成している。ライニング層１２には、収容され
たアルミニウム溶湯２０を所定の温度に保持するヒータ
１３が埋め込まれている。ヒータ１３は、精製容器１０
の上下方向に関して複数のブロック１３1 ，１３2 ・・
・１３n に区分され、個々のヒータブロック１３1 ，１
３2 ・・・１３n に供給される加熱電流がブロックごと
に制御される。精製容器１０の底部には、中央部が窪ん
だ不純物濃縮部１４が形成されている。
的に説明する。本発明に使用する精製装置は、図１に示
すように縦長の精製容器１０を備えている。精製容器１
０は、断熱レンガ１１に黒鉛等の熱伝導性が良好なライ
ニング層１２を施し、アルミニウム溶湯２０を収容する
空間を形成している。ライニング層１２には、収容され
たアルミニウム溶湯２０を所定の温度に保持するヒータ
１３が埋め込まれている。ヒータ１３は、精製容器１０
の上下方向に関して複数のブロック１３1 ，１３2 ・・
・１３n に区分され、個々のヒータブロック１３1 ，１
３2 ・・・１３n に供給される加熱電流がブロックごと
に制御される。精製容器１０の底部には、中央部が窪ん
だ不純物濃縮部１４が形成されている。
【００１１】精製容器１０の上部は開放されており、そ
の上部開口に冷却体３０が装着される。冷却体３０には
冷媒導管３１が組み込まれており、アルミニウム溶湯２
０に対向する下面が冷却開始面３２となっている。冷媒
導管３１には、冷却水，冷風等の冷媒が供給され、冷却
開始面３２を介してアルミニウム溶湯２０を抜熱した
後、冷却体３０から排出される。
の上部開口に冷却体３０が装着される。冷却体３０には
冷媒導管３１が組み込まれており、アルミニウム溶湯２
０に対向する下面が冷却開始面３２となっている。冷媒
導管３１には、冷却水，冷風等の冷媒が供給され、冷却
開始面３２を介してアルミニウム溶湯２０を抜熱した
後、冷却体３０から排出される。
【００１２】精製容器１０の溶湯収容空間に、溶湯原料
供給管４０が開口している。精製反応の進行に伴って、
流量調製弁４１で調節された流量で溶湯原料４２を必要
に応じて補充する。溶湯原料供給管４０の開口端部４３
は、精製容器１０底部の不純物濃縮部１４よりも上方に
設定されている。また、不純物濃縮部１４には、不純物
吸引管５０が開口している。不純物吸引管５０は、適宜
のフィルターを経て吸引ポンプに接続されている。
供給管４０が開口している。精製反応の進行に伴って、
流量調製弁４１で調節された流量で溶湯原料４２を必要
に応じて補充する。溶湯原料供給管４０の開口端部４３
は、精製容器１０底部の不純物濃縮部１４よりも上方に
設定されている。また、不純物濃縮部１４には、不純物
吸引管５０が開口している。不純物吸引管５０は、適宜
のフィルターを経て吸引ポンプに接続されている。
【００１３】精製容器１０に収容されたアルミニウム溶
湯２０の液面に冷却開始面３２が接するように、精製容
器１０の上部開口を冷却体３０で閉塞する。アルミニウ
ム溶湯２０は、冷却体３０によって抜熱され降温する。
溶湯温度の低下に伴って、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｕ等の
不純物元素は、金属間化合物としてアルミニウム溶湯２
０から晶出する。晶出した金属間化合物は、アルミニウ
ム溶湯より大きな比重をもつ不純物濃縮液と共に、アル
ミニウム溶湯２０中を沈降する。
湯２０の液面に冷却開始面３２が接するように、精製容
器１０の上部開口を冷却体３０で閉塞する。アルミニウ
ム溶湯２０は、冷却体３０によって抜熱され降温する。
溶湯温度の低下に伴って、Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｃｕ等の
不純物元素は、金属間化合物としてアルミニウム溶湯２
０から晶出する。晶出した金属間化合物は、アルミニウ
ム溶湯より大きな比重をもつ不純物濃縮液と共に、アル
ミニウム溶湯２０中を沈降する。
【００１４】金属間化合物は、精製容器１０底部の不純
物濃縮部１４に集められ、不純物濃縮液２１となる。他
