JPH05302133A - 高純度アルミニウムの製造方法およびこれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 分別析出法を用いた高純度アルミニウムの製
造方法において、溶融アルミニウムを保持した容器の底
部を冷却し、該容器底部に高純度のアルミニウムを析出
させた後、該容器を傾転し、容器内部より溶融アルミニ
ウムを排出し、次いで該容器を傾転させたまま、容器底
部に析出した高純度アルミニウム塊の表面を略均一に加
熱溶解し、溶解したメタルを排出させ、しかる後残余の
メタルを回収することを特徴とする高純度アルミニウム
の製造方法。 【効果】 分別結晶塊全体の純度を悪くする分別結晶塊
上部の不純物濃度の高い残余の溶融アルミニウム固化層
を効率よく、低コストで除去し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分別析出法を用いた高純
度アルミニウムの製造方法およびこれに用いる装置に関
する。さらに詳細には操作が容易で製造コスト低減に効
果的な分別析出法を用いた高純度アルミニウムの製造方
法およびこれに用いる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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、所謂、分別析出方法に於いては、分別
析出処理が進むに従い、残余の溶融アルミニウム中には
不純物が濃縮される。該分別析出方法は所望量のメタル
を結晶析出させた後、結晶塊上部に残存する不純物が濃
縮された溶融アルミニウムを容器を傾転することにより
排出するが、この排出時に結晶塊上部に不純物が濃縮さ
れた溶融アルミニウムが一部固化してしまい、分別結晶
塊全体の純度を悪くする。

【０００３】本発明者等の実験によれば分別析出処理後
から排出までの時間が約３分かかると分別結晶塊上部に
溶融アルミニウムが約１ｃｍの厚みで固化する。残余の
溶融アルミニウムが固化した部分を切断して除去する方
法も考えられるが、分別結晶塊が大型化すると、それに
伴い大型の切断機が必要になるとともに、分別結晶塊上
部は平坦ではないので、純度の高いアルミニウムを得よ
うとすれば、純度の高いアルミニウムの部分をも相当量
含んだ状態で残余の溶融アルミニウムが固化した部分を
切断せざるを得ず、歩留りも悪くなり工業的に有利な方
法ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる状況下において
本発明者等は、分別結晶塊上部に固化した残余の溶融ア
ルミニウムを効率よく低コストで除去し得る高純度アル
ミニウムの製造方法並びにその製造装置を見いだすべく
鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は分別析出
法を用いた高純度アルミニウムの製造方法において、溶
融アルミニウムを保持した容器の底部を冷却し、該容器
底部に高純度のアルミニウムを析出させた後、該容器を
傾転し、容器内部より溶融アルミニウムを排出し、次い
で該容器を傾転させたまま、容器底部に析出した高純度
アルミニウム塊の表面を略均一に加熱溶解し、溶解した
メタルを排出させ、しかる後残余のメタルを回収するこ
とを特徴とする高純度アルミニウムの製造方法を提供す
るにある。

【０００６】さらには、分別析出法に用いる蓋付き溶融
アルミニウム保持容器であって、（１）該容器を傾転保
持し得る機能、（２）該容器を傾転保持した状態で容器
底部に析出した高純度アルミニウム塊の上部表面を略均
一に加熱溶解し得る機能、並びに（３）加熱溶解したメ
タルを排出し得る機能 を有することを特徴とする高純
度アルミニウムの製造装置を提供するにある。

【０００７】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明方法は、容器底部を冷却し、容器底部にアルミニウム
初晶を析出固化せしめるタイプの通常公知の分別析出法
に適用される。本発明方法の実施に際し、原料として用
いられるアルミニウムは周知の溶融塩法電解製錬により
取得された高々９９．９重量％程度の純度を有するアル
ミニウム、或いは該濃度に相当する純度のアルミニウム
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。

【０００８】原料アルミニウムは、例えば別途溶解さ
れ、耐火レンガ等で内張りした鉄製の保温保持容器中に
溶融状態で供給され、分別析出法に供される。この溶融
アルミニウムの保持容器は、容器底部を冷却し、容器中
に存在する溶融アルミニウムを容器底部より除々に凝固
析出せしめる。それゆえ、該容器底部の冷却方法は容器
底部の冷却を制御できる方法であれば特に制限されるも
のではなく、例えば容器底部に水、空気等の冷却媒体を
供給する通路を配設し冷却する方法、或いは容器を受台
上に設置し容器底部に接する受台下面に直接または間接
的に空気、水等の媒体を接触させる方法を採用してもよ
い。該容器はそれ自体蓋を有しており、該蓋部或いは容
器側面に保温用加熱機能を有していてもよい。