方、不純物の分離によって精製されたアルミニウムは、
冷却開始面３２から凝固成長し、精製アルミニウム２２
となる。不純物濃縮液２１は、不純物吸引管５０を介し
て精製容器１０から適宜排出される。この不純物濃縮液
２１の排出によるアルミニウム溶湯２０の減量は、溶湯
減量供給管４０から溶湯減量４２を補充することによっ
て補償される。これにより、精製容器１０の内部に、不
純物濃度の上昇が抑制されたアルミニウム溶湯２０を常
に一定した量で保持することができる。
物濃縮部１４に集められ、不純物濃縮液２１となる。他
方、不純物の分離によって精製されたアルミニウムは、
冷却開始面３２から凝固成長し、精製アルミニウム２２
となる。不純物濃縮液２１は、不純物吸引管５０を介し
て精製容器１０から適宜排出される。この不純物濃縮液
２１の排出によるアルミニウム溶湯２０の減量は、溶湯
減量供給管４０から溶湯減量４２を補充することによっ
て補償される。これにより、精製容器１０の内部に、不
純物濃度の上昇が抑制されたアルミニウム溶湯２０を常
に一定した量で保持することができる。
【００１５】精製容器１０の上部は、冷却体３０によっ
てアルミニウムの融点以下の温度に維持される。精製容
器１０底部の不純物濃縮部１４は、晶出した金属間化合
物の融点以下でアルミニウムの融点以上の温度に維持さ
れる。これにより、冷却体３０による冷却で晶出した金
属間化合物及び凝固したアルミニウムのうち、金属間化
合物のみが不純物濃縮部１４に集積され、凝固アルミニ
ウムは再溶解されてアルミニウム溶湯２０に戻される。
このような温度管理は、個々のヒータブロック１３1 ，
１３2 ・・・・１３n に供給する加熱電流を制御するこ
とによって容易に行われる。
てアルミニウムの融点以下の温度に維持される。精製容
器１０底部の不純物濃縮部１４は、晶出した金属間化合
物の融点以下でアルミニウムの融点以上の温度に維持さ
れる。これにより、冷却体３０による冷却で晶出した金
属間化合物及び凝固したアルミニウムのうち、金属間化
合物のみが不純物濃縮部１４に集積され、凝固アルミニ
ウムは再溶解されてアルミニウム溶湯２０に戻される。
このような温度管理は、個々のヒータブロック１３1 ，
１３2 ・・・・１３n に供給する加熱電流を制御するこ
とによって容易に行われる。
【００１６】精製容器１０の側壁に、アルミニウム溶湯
１０を撹拌する電磁撹拌装置６０を組み込むこともでき
る。不純物が金属間化合物として晶出しつつあるアルミ
ニウム溶湯１０を電磁撹拌装置６０で撹拌するとき、比
重が大きい晶出金属間化合物及び不純物濃縮液は、精製
容器１０の中心部に効率よく集められ、凝集濃縮液とな
る。また、撹拌によって、凝集濃縮液が洗われ、晶出金
属間化合物に取り込まれているα−Ａｌがアルミニウム
溶湯に戻される。
１０を撹拌する電磁撹拌装置６０を組み込むこともでき
る。不純物が金属間化合物として晶出しつつあるアルミ
ニウム溶湯１０を電磁撹拌装置６０で撹拌するとき、比
重が大きい晶出金属間化合物及び不純物濃縮液は、精製
容器１０の中心部に効率よく集められ、凝集濃縮液とな
る。また、撹拌によって、凝集濃縮液が洗われ、晶出金
属間化合物に取り込まれているα−Ａｌがアルミニウム
溶湯に戻される。
【００１７】図１では、溶湯原料供給管４０及び不純物
吸引管５０を備えた精製装置を示した。しかし、溶湯原
料供給管４０及び不純物吸引管５０を省略することも可
能である。この場合、精製容器１０に一定量のアルミニ
ウム溶湯２０を装入し、凝固反応を進行させる。精製ア
ルミニウム２２の成長に伴って、凝固界面２３に相当す
るヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・・１３n に供給
される加熱電流を上方側から逐次少なくする。
吸引管５０を備えた精製装置を示した。しかし、溶湯原
料供給管４０及び不純物吸引管５０を省略することも可
能である。この場合、精製容器１０に一定量のアルミニ
ウム溶湯２０を装入し、凝固反応を進行させる。精製ア
ルミニウム２２の成長に伴って、凝固界面２３に相当す
るヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・・１３n に供給
される加熱電流を上方側から逐次少なくする。
【００１８】精製容器１０の底部に集積される凝集濃縮
液２１は、精製アルミニウム２２の成長に伴って増量す
る。そこで、精製容器１０に装入されたアルミニウム溶
湯２０をある程度凝固させた段階で、精製容器１０の底
部に凝集濃縮液２１を残留させたままで精製アルミニウ
ム２２を取り出すことにより、精製アルミニウム２２と
凝集濃縮液２１とを分離する。或いは、装入されたアル
ミニウム溶湯２０の全量を凝固させた後、精製容器１０
から取り出し、不純物，金属間化合物等が濃縮されてい
る凝固体の下端部を切断分離する。
液２１は、精製アルミニウム２２の成長に伴って増量す
る。そこで、精製容器１０に装入されたアルミニウム溶
湯２０をある程度凝固させた段階で、精製容器１０の底
部に凝集濃縮液２１を残留させたままで精製アルミニウ
ム２２を取り出すことにより、精製アルミニウム２２と
凝集濃縮液２１とを分離する。或いは、装入されたアル
ミニウム溶湯２０の全量を凝固させた後、精製容器１０
から取り出し、不純物，金属間化合物等が濃縮されてい
る凝固体の下端部を切断分離する。
【００１９】凝固した精製アルミニウム２２を精製容器
１０から引き抜く際、ヒータ１３で精製アルミニウム２
２の表面層が若干溶融する程度に加熱すると、引抜き作
業が容易に行われる。或いは、ライニング層１２の内面
に耐熱性及び潤滑性に優れたＭｏＳ2 ，黒鉛粉末，ガラ
ス粉末等をコーティングすることによっても、精製アル
ミニウム２２の引抜きが容易になる。
１０から引き抜く際、ヒータ１３で精製アルミニウム２
２の表面層が若干溶融する程度に加熱すると、引抜き作
業が容易に行われる。或いは、ライニング層１２の内面
に耐熱性及び潤滑性に優れたＭｏＳ2 ，黒鉛粉末，ガラ
ス粉末等をコーティングすることによっても、精製アル
ミニウム２２の引抜きが容易になる。
【００２０】また、溶湯原料供給管４０及び不純物吸引
管５０を組み込んだものにあっては、図２に示すように
冷却体３０を連続的に上方に移動させることにより、連
続鋳造方式で精製アルミニウム２２を得ることも可能で
ある。この場合、凝固界面２３が一定の高さに維持され
るように、精製アルミニウム２２の引抜き量及び凝集濃
縮液２１の吸出し量に見合った溶湯原料４２を補充する
ことが好ましい。これによって、精製容器１０内の凝固
反応及び金属間化合物晶出反応が定常化し、一定した純
度をもつ精製アルミニウム２２が得られる。
管５０を組み込んだものにあっては、図２に示すように
冷却体３０を連続的に上方に移動させることにより、連
続鋳造方式で精製アルミニウム２２を得ることも可能で
ある。この場合、凝固界面２３が一定の高さに維持され
るように、精製アルミニウム２２の引抜き量及び凝集濃
縮液２１の吸出し量に見合った溶湯原料４２を補充する
ことが好ましい。これによって、精製容器１０内の凝固
反応及び金属間化合物晶出反応が定常化し、一定した純
度をもつ精製アルミニウム２２が得られる。
【００２１】精製アルミニウム２２の引抜きは、精製ア
ルミニウム２２が大きく成長していない段階で行われる
ため、それほど大きな引抜き力は必要とされず、冷却開
始面３２に対する精製アルミニウム２２の凝固付着力で
行うことも可能である。しかし、冷却開始面３２から下
方に突出するフック３３を冷却体３０に設けるとき、凝
固した精製アルミニウム２２を冷却体３０で確実に把持
することができる。なお、精製容器１０から引き抜かれ
た精製アルミニウム２２は、その重量が精製容器１０内
部のアルミニウム溶湯２０に悪影響を与えないように、
精製容器１０の上方に配置されたピンチロール（図示せ
ず）によって支持される。或いは、精製容器１０に連通
している補助容器（図示せず）に収容したアルミニウム
溶湯の静圧を精製容器１０内のアルミニウム溶湯２０に
加えることによって、精製容器１０から精製アルミニウ
ム２２を押出すことも可能である。
ルミニウム２２が大きく成長していない段階で行われる
ため、それほど大きな引抜き力は必要とされず、冷却開
始面３２に対する精製アルミニウム２２の凝固付着力で
行うことも可能である。しかし、冷却開始面３２から下
方に突出するフック３３を冷却体３０に設けるとき、凝
固した精製アルミニウム２２を冷却体３０で確実に把持
することができる。なお、精製容器１０から引き抜かれ
た精製アルミニウム２２は、その重量が精製容器１０内
部のアルミニウム溶湯２０に悪影響を与えないように、
精製容器１０の上方に配置されたピンチロール（図示せ
ず）によって支持される。或いは、精製容器１０に連通
している補助容器（図示せず）に収容したアルミニウム
溶湯の静圧を精製容器１０内のアルミニウム溶湯２０に
加えることによって、精製容器１０から精製アルミニウ
ム２２を押出すことも可能である。
【００２２】精製容器１０から引抜かれた精製アルミニ
ウム２２の側面に、冷媒噴射ノズル２５から冷風等の冷
媒２６を噴射させる。冷却された精製アルミニウム２２
は、アルミニウム溶湯２０に対する抜熱体として働く。
ウム２２の側面に、冷媒噴射ノズル２５から冷風等の冷
媒２６を噴射させる。冷却された精製アルミニウム２２
は、アルミニウム溶湯２０に対する抜熱体として働く。
【００２３】
【実施例】実施例１ ：（バッチ式） 内径２００ｍｍ，高さ５００ｍｍの内部空間をもち、底
壁が角度１５度で中心部に向けて傾斜した精製容器１０
を使用した。精製容器１０に、Ｓｉ：２．５％，Ｆｅ：
０．４％及びＣｕ：０．５％のアルミニウム溶湯２０を
３０Ｋｇ装入した。そして、アルミニウム溶湯２０の液
面に冷却開始面３２が接触するように、外径１９５ｍ
ｍ，厚み３０ｍｍの冷却体３０を精製容器１０の上部開
口に装着した。この状態でヒータ１３によりアルミニウ
ム溶湯２０を均一加熱した。
壁が角度１５度で中心部に向けて傾斜した精製容器１０
を使用した。精製容器１０に、Ｓｉ：２．５％，Ｆｅ：
０．４％及びＣｕ：０．５％のアルミニウム溶湯２０を
３０Ｋｇ装入した。そして、アルミニウム溶湯２０の液
面に冷却開始面３２が接触するように、外径１９５ｍ
ｍ，厚み３０ｍｍの冷却体３０を精製容器１０の上部開
口に装着した。この状態でヒータ１３によりアルミニウ
ム溶湯２０を均一加熱した。
【００２４】次いで、精製容器１０の高さ方向に各ヒー
タブロック１３1 ，１３2 ・・・・１３n に供給する加
熱電流を調節し、冷却初期条件を設定した。また、冷却
体３０に、冷媒導管３１から冷風を流量１００リットル
／分で供給した。
タブロック１３1 ，１３2 ・・・・１３n に供給する加
熱電流を調節し、冷却初期条件を設定した。また、冷却
体３０に、冷媒導管３１から冷風を流量１００リットル
／分で供給した。
【００２５】この条件下で冷却を継続するとき、凝固界
面２３が０．５ｍｍ／分の速度で下方に移動し、精製ア
ルミニウム２２が成長することが過去のデータから予め
判明している。そこで、精製アルミニウム２２の成長状
態に対応させて各ヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・
・１３n-i に供給する加熱電流を順次少なくし、凝固界
面２３近傍を常にアルミニウムの融点直下の温度に維持
した。他方、金属間化合物の融点以下で且つアルミニウ
ムの融点以上の温度に精製容器１０の底部が維持される
ように、精製容器１０の底部に対応するヒータブロック
１３n には一定電流を供給した。
面２３が０．５ｍｍ／分の速度で下方に移動し、精製ア
ルミニウム２２が成長することが過去のデータから予め
判明している。そこで、精製アルミニウム２２の成長状
態に対応させて各ヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・
・１３n-i に供給する加熱電流を順次少なくし、凝固界
面２３近傍を常にアルミニウムの融点直下の温度に維持
した。他方、金属間化合物の融点以下で且つアルミニウ
ムの融点以上の温度に精製容器１０の底部が維持される