【０００９】容器に供給された溶融アルミニウムは容器
底部より冷却され分別析出されるが純度の高いアルミニ
ウムを晶析させる目的で溶融アルミニウムを攪拌しつつ
実施される。該攪拌方法は溶融メタルを直接、黒鉛製等
の攪拌翼にて攪拌しても良いし、ターンテーブル上に容
器を配設し容器本体を回転、反転する方法、更には電磁
力により攪拌する等、公知の方法が採用される。原料溶
融アルミニウムから分別析出させる高純度アルミニウム
の量は原料アルミニウムの純度および所望する精製アル
ミニウムの純度により一義的ではないが、例えば原料溶
融アルミニウムの純度が９９．９％程度で、所望精製ア
ルミニウムの純度が９９．９５〜９９．９９％の場合に
は原料溶融アルミニウムの５０重量％、好ましくは３０
重量％が凝固析出した時点で分別析出の操作を止め、容
器を傾転させ残余の溶融アルミニウムを容器中より排
出、分離する。

【００１０】容器底部を冷却し、容器中に存在する溶融
アルミニウムを容器底部より除々に凝固析出せしめる方
法においては、上記分別析出後の固液分離時に結晶塊上
部に不純物が濃縮された溶融アルミニウムが一部固化し
てしまい、純度の悪い層を形成する。本発明に於いて
は、容器を傾転させた状態で、上記方法で得られた容器
底部に析出した高純度アルミニウム塊の表面を略均一に
加熱溶解することにより、固液分離時、不純物が濃縮さ
れた溶融アルミニウムにより形成された分別析出により
得られた結晶塊上部に形成された純度の悪い層を除去す
るものである。該方法によれば純度の悪い層を形成する
メタルは加熱溶解されるとともに、容器が傾転状態にあ
るため、流れ落ち排出される。

【００１１】不純物層の加熱除去は分別析出後、不純物
が濃縮された溶融アルミニウムを除去した後、直ちに実
施してもよいし、別途この操作を後で行うことも可能で
ある。また、不純物層の加熱除去は不純物層を均一に溶
解除去し得る方法であれば特に制限されないが、複数本
のガスバーナ等で広面積を一度に加熱する方法が推奨さ
れる。

【００１２】以下、更に本発明方法を図面に基づき詳細
に説明する。図１は本発明方法を実施する高純度アルミ
ニウムの製造装置の一実施態様を示す概略側面図であ
る。図中、１は耐火レンガで内張りされた容器、２は分
別結晶塊、３は残余の溶融アルミニウムが固化した層、
４は容器を傾転保持し得る装置、５は加熱溶解装置、６
は加熱溶解装置付き蓋、７は煙突、８はメタル流出孔、
９はメタル受けバッグ、１０は容器の傾転保持の角度を
示す。

【００１３】容器１は分別析出法に於いて容器底部に純
度の高いアルミニウムを分別析出せしめた後、残余の溶
融アルミニウムを排出した後の、分別結晶塊２上部に不
純物濃度の高い層、すなわち、残余の溶融アルミニウム
が固化した層３を有する状態を示す概略断面図である。
該容器１は該容器の下部に傾転保持装置４にセットし容
器を傾転保持し得る機能を有する。また蓋６には該容器
を傾転保持した状態で容器底部に析出した高純度アルミ
ニウム塊の表面を略均一に加熱溶解し得る機能を有して
いる。更に容器上部には加熱溶解したメタルを容器外に
排出する機能としてメタル流出孔８が配設されている。

【００１４】４の容器を傾転保持し得る装置として油圧
駆動のピストンシリンダーを記載したが、該方法はクレ
ーン等で傾転してもよく、該容器を傾転することが可能
であれば任意の手段を採用し得る。容器１の傾転保持角
度１０としては、加熱溶解装置５で溶解した分別結晶塊
２上部の不純物濃度の高い残余の溶融アルミニウムが固
化した層３よりの流出メタルが、該容器１よりただちに
流出除去せしめ得ることが必要であり、一般的に５°〜
２０°の角度で傾転保持される。

【００１５】該容器を傾転保持した後は加熱溶解装置５
を駆動する。尚、加熱溶解装置付き蓋６については該容
器１のみを傾転保持したのち、加熱溶解装置付き蓋６を
後で該容器１にセットする方式でも構わない。加熱溶解
方式装置としてはガスバーナ燃焼方式が一般的である
が、結晶塊上部全面を均一に溶解し得ることが可能であ
れば、任意の手段を採用できる。結晶塊上部全面を均一
溶解するために通常数本のガスバーナが併用される。溶
解したアルミニウムは直に８のメタル流出孔より流出し
９のメタル受けバックに堆積固化する。分別結晶塊上部
の残余の溶融アルミニウム固化層３が溶解し終えると加
熱溶解装置５を停止する。