ように、精製容器１０の底部に対応するヒータブロック
１３n には一定電流を供給した。
【００２６】精製作業を５時間継続した後、精製容器１
０の内壁面に接する精製アルミニウム２２の表面層が溶
融するように、各ヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・
・１３n-i に供給する加熱電流を増加させた。そして、
得られた長さ１１０ｍｍの精製アルミニウム２２を精製
容器１０から引き抜いた。
０の内壁面に接する精製アルミニウム２２の表面層が溶
融するように、各ヒータブロック１３1 ，１３2 ・・・
・１３n-i に供給する加熱電流を増加させた。そして、
得られた長さ１１０ｍｍの精製アルミニウム２２を精製
容器１０から引き抜いた。
【００２７】精製アルミニウム２２を分析したところ、
不純物濃度は、Ｓｉ：１．９％，Ｆｅ：０．３５％及び
Ｃｕ：０．３％であった。このときの収率は、溶湯原料
を基準として３０％である。他方、精製容器１０に残留
したアルミニウム溶湯２０には、Ｓｉ：２．８％，Ｆ
ｅ：０．４５％及びＣｕ：０．６％と不純物が濃縮され
ていた。
不純物濃度は、Ｓｉ：１．９％，Ｆｅ：０．３５％及び
Ｃｕ：０．３％であった。このときの収率は、溶湯原料
を基準として３０％である。他方、精製容器１０に残留
したアルミニウム溶湯２０には、Ｓｉ：２．８％，Ｆ
ｅ：０．４５％及びＣｕ：０．６％と不純物が濃縮され
ていた。
【００２８】実施例２：（不純物濃縮液の排出） 精製容器１０の底部に溜った凝集濃縮液２１を排出しな
がら、実施例１と同様な条件下でアルミニウム溶湯２０
を冷却凝固した。冷却体３０によるアルミニウム溶湯２
０の冷却開始から２時間経過した時点で、流量５Ｋｇ／
分で凝集濃縮液２１の排出を開始した。また、凝集濃縮
液２１の排出によるアルミニウム溶湯２０の減量を補償
するため、５Ｋｇ／時の流量で溶湯原料４２を補充し
た。
がら、実施例１と同様な条件下でアルミニウム溶湯２０
を冷却凝固した。冷却体３０によるアルミニウム溶湯２
０の冷却開始から２時間経過した時点で、流量５Ｋｇ／
分で凝集濃縮液２１の排出を開始した。また、凝集濃縮
液２１の排出によるアルミニウム溶湯２０の減量を補償
するため、５Ｋｇ／時の流量で溶湯原料４２を補充し
た。
【００２９】精製作業を５時間継続した後、長さ１５０
ｍｍに成長した精製アルミニウム２２を精製容器１０か
ら引き抜いた。得られた精製アルミニウム２２は、不純
物濃度がＳｉ：１．９％，Ｆｅ：０．３５％及びＣｕ：
０．３％であった。他方、排出された凝集濃縮液２１に
は、Ｓｉ：２．７％，Ｆｅ：０．４５％及びＣｕ：０．
６％と不純物が濃縮されていた。
ｍｍに成長した精製アルミニウム２２を精製容器１０か
ら引き抜いた。得られた精製アルミニウム２２は、不純
物濃度がＳｉ：１．９％，Ｆｅ：０．３５％及びＣｕ：
０．３％であった。他方、排出された凝集濃縮液２１に
は、Ｓｉ：２．７％，Ｆｅ：０．４５％及びＣｕ：０．
６％と不純物が濃縮されていた。
【００３０】実施例３：（電磁撹拌） 下部側壁に電磁撹拌装置６０として電磁コイルを埋め込
んだ精製容器１０を使用した。精製容器１０のサイズ
は、実施例１と同じ内径２００ｍｍ，高さ５００ｍｍで
ある。アルミニウム溶湯２０が精製容器１０の内部を１
００ｒ．ｐ．ｍ．の速度で回転するような条件下で、実
施例３と同様にしてアルミニウムを精製した。
んだ精製容器１０を使用した。精製容器１０のサイズ
は、実施例１と同じ内径２００ｍｍ，高さ５００ｍｍで
ある。アルミニウム溶湯２０が精製容器１０の内部を１
００ｒ．ｐ．ｍ．の速度で回転するような条件下で、実
施例３と同様にしてアルミニウムを精製した。
【００３１】精製作業を５時間継続した後、長さ１５０
ｍｍに成長した精製アルミニウム２２を精製容器１０か
ら引き抜いた。得られた精製アルミニウム２２は、不純
物濃度がＳｉ：１．７％，Ｆｅ：０．２５％及びＣｕ：
０．２５％であった。他方、排出された凝集濃縮液２１
には、Ｓｉ：２．９％，Ｆｅ：０．５％及びＣｕ：０．
６５％と不純物が濃縮されていた。この不純物濃度は、
実施例３比較すると高くなっていた。
ｍｍに成長した精製アルミニウム２２を精製容器１０か
ら引き抜いた。得られた精製アルミニウム２２は、不純
物濃度がＳｉ：１．７％，Ｆｅ：０．２５％及びＣｕ：
０．２５％であった。他方、排出された凝集濃縮液２１
には、Ｓｉ：２．９％，Ｆｅ：０．５％及びＣｕ：０．
６５％と不純物が濃縮されていた。この不純物濃度は、
実施例３比較すると高くなっていた。
【００３２】実施例４：（連続鋳造方式） 実施例１と同じサイズの精製容器１０に、Ｓｉ：２．５
％，Ｆｅ：０．４％及びＣｕ：０．６％のアルミニウム
溶湯２０を装入し、精製容器１０の上部開口を冷却体３
０で閉塞した状態でアルミニウム溶湯２０を均した。
％，Ｆｅ：０．４％及びＣｕ：０．６％のアルミニウム
溶湯２０を装入し、精製容器１０の上部開口を冷却体３
０で閉塞した状態でアルミニウム溶湯２０を均した。
【００３３】次いで、アルミニウムの精製を行った。流
量１００リットル／分で冷風を供給しながら冷却体３０
によって、アルミニウム溶湯２０を冷却した。アルミニ
ウム溶湯２０の下部は、電磁撹拌装置６０により１００
ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で撹拌した。
量１００リットル／分で冷風を供給しながら冷却体３０
によって、アルミニウム溶湯２０を冷却した。アルミニ
ウム溶湯２０の下部は、電磁撹拌装置６０により１００
ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で撹拌した。
【００３４】精製アルミニウム２２が厚み３０ｍｍに成
長したと推定される時点で、冷却体３０を上昇に移動さ
せ、０．６ｍｍ／分の速度で精製アルミニウム２２を精
製容器１０から引き抜いた。引き抜かれた精製アルミニ
ウム２２の側面に流量１０リットル／分で冷風２６を吹
き付け、精製容器１０から出た精製アルミニウム２２を
冷却した。このようにして、長さ１５０ｍｍの精製アル
ミニウムを得た。なお、精製アルミニウム２２の引抜き
と同時に、精製容器１０の底部から０．５Ｋｇ／分の流
量で不純物濃縮液を排出すると共に、流量１Ｋｇ／分で
溶湯原料４２を精製容器１０に補充し、凝固界面２３を
一定レベルに維持した。
長したと推定される時点で、冷却体３０を上昇に移動さ
せ、０．６ｍｍ／分の速度で精製アルミニウム２２を精
製容器１０から引き抜いた。引き抜かれた精製アルミニ
ウム２２の側面に流量１０リットル／分で冷風２６を吹
き付け、精製容器１０から出た精製アルミニウム２２を
冷却した。このようにして、長さ１５０ｍｍの精製アル
ミニウムを得た。なお、精製アルミニウム２２の引抜き
と同時に、精製容器１０の底部から０．５Ｋｇ／分の流
量で不純物濃縮液を排出すると共に、流量１Ｋｇ／分で
溶湯原料４２を精製容器１０に補充し、凝固界面２３を
一定レベルに維持した。
【００３５】得られた精製アルミニウム２２は、不純物
濃度がＳｉ：１．７％，Ｆｅ：０．２５％及びＣｕ：
０．２５％であった。また、凝固成長方向に関して不純
物濃度の実質的な変動がみられず、均一な組成をもつ精
製アルミニウムであった。このときの収率は、溶湯原料
を基準として２０％であった。他方、排出された凝集濃
縮液２１には、Ｓｉ：２．５％，Ｆｅ：０．４％及びＣ
ｕ：０．５％と不純物が濃縮されていた。
濃度がＳｉ：１．７％，Ｆｅ：０．２５％及びＣｕ：
０．２５％であった。また、凝固成長方向に関して不純
物濃度の実質的な変動がみられず、均一な組成をもつ精
製アルミニウムであった。このときの収率は、溶湯原料
を基準として２０％であった。他方、排出された凝集濃
縮液２１には、Ｓｉ：２．５％，Ｆｅ：０．４％及びＣ
ｕ：０．５％と不純物が濃縮されていた。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、アル
ミニウム溶湯から金属間化合物として晶出する不純物の
比重がアルミニウム溶湯よりも大きいことを利用し、晶