【００１６】このようにして分別結晶塊２上部の不純物
濃度の高い残余の溶融アルミニウム固化層３を溶解除去
した容器１中の分別結晶塊２は高純度のアルミニウムと
なっているので、該容器１中でそのまま加熱溶解する
か、或いは結晶塊のまま取り出し、別途溶解して所望形
状に鋳造し商品化するか、さらにはより高純度のアルミ
ニウムを得ることを目的とする場合には再度分別析出用
原料として使用される。

【００１７】

【本発明の効果】以上詳述した本発明によれば、分別結
晶塊全体の純度を悪くする分別結晶塊上部の不純物濃度
の高い残余の溶融アルミニウム固化層を効率よく、低コ
ストで除去できるので、その工業的価値は頗る大であ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明方法を実施例により更に詳細に
説明する。

【００１９】実施例１ 耐火レンガを内張りした容器中に３０００ｋｇのＦｅ
０．０５重量％、Ｓｉ０．０３重量％純度の溶融アルミ
ニウムを供給し、該溶融アルミニウムを攪拌しつつ、容
器底部より投入原料アルミニウムの５０重量％が凝固析
出する如く分別結晶化を行った後、該容器を傾転して容
器上部に存在する溶融アルミニウム層を流出せしめた
が、分別結晶塊上部には約１ｃｍ厚さで残余の溶融アル
ミニウムが固化していた。次いで、図１に示すような油
圧駆動式のピストンシリンダーで該容器を１０°の角度
で傾転保持し、３．６ｍ³ ／Ｈｒのガスバーナーを７本
配置した容器蓋を該容器に固定した後、ガスバーナーを
点火し４５分間加熱溶解したところ、メタル流出孔から
４０ｋｇの溶融メタルが溶解、排出された。その後容器
中より分別結晶塊を取り出し、溶解、攪拌しインゴット
形状に鋳造し、得られたアルミナの純度を測定した。そ
の結果精製アルミニウムの純度はＦｅ０．００５重量
％、Ｓｉ０．００６重量％、メタル収量は１４６０ｋｇ
であった。

【００２０】比較例１ 実施例１と同じロットの原料アルミニウムを用い、同一
方法で分別析出を行った。このものは実施例１と同様の
分別結晶塊上部には約１ｃｍ厚さで残余の溶融アルミニ
ウムが固化していた。このものを容器より取り出し不純
物層を含まないと見られる厚さ（平均切断厚さ８ｃｍ）
で分別結晶塊上面より切断した。切断後の分別結晶塊を
実施例１と同様に溶解、鋳造し、得られたアルミナの純
度を測定した。その結果精製アルミニウムの純度はＦｅ
０．００５重量％、Ｓｉ０．００６重量％、メタル収量
は１２５０ｋｇであった。

【００２１】比較例２ 実施例１と同じロットの原料アルミニウムを用い、同一
方法で分別析出を行った。このものは実施例１と同様の
分別結晶塊上部には約１ｃｍ厚さで残余の溶融アルミニ
ウムが固化していた。このものを容器より取り出し切断
量を少なくして（平均切断厚さ４ｃｍ）で分別結晶塊上
面より切断した。切断後の分別結晶塊を実施例１と同様
に溶解、鋳造し、得られたアルミナの純度を測定した。
その結果精製アルミニウムの純度はＦｅ０．００６重量
％、Ｓｉ０．００７重量％、メタル収量は１３７０ｋｇ
であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】分別析出法で用いる高純度アルミニウムの製造
装置を示す。

【符号の説明】

１は容器、２は分別結晶塊、３は残余の溶融アルミニウ
ムが固化した層、４は容器を傾転保持し得る装置、５は
加熱溶解装置、６は加熱溶解装置付き蓋、７は煙突、８
はメタル流出孔、９はメタル受けバッグ、１０は容器の
傾転保持角度を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分別析出法を用いた高純度アルミニウム
   の製造方法において、溶融アルミニウムを保持した容器
   の底部を冷却し、該容器底部に高純度のアルミニウムを
   析出させた後、該容器を傾転し、容器内部より溶融アル
   ミニウムを排出し、次いで該容器を傾転させたまま、容
   器底部に析出した高純度アルミニウム塊の表面を略均一
   に加熱溶解し、溶解したメタルを排出させ、しかる後残
   余のメタルを回収することを特徴とする高純度アルミニ
   ウムの製造方法。
2. 【請求項２】 分別析出法に用いる蓋付き溶融アルミニ
   ウム保持容器であって、（１）該容器を傾転保持し得る
   機能、（２）該容器を傾転保持した状態で容器底部に析
   出した高純度アルミニウム塊の上部表面を略均一に加熱
   溶解し得る機能、並びに（３）加熱溶解したメタルを排
   出し得る機能 を有することを特徴とする高純度アルミ
   ニウムの製造装置。