出した金属間化合物が凝集し不純物が濃縮した凝集濃縮
液を精製容器の底部に集め、上部からの冷却によって精
製容器の上部で精製アルミニウムを得ている。この方法
によるとき、不純物の晶出分離が効率よく行われ、純度
の良い精製アルミニウムが高い歩留りで製造される。
ミニウム溶湯から金属間化合物として晶出する不純物の
比重がアルミニウム溶湯よりも大きいことを利用し、晶
出した金属間化合物が凝集し不純物が濃縮した凝集濃縮
液を精製容器の底部に集め、上部からの冷却によって精
製容器の上部で精製アルミニウムを得ている。この方法
によるとき、不純物の晶出分離が効率よく行われ、純度
の良い精製アルミニウムが高い歩留りで製造される。
【図１】 本発明で使用する精製装置の概略図
【図２】 連続鋳造方式を取り入れた精製装置
１０ 精製容器 １３ ヒータ １４
不純物濃縮部 ２０ アルミニウム溶湯 ２１ 凝集濃縮液 ２２
精製アルミニウム ２５ 冷媒噴出ノズル ２６ 冷媒 ３０
冷却体 ４０ 溶湯原料供給管 ５０ 不純物吸引管 ６０
電磁撹拌装置
不純物濃縮部 ２０ アルミニウム溶湯 ２１ 凝集濃縮液 ２２
精製アルミニウム ２５ 冷媒噴出ノズル ２６ 冷媒 ３０
冷却体 ４０ 溶湯原料供給管 ５０ 不純物吸引管 ６０
電磁撹拌装置
Claims (16)
- 【請求項１】 融液から不純物が金属間化合物として晶
出するアルミニウム溶湯を精製容器に収容し、該精製容
器の上部から前記アルミニウム溶湯を冷却して精製アル
ミニウムとし、晶出した前記金属間化合物を前記精製容
器の底部に重力落下させることを特徴とするアルミニウ
ム精製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の金属間化合物は、精製ア
ルミニウムと一体的に凝固された後、切断分離されるこ
とを特徴とするアルミニウム精製方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の精製アルミニウムは、精
製容器の底部にアルミニウム溶湯を残留させた状態で前
記精製容器から引き抜かれ、晶出した金属間化合物から
分離されることを特徴とするアルミニウム精製方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の金属間化合物は、精製容
器の底部に開口した不純物吸引管を介し不純物濃縮液と
共に排出されることを特徴とするアルミニウム精製方
法。 - 【請求項５】 請求項４記載の不純物濃縮液の排出に見
合って、溶湯原料を精製容器に補充することを特徴とす
るアルミニウム精製方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の精製容器に収容されてい
るアルミニウム溶湯を電磁撹拌することを特徴とするア
ルミニウム精製方法。 - 【請求項７】 請求項１〜３の何れかに記載の精製アル
ミニウムは、加熱によって精製容器内壁に接する表面層
を溶融させた後、前記精製容器から引き抜かれることを
特徴とするアルミニウム精製方法。 - 【請求項８】 融液から不純物が金属間化合物として晶
出するアルミニウム溶湯を精製容器に収容し、該精製容
器の上部から前記アルミニウム溶湯を冷却して精製アル
ミニウムとし、晶出した前記金属間化合物を前記精製容
器の底部に重力落下させ、前記精製アルミニウムを前記
精製容器から連続的に上方に引き抜き且つ底部に集めら
れた不純物濃縮液を排出すると共に、前記精製アルミニ
ウムの引抜き量及び前記不純物濃縮液の排出量に見合っ
た量の溶湯原料を前記精製容器に補充することをことを
特徴とするアルミニウム精製方法。 - 【請求項９】 アルミニウム溶湯が収容される精製容器
と、該精製容器の上部開口に装着された冷却体と、前記
精製容器の周囲に配置され、加熱制御可能なヒータとを
備え、前記精製容器の底部に形成されている不純物濃縮
部に前記アルミニウム溶湯から晶出した金属間化合物を
凝集させることを特徴とするアルミニウム精製装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載のヒータは、独立制御可
能な複数のヒータブロックに精製容器の上下方向に関し
て区分されていることを特徴とするアルミニウム精製装
置。 - 【請求項１１】 請求項９記載の不純物濃縮部は、精製
容器の底部中心を低くし、周辺に向かって上向きに傾斜
した斜面で形成されていることを特徴とするアルミニウ
ム精製装置。 - 【請求項１２】 請求項９又は１１記載の不純物濃縮に
不純物吸引管が開口していることを特徴とするアルミニ
ウム精製装置。 - 【請求項１３】 精製容器の側壁内面に溶湯原料供給管
が開口している請求項９，１１又は１２のアルミニウム
精製装置。 - 【請求項１４】 精製容器の側壁に電磁撹拌装置が組み
込まれていることを特徴とする請求項９〜１３の何れか
に記載のアルミニウム精製装置。 - 【請求項１５】 アルミニウム溶湯が収容される精製容
器と、該精製容器の上部開口に装着され、精製アルミニ
ウムの凝固成長に伴って上方に移動する冷却体と、前記
精製容器の周囲に配置され、加熱制御可能なヒータと、
前記精製容器の底部に形成されている不純物濃縮部に開
口した不純物吸引管と、前記精製容器の側壁内面に開口
した溶湯原料供給管とを備え、前記冷却体の移動によっ
て前記精製アルミニウムを前記精製容器から連続的に引
き抜き、前記精製アルミニウムの引抜き量及び不純物濃
縮液の排出量に見合った量で溶湯原料を前記精製容器に
補充することを特徴とするアルミニウム精製装置。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の精製容器から引き抜
かれた精製アルミニウムの側面に対向して冷媒噴出ノズ
ルを配置したことを特徴とするアルミニウム精製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12420592A JP3250256B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | アルミニウム精製方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12420592A JP3250256B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | アルミニウム精製方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295465A true JPH05295465A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3250256B2 JP3250256B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=14879596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12420592A Expired - Fee Related JP3250256B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | アルミニウム精製方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250256B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101730354B1 (ko) | 2016-02-25 | 2017-04-28 | 최은영 | 불산 정제 장치 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12420592A patent/JP3250256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3250256B2 (ja) | 2002-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |