JPH06299265A - アルミニウムスクラップの精製方法 - Google Patents
アルミニウムスクラップの精製方法Info
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- JPH06299265A JPH06299265A JP8848393A JP8848393A JPH06299265A JP H06299265 A JPH06299265 A JP H06299265A JP 8848393 A JP8848393 A JP 8848393A JP 8848393 A JP8848393 A JP 8848393A JP H06299265 A JPH06299265 A JP H06299265A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏析凝固を利用してアルミニウムスクラップ
の溶湯から、目標組成をもつアルミニウム材料を精製す
る。 【構成】 金属間化合物が初晶として晶出する組成をも
つアルミニウムスクラップの溶湯Ｍをルツボ１０等の容
器に装入する。溶湯Ｍは、アルミニウムの融点以上の温
度に保持された状態で、底部や側壁に設けた冷却体２０
で冷却され凝固体Ｓとなる。このとき、溶湯Ｍが撹拌子
３０で撹拌されているので、溶湯Ｍと凝固体Ｓとの間の
凝固界面に晶出した不純物元素を含む金属間化合物Ｉ
は、凝固界面から分離される。凝固体Ｓは精製アルミニ
ウムとして、残湯はアルミニウム合金として使用され
る。 【効果】 撹拌強度や凝固速度を調整することにより、
凝固体Ｓ及び残湯の不純物濃度が制御されるため、目標
組成が異なる２種類のアルミニウム材料が一度の精製工
程で得られる。金属間化合物Ｉも、取扱い如何によって
アルミニウム合金材料として使用することができる。
の溶湯から、目標組成をもつアルミニウム材料を精製す
る。 【構成】 金属間化合物が初晶として晶出する組成をも
つアルミニウムスクラップの溶湯Ｍをルツボ１０等の容
器に装入する。溶湯Ｍは、アルミニウムの融点以上の温
度に保持された状態で、底部や側壁に設けた冷却体２０
で冷却され凝固体Ｓとなる。このとき、溶湯Ｍが撹拌子
３０で撹拌されているので、溶湯Ｍと凝固体Ｓとの間の
凝固界面に晶出した不純物元素を含む金属間化合物Ｉ
は、凝固界面から分離される。凝固体Ｓは精製アルミニ
ウムとして、残湯はアルミニウム合金として使用され
る。 【効果】 撹拌強度や凝固速度を調整することにより、
凝固体Ｓ及び残湯の不純物濃度が制御されるため、目標
組成が異なる２種類のアルミニウム材料が一度の精製工
程で得られる。金属間化合物Ｉも、取扱い如何によって
アルミニウム合金材料として使用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムスクラッ
プを溶解し、溶湯に含まれている不純物を晶出分離しな
がら目標組成をもつアルミニウム材料を得る精製方法に
関する。
プを溶解し、溶湯に含まれている不純物を晶出分離しな
がら目標組成をもつアルミニウム材料を得る精製方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム溶湯に含まれているＦｅ等
の不純物を分離除去するため、Ｍｎを添加し、Ｍｎと不
純物との間で金属間化合物を生成させ、晶出した金属間
化合物を分離する方法が採用されている。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Ｍｇ又はＡｌ−Ｍｇを併用添加してい
る。何れの方法においても、不純物の一部であるＦｅ
は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として分離除去さ
れる。
の不純物を分離除去するため、Ｍｎを添加し、Ｍｎと不
純物との間で金属間化合物を生成させ、晶出した金属間
化合物を分離する方法が採用されている。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Ｍｇ又はＡｌ−Ｍｇを併用添加してい
る。何れの方法においても、不純物の一部であるＦｅ
は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として分離除去さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記Ｍｎ系等の添加材
によって溶湯中の不純物を金属間化合物として除去する
方法は、Ｓｉ等を不純物としてほとんど含んでいない溶
湯に適用対象が特定される。たとえば、多量のＳｉを含
む溶湯に適用しても、ＳｉがＭｎとの間で金属間化合物
を形成しないことから、Ｓｉ等の不純物を金属間化合物
として晶出分離できない。また、不純物を分離除去する
ため、過剰のＭｎ系添加材を溶湯に添加することが必要
となる。その結果、精製後のアルミニウム材料に多量の
Ｍｎが含まれ、アルミニウム合金の用途に制約を受け
る。しかも、除去される不純物は、Ｍｎとの間で金属間
化合物を形成する元素に限られる。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、偏析凝固を
利用してＦｅ，Ｍｎ以外の不純物の除去も可能にし、Ｓ
ｉを含有している条件下でもＦｅ，Ｍｎ等をＡｌ−Ｓｉ
−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として除去し、更に撹拌強
度の調整，凝固量規制，濃度調整等によって凝固材と残
湯の２種類、或いは金属間化合物の取扱いによっては３
種類の目標組成をもつアルミニウム合金を得ることを目
的とする。
によって溶湯中の不純物を金属間化合物として除去する
方法は、Ｓｉ等を不純物としてほとんど含んでいない溶
湯に適用対象が特定される。たとえば、多量のＳｉを含
む溶湯に適用しても、ＳｉがＭｎとの間で金属間化合物
を形成しないことから、Ｓｉ等の不純物を金属間化合物
として晶出分離できない。また、不純物を分離除去する
ため、過剰のＭｎ系添加材を溶湯に添加することが必要
となる。その結果、精製後のアルミニウム材料に多量の
Ｍｎが含まれ、アルミニウム合金の用途に制約を受け
る。しかも、除去される不純物は、Ｍｎとの間で金属間
化合物を形成する元素に限られる。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、偏析凝固を
利用してＦｅ，Ｍｎ以外の不純物の除去も可能にし、Ｓ
ｉを含有している条件下でもＦｅ，Ｍｎ等をＡｌ−Ｓｉ
−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として除去し、更に撹拌強
度の調整，凝固量規制，濃度調整等によって凝固材と残
湯の２種類、或いは金属間化合物の取扱いによっては３
種類の目標組成をもつアルミニウム合金を得ることを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の精製方法は、そ
の目的を達成するため、底部又は側壁に冷却体が設けら
れた容器に金属間化合物が初晶として晶出する組成をも
つアルミニウムスクラップの溶湯を収容し、前記溶湯を
アルミニウムの融点以上に保持し、撹拌子で撹拌しなが
ら前記冷却体で前記溶湯を冷却する。容器底部に冷却体
が設けられている場合には、純度が前記溶湯より高いア
ルミニウムを固体として成長させ、且つ該凝固体の近傍
で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を前
記撹拌子の撹拌作用で前記溶湯中に浮上拡散させる。容
器の側壁に冷却体が設けられている場合には、純度が高
いアルミニウムが凝固体として成長する際、凝固体の近
傍で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を
前記撹拌子の下向きの撹拌作用で前記容器の底部に沈降
させる。溶湯は、たとえば外周速が１〜８ｍ／秒となる
ように溶湯中で撹拌子の羽根を一方向に回転させること
によって撹拌される。
の目的を達成するため、底部又は側壁に冷却体が設けら
れた容器に金属間化合物が初晶として晶出する組成をも
つアルミニウムスクラップの溶湯を収容し、前記溶湯を
アルミニウムの融点以上に保持し、撹拌子で撹拌しなが
ら前記冷却体で前記溶湯を冷却する。容器底部に冷却体
が設けられている場合には、純度が前記溶湯より高いア
ルミニウムを固体として成長させ、且つ該凝固体の近傍
で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を前
記撹拌子の撹拌作用で前記溶湯中に浮上拡散させる。容
器の側壁に冷却体が設けられている場合には、純度が高
いアルミニウムが凝固体として成長する際、凝固体の近
傍で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を
前記撹拌子の下向きの撹拌作用で前記容器の底部に沈降
させる。溶湯は、たとえば外周速が１〜８ｍ／秒となる
ように溶湯中で撹拌子の羽根を一方向に回転させること
によって撹拌される。
【０００５】Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の
晶出により、この精製過程で、原料溶湯中のＦｅ，Ｍｎ
濃度よりも凝固体及び不純物濃縮液中のＦｅ，Ｍｎ濃度
が低く維持される。初期の原料溶湯中のＦｅ濃度が少な
ければ金属間化合物の晶出量が減少し、アルミニウムの
精製歩留りが向上する。しかし、原料溶湯中でＦｅ濃度
が０．５重量％以下になると、金属間化合物の晶出温度
が溶湯の凝固点近くになり、操業上その目的を十分に達
することができない。また、溶湯に含まれる不純物のう
ち、ＭｎとＦｅとのＭｎ／Ｆｅ比を０．２〜２の範囲に
維持することが好ましい。溶湯は、不純物として２〜１
０重量％のＳｉを含むこともできる。本発明において
は、底部又は側壁に冷却体が設けられた容器にアルミニ
ウムスクラップの溶湯を入れ、冷却によって精製アルミ
ニウムを凝固体として成長させる際、溶湯から晶出する
金属間化合物がＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物
となるように原料のアルミニウムスクラップを必要に応
じて調整する。そして、底部又は側壁からの冷却によっ
て凝固体を成長させ、偏析を利用した精製を行う。
晶出により、この精製過程で、原料溶湯中のＦｅ，Ｍｎ
濃度よりも凝固体及び不純物濃縮液中のＦｅ，Ｍｎ濃度
が低く維持される。初期の原料溶湯中のＦｅ濃度が少な
ければ金属間化合物の晶出量が減少し、アルミニウムの
精製歩留りが向上する。しかし、原料溶湯中でＦｅ濃度
が０．５重量％以下になると、金属間化合物の晶出温度
が溶湯の凝固点近くになり、操業上その目的を十分に達
することができない。また、溶湯に含まれる不純物のう
ち、ＭｎとＦｅとのＭｎ／Ｆｅ比を０．２〜２の範囲に
維持することが好ましい。溶湯は、不純物として２〜１
０重量％のＳｉを含むこともできる。本発明において
は、底部又は側壁に冷却体が設けられた容器にアルミニ
ウムスクラップの溶湯を入れ、冷却によって精製アルミ
ニウムを凝固体として成長させる際、溶湯から晶出する
金属間化合物がＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物
となるように原料のアルミニウムスクラップを必要に応
じて調整する。そして、底部又は側壁からの冷却によっ
て凝固体を成長させ、偏析を利用した精製を行う。
【０００６】不純物元素Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ等は、凝固の
進行に伴いＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物とし
てアルミニウム溶湯中に晶出する。不純物元素の晶出に
より、凝固体が成長しているとき、アルミニウム溶湯中
のＦｅ，Ｍｎ等の濃度は一定に保たれる。そのため、精
製された凝固体に含まれるＦｅ，Ｍｎ等も、凝固開始か
ら終了まで一定値に維持される。また、金属間化合物中
のＦｅの一部が不純物であるＣｒ，Ｗ等の元素と置き換
わり、他の不純物についても凝固体への移行が抑制され
る。したがって、Ｃｒ，Ｗ等に関しても不純物濃度を低
下させた凝固体が得られる。Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系
金属間化合物をアルミニウムスクラップの溶湯から効果
的に晶出させるため、溶湯中のＭｎ／Ｆｅ比を０．２〜
２の範囲に維持することが好ましい。Ｍｎ／Ｆｅ比０．
２未満では、操業中にＭｎの必要量が供給できず、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物が晶出しなくなる傾
向がある。しかし、Ｍｎ／Ｆｅ比が２を超えると、精製
終了後のアルミニウム残湯に含まれるＭｎの濃度が高く
なりすぎ、アルミニウム合金原料としての用途に大きな
制約を受ける。
進行に伴いＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物とし
てアルミニウム溶湯中に晶出する。不純物元素の晶出に
より、凝固体が成長しているとき、アルミニウム溶湯中
のＦｅ，Ｍｎ等の濃度は一定に保たれる。そのため、精
製された凝固体に含まれるＦｅ，Ｍｎ等も、凝固開始か
ら終了まで一定値に維持される。また、金属間化合物中
のＦｅの一部が不純物であるＣｒ，Ｗ等の元素と置き換
わり、他の不純物についても凝固体への移行が抑制され
る。したがって、Ｃｒ，Ｗ等に関しても不純物濃度を低
下させた凝固体が得られる。Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系
金属間化合物をアルミニウムスクラップの溶湯から効果
的に晶出させるため、溶湯中のＭｎ／Ｆｅ比を０．２〜
２の範囲に維持することが好ましい。Ｍｎ／Ｆｅ比０．
２未満では、操業中にＭｎの必要量が供給できず、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物が晶出しなくなる傾
向がある。しかし、Ｍｎ／Ｆｅ比が２を超えると、精製
終了後のアルミニウム残湯に含まれるＭｎの濃度が高く
なりすぎ、アルミニウム合金原料としての用途に大きな
制約を受ける。
【０００７】冷却による凝固の進行に応じて、アルミニ
ウム溶湯中のＳｉ濃度が上昇する。共晶組成に相当する
１２重量％前後までＳｉ濃度が上昇すると、凝固速度が
低下すると共に、操業条件が不安定になり易い。したが
って、溶湯中のＳｉ濃度は、生産面からの不利を生じな
いように１０重量％以下に維持することが好ましい。他
方、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の晶出によ
り凝固体中のＦｅ，Ｍｎ，Ｓｉ濃度を制御する上で、溶
湯中のＳｉ濃度を２重量％以上に維持することが好まし
い。Ｍｎ／Ｆｅ比やＳｉ濃度を所定範囲に保つため、最
低限の範囲で溶湯組成の調整が必要な場合が生じる。こ
のような場合、金属単体や母合金の状態でＳｉ，Ｍｎ等
を調整用に使用する。
ウム溶湯中のＳｉ濃度が上昇する。共晶組成に相当する
１２重量％前後までＳｉ濃度が上昇すると、凝固速度が
低下すると共に、操業条件が不安定になり易い。したが
って、溶湯中のＳｉ濃度は、生産面からの不利を生じな
いように１０重量％以下に維持することが好ましい。他
方、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の晶出によ
り凝固体中のＦｅ，Ｍｎ，Ｓｉ濃度を制御する上で、溶
湯中のＳｉ濃度を２重量％以上に維持することが好まし
い。Ｍｎ／Ｆｅ比やＳｉ濃度を所定範囲に保つため、最
低限の範囲で溶湯組成の調整が必要な場合が生じる。こ
のような場合、金属単体や母合金の状態でＳｉ，Ｍｎ等
を調整用に使用する。
【０００８】底部からの冷却を採用する場合には、たと
えば図１に示すように、ルツボ１０の側壁を取り囲んで
ヒータ１１を設け、ルツボ１０に収容されたアルミニウ
ムスクラップの溶湯Ｍをヒータ１１によって予熱保持す
る。ルツボ１０としては、たとえば黒鉛，黒鉛−炭化ケ
イ素等の材質でできたものが使用される。ヒータ１１
は、図示するように垂直方向に関して複数の部分に区分
され、それぞれの部分が分割制御されるものが好まし
い。精製中の溶湯Ｍは、ルツボ１０内でヒータ１１によ
ってアルミニウムの融点よりも僅かに高い温度に制御さ
れる。溶湯Ｍの温度は、加熱量の制御が可能なバーナ１
２を併用し、或いはヒータ１１に代えて使用することも
可能である。バーナ１２は、ルツボ１０の上部に着脱可
能に設けられている蓋体１３に形成された孔部を介し
て、ルツボ１０の内部に臨んでいる。
えば図１に示すように、ルツボ１０の側壁を取り囲んで
ヒータ１１を設け、ルツボ１０に収容されたアルミニウ
ムスクラップの溶湯Ｍをヒータ１１によって予熱保持す
る。ルツボ１０としては、たとえば黒鉛，黒鉛−炭化ケ
イ素等の材質でできたものが使用される。ヒータ１１
は、図示するように垂直方向に関して複数の部分に区分
され、それぞれの部分が分割制御されるものが好まし
い。精製中の溶湯Ｍは、ルツボ１０内でヒータ１１によ
ってアルミニウムの融点よりも僅かに高い温度に制御さ
れる。溶湯Ｍの温度は、加熱量の制御が可能なバーナ１
２を併用し、或いはヒータ１１に代えて使用することも
可能である。バーナ１２は、ルツボ１０の上部に着脱可
能に設けられている蓋体１３に形成された孔部を介し
て、ルツボ１０の内部に臨んでいる。
【０００９】ルツボ１０の底部には、冷却体２０が配置
されている。冷却体２０に冷媒２１を流すことにより、
ルツボ１０の底部から溶湯Ｍを冷却し、凝固体Ｓを成長
させる。冷媒２１としては、冷却水，冷却空気，霧状の
水分を含んだ空気等が使用される。冷媒２１の流量を調
整することにより、溶湯Ｍの温度や凝固体Ｓの成長速度
が制御される。溶湯Ｍには、撹拌子３０が浸漬されてい
る。撹拌子３０は、羽根３１を回転軸３２の下端に取り
付け、モータ３３からの動力を受けて回転する。羽根３
１は、溶湯Ｍに下向きの流れを付与する形状に設計され
ている。また、撹拌子３０を昇降可能にするため、モー
タ３３から延びたアーム３４をモータ３５で回転される
送りネジ３６に嵌挿している。
されている。冷却体２０に冷媒２１を流すことにより、
ルツボ１０の底部から溶湯Ｍを冷却し、凝固体Ｓを成長
させる。冷媒２１としては、冷却水，冷却空気，霧状の
水分を含んだ空気等が使用される。冷媒２１の流量を調
整することにより、溶湯Ｍの温度や凝固体Ｓの成長速度
が制御される。溶湯Ｍには、撹拌子３０が浸漬されてい
る。撹拌子３０は、羽根３１を回転軸３２の下端に取り
付け、モータ３３からの動力を受けて回転する。羽根３
１は、溶湯Ｍに下向きの流れを付与する形状に設計され
ている。また、撹拌子３０を昇降可能にするため、モー
タ３３から延びたアーム３４をモータ３５で回転される
送りネジ３６に嵌挿している。
【００１０】凝固の進行に伴って凝固体Ｓと溶湯Ｍとの
界面に排出される不純物元素や金属間化合物Ｉは、撹拌
子３０によって生じた溶湯Ｍの流れに乗って界面から離
間し、溶湯Ｍに拡散する。撹拌子３０の回転には、不純
物元素及び晶出した金属間化合物Ｉを溶湯Ｍに拡散させ
るために最低限の周速が必要である。しかし、周速を大
きくとりすぎると、回転によって発生する渦が大きくな
り、アルミニウムの酸化が進行し歩留りの低下を引き起
こすだけでなく、溶湯Ｍの飛散によって安全面及び操業
面での問題が生じる。したがって、撹拌子３０の回転速
度は羽根３１の外周速で１〜８ｍ／秒の範囲が適当であ
り、且つ羽根３１を一方向に回転させることが好まし
い。凝固体Ｓが所定の量に成長したとき、冷媒２１の供
給を止め、撹拌子３０の回転を停止させる。次いで、モ
ータ３５を回転させて撹拌子３０をルツボ１０から取り
出し、直ちに炉全体を傾動させることによって溶湯Ｍ及
び金属間化合物Ｉを排出する。その後、凝固体Ｓをヒー
タ１１及び／又はバーナ１２によって加熱再溶解し、溶
融状態でルツボ１０から排出する。これにより、残湯，
残湯が混入した金属間化合物Ｉ及び精製されたアルミニ
ウム材の３種類の合金が得られる。
界面に排出される不純物元素や金属間化合物Ｉは、撹拌
子３０によって生じた溶湯Ｍの流れに乗って界面から離
間し、溶湯Ｍに拡散する。撹拌子３０の回転には、不純
物元素及び晶出した金属間化合物Ｉを溶湯Ｍに拡散させ
るために最低限の周速が必要である。しかし、周速を大
きくとりすぎると、回転によって発生する渦が大きくな
り、アルミニウムの酸化が進行し歩留りの低下を引き起
こすだけでなく、溶湯Ｍの飛散によって安全面及び操業
面での問題が生じる。したがって、撹拌子３０の回転速
度は羽根３１の外周速で１〜８ｍ／秒の範囲が適当であ
り、且つ羽根３１を一方向に回転させることが好まし
い。凝固体Ｓが所定の量に成長したとき、冷媒２１の供
給を止め、撹拌子３０の回転を停止させる。次いで、モ
ータ３５を回転させて撹拌子３０をルツボ１０から取り
出し、直ちに炉全体を傾動させることによって溶湯Ｍ及
び金属間化合物Ｉを排出する。その後、凝固体Ｓをヒー
タ１１及び／又はバーナ１２によって加熱再溶解し、溶
融状態でルツボ１０から排出する。これにより、残湯，
残湯が混入した金属間化合物Ｉ及び精製されたアルミニ
ウム材の３種類の合金が得られる。
【００１１】精製されたアルミニウム材及び残湯中のＦ
ｅ，Ｍｎ濃度は、初期の溶湯ＭにおけるＦｅ，Ｍｎ濃度
よりも低くなっている。すなわち、溶湯Ｍに含まれてい
たＦｅ，Ｍｎ等は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化
合物として分離される。得られた３種類の合金に含まれ
る不純物元素の濃度は、羽根３１の外周速，凝固体Ｓの
凝固速度等によってコントロールされる。側壁を介した
冷却を採用するとき、図２に示すように冷却体２０をル
ツボ１０の側壁上部に配置する。冷却体２０は、内部が
空洞になっており、下部開口から送り込まれた冷媒２１
が上部開口から排出される。この場合、溶湯Ｍが側方か
ら冷却されるため、ルツボ１０の側壁に沿って凝固体Ｓ
が成長する。この凝固体Ｓと溶湯Ｍとの界面において溶
湯Ｍを効率よく流動させるため、垂直方向に延びた羽根
３１を備えた撹拌子３０を使用する。溶湯Ｍの温度制御
は、図１の場合と同様にヒータ１１及び／又はバーナ１
２で行われる。
ｅ，Ｍｎ濃度は、初期の溶湯ＭにおけるＦｅ，Ｍｎ濃度
よりも低くなっている。すなわち、溶湯Ｍに含まれてい
たＦｅ，Ｍｎ等は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化
合物として分離される。得られた３種類の合金に含まれ
る不純物元素の濃度は、羽根３１の外周速，凝固体Ｓの
凝固速度等によってコントロールされる。側壁を介した
冷却を採用するとき、図２に示すように冷却体２０をル
ツボ１０の側壁上部に配置する。冷却体２０は、内部が
空洞になっており、下部開口から送り込まれた冷媒２１
が上部開口から排出される。この場合、溶湯Ｍが側方か
ら冷却されるため、ルツボ１０の側壁に沿って凝固体Ｓ
が成長する。この凝固体Ｓと溶湯Ｍとの界面において溶
湯Ｍを効率よく流動させるため、垂直方向に延びた羽根
３１を備えた撹拌子３０を使用する。溶湯Ｍの温度制御
は、図１の場合と同様にヒータ１１及び／又はバーナ１
２で行われる。
【００１２】
実施例１：内径４００ｍｍ及び高さ８００ｍｍの黒鉛製
ルツボ１０を図１に示す精製装置に装着し、アルミニウ
ム溶湯を精製した。撹拌子３０としては、直径２００ｍ
ｍの黒鉛製羽根３１を備えたものを使用した。Ｓｉ８重
量％，Ｆｅ０．８重量％，Ｃｕ３重量％及びＭｎ０．４
重量％を含むアルミニウムスクラップ原料の溶湯１５０
ｋｇをルツボ１０に装入し、撹拌子３０をルツボ１０の
底から５０ｍｍの高さに設定し、羽根３１の先端部にお
ける周速２ｍ／秒で撹拌子３０を回転させた。冷媒２１
として冷却空気を使用し、操業全期間を通して３ｍ3 ／
分の一定流量で供給した。
ルツボ１０を図１に示す精製装置に装着し、アルミニウ
ム溶湯を精製した。撹拌子３０としては、直径２００ｍ
ｍの黒鉛製羽根３１を備えたものを使用した。Ｓｉ８重
量％，Ｆｅ０．８重量％，Ｃｕ３重量％及びＭｎ０．４
重量％を含むアルミニウムスクラップ原料の溶湯１５０
ｋｇをルツボ１０に装入し、撹拌子３０をルツボ１０の
底から５０ｍｍの高さに設定し、羽根３１の先端部にお
ける周速２ｍ／秒で撹拌子３０を回転させた。冷媒２１
として冷却空気を使用し、操業全期間を通して３ｍ3 ／
分の一定流量で供給した。
【００１３】アルミニウム溶湯Ｍは、平均凝固速度５０
ｍｍ／時で凝固した。凝固がアルミニウム全量の３５％
に達した時点で、冷却及び撹拌子３０の回転を中止し、
操業を終了した。そして、ルツボ１０から撹拌子３０を
取り出し、直ちにルツボ１０を傾動して、不純物が濃縮
した残湯を晶出した金属間化合物と共に排出した。凝固
体Ｓ、すなわち精製されたアルミニウム及び残湯の不純
物濃度を、表１に示す。また、アルミニウムを含む金属
間化合物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が４．
５ｋｇであった。
ｍｍ／時で凝固した。凝固がアルミニウム全量の３５％
に達した時点で、冷却及び撹拌子３０の回転を中止し、
操業を終了した。そして、ルツボ１０から撹拌子３０を
取り出し、直ちにルツボ１０を傾動して、不純物が濃縮
した残湯を晶出した金属間化合物と共に排出した。凝固
体Ｓ、すなわち精製されたアルミニウム及び残湯の不純
物濃度を、表１に示す。また、アルミニウムを含む金属
間化合物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が４．
５ｋｇであった。
【表１】
【００１４】実施例２：実施例１と同じ装置及び同じ操
業条件下で、不純物濃度が異なるアルミニウム原料溶湯
を精製した。使用した原料溶湯は、不純物濃度がＳｉ
６．５重量％．Ｆｅ０．８重量％，Ｃｕ２．９重量％及
びＭｎ０．１重量％であった。そこで、Ｍｎとして１．
２ｋｇ相当のアルミ合金を添加することにより、Ｍｎ濃
度を０．９重量％に、Ｍｎ／Ｆｅ比を１．１に調整し
た。凝固体がアルミニウム全量の４０％に至った時点
で、冷却及び撹拌を中止し、ルツボ１０から撹拌子３０
を取り出し、直ちにルツボ１０を傾動して残湯及び金属
間化合物を排出した。精製されたアルミニウム及び残湯
の不純物濃度を、表２に示す。得られた凝固体の重量
は、６０ｋｇであった。アルミニウムを含む金属間化合
物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が５．１ｋｇ
であった。
業条件下で、不純物濃度が異なるアルミニウム原料溶湯
を精製した。使用した原料溶湯は、不純物濃度がＳｉ
６．５重量％．Ｆｅ０．８重量％，Ｃｕ２．９重量％及
びＭｎ０．１重量％であった。そこで、Ｍｎとして１．
２ｋｇ相当のアルミ合金を添加することにより、Ｍｎ濃
度を０．９重量％に、Ｍｎ／Ｆｅ比を１．１に調整し
た。凝固体がアルミニウム全量の４０％に至った時点
で、冷却及び撹拌を中止し、ルツボ１０から撹拌子３０
を取り出し、直ちにルツボ１０を傾動して残湯及び金属
間化合物を排出した。精製されたアルミニウム及び残湯
の不純物濃度を、表２に示す。得られた凝固体の重量
は、６０ｋｇであった。アルミニウムを含む金属間化合
物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が５．１ｋｇ
であった。
【表２】
【００１５】実施例３：実施例１と同じ精製装置を使用
し、羽根３１の先端における周速を３．５ｍ／秒にして
撹拌子３０を回転させながら、実施例１と同じ原料を精
製した。凝固量が３５％に達した時点で、冷却及び撹拌
を中止し、ルツボ１０から撹拌子３０を取り出し、直ち
に残湯及び金属間化合物と共に排出した。得られた凝固
体Ｓ及び残湯は、表３に示す不純物濃度をもっていた。
この結果を実施例１と比較すると、撹拌強度を大きくす
ることにより凝固体Ｓの純度が向上し、その分だけ残湯
のＦｅ，Ｍｎを除く純度が悪化していることが判る。こ
のことから、撹拌強度が精錬効率に大きな影響を与えて
いることが確認される。
し、羽根３１の先端における周速を３．５ｍ／秒にして
撹拌子３０を回転させながら、実施例１と同じ原料を精
製した。凝固量が３５％に達した時点で、冷却及び撹拌
を中止し、ルツボ１０から撹拌子３０を取り出し、直ち
に残湯及び金属間化合物と共に排出した。得られた凝固
体Ｓ及び残湯は、表３に示す不純物濃度をもっていた。
この結果を実施例１と比較すると、撹拌強度を大きくす
ることにより凝固体Ｓの純度が向上し、その分だけ残湯
のＦｅ，Ｍｎを除く純度が悪化していることが判る。こ
のことから、撹拌強度が精錬効率に大きな影響を与えて
いることが確認される。
【表３】
【００１６】実施例４：内径４００ｍｍ及び高さ８００
ｍｍの黒鉛製ルツボ１０を図２に示す精製装置に装着
し、直径１５０ｍｍの黒鉛製羽根３１を備えた撹拌子３
０を使用した。実施例１と同じ不純物濃度をもつアルミ
ニウムスクラップの原料溶湯１５０ｋｇをルツボ１０に
装入し、撹拌子３０をルツボ１０の底から１００ｍｍの
高さに設定した。羽根３１の先端部における周速を２ｍ
／秒に設定して撹拌子３０を回転させながら、操業全期
間を通じて流量６ｍ3 ／分で冷却空気を供給した。この
ときの凝固速度は６０ｍｍ／時であった。凝固がアルミ
ニウム全量の３５％に達した時点で、冷却及び撹拌を中
止し、ルツボ１０から撹拌子３０を取り出し、直ちに残
湯及び金属間化合物と共に排出した。得られた凝固体
Ｓ、すなわち精製されたアルミニウムの重量は５３ｋｇ
であった。凝固体及び残湯は、表４に示す不純物濃度を
もっていた。この結果を実施例１と比較すると、凝固体
の純度が落ちている。これは、実施例４の凝固速度が実
施例１よりも１０ｍｍ／時だけ早いことに原因があるも
のと考えられ、凝固速度の調整により凝固体の純度が調
整されることを示す。なお、アルミニウムを含む金属間
化合物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が４．４
ｋｇであった。
ｍｍの黒鉛製ルツボ１０を図２に示す精製装置に装着
し、直径１５０ｍｍの黒鉛製羽根３１を備えた撹拌子３
０を使用した。実施例１と同じ不純物濃度をもつアルミ
ニウムスクラップの原料溶湯１５０ｋｇをルツボ１０に
装入し、撹拌子３０をルツボ１０の底から１００ｍｍの
高さに設定した。羽根３１の先端部における周速を２ｍ
／秒に設定して撹拌子３０を回転させながら、操業全期
間を通じて流量６ｍ3 ／分で冷却空気を供給した。この
ときの凝固速度は６０ｍｍ／時であった。凝固がアルミ
ニウム全量の３５％に達した時点で、冷却及び撹拌を中
止し、ルツボ１０から撹拌子３０を取り出し、直ちに残
湯及び金属間化合物と共に排出した。得られた凝固体
Ｓ、すなわち精製されたアルミニウムの重量は５３ｋｇ
であった。凝固体及び残湯は、表４に示す不純物濃度を
もっていた。この結果を実施例１と比較すると、凝固体
の純度が落ちている。これは、実施例４の凝固速度が実
施例１よりも１０ｍｍ／時だけ早いことに原因があるも
のと考えられ、凝固速度の調整により凝固体の純度が調
整されることを示す。なお、アルミニウムを含む金属間
化合物は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系で、重量が４．４
ｋｇであった。
【表４】
【００１７】実施例３及び４を勘案するとき、撹拌子３
０の回転速度及び／又は凝固速度を調整することによっ
て、需要に応じた２種類のアルミニウム合金が得られる
が判る。なお、実施例１〜４では、１回の精製工程でア
ルミニウム原料溶湯を処理している。しかい、本発明は
これに拘束されるものではなく、各種純度のアルミニウ
ム材料が得られるように複数の精製工程を組み合わせる
ことも可能である。
０の回転速度及び／又は凝固速度を調整することによっ
て、需要に応じた２種類のアルミニウム合金が得られる
が判る。なお、実施例１〜４では、１回の精製工程でア
ルミニウム原料溶湯を処理している。しかい、本発明は
これに拘束されるものではなく、各種純度のアルミニウ
ム材料が得られるように複数の精製工程を組み合わせる
ことも可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、初晶が金属間化合物である組成をもつアルミニウム
スクラップの溶湯を偏析凝固させアルミニウムを精製す
るとき、アルミニウム溶湯を撹拌することによってＡｌ
−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出する不純
物元素を凝固界面から分離し、凝固体側に不純物含有量
が減少した純度の良い精製アルミニウムを得ている。ま
た、撹拌子の回転速度及び凝固速度を調整することによ
って、目標とする２種類の製品を一度の精製工程で得る
ことができる。更に、溶湯組成の調整により、精製部は
勿論、不純物が濃縮する残湯部においてもＦｅ，Ｍｎ濃
度を低下させた製品が得られる。
は、初晶が金属間化合物である組成をもつアルミニウム
スクラップの溶湯を偏析凝固させアルミニウムを精製す
るとき、アルミニウム溶湯を撹拌することによってＡｌ
−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出する不純
物元素を凝固界面から分離し、凝固体側に不純物含有量
が減少した純度の良い精製アルミニウムを得ている。ま
た、撹拌子の回転速度及び凝固速度を調整することによ
って、目標とする２種類の製品を一度の精製工程で得る
ことができる。更に、溶湯組成の調整により、精製部は
勿論、不純物が濃縮する残湯部においてもＦｅ，Ｍｎ濃
度を低下させた製品が得られる。
【図１】 容器底部から冷却する方式の精製装置
【図２】 容器側壁から冷却する方式の精製装置
Ｍ：アルミニウム溶湯 Ｓ：凝固体 Ｉ：晶出した
金属間化合物 １０：ルツボ（容器） １１：ヒータ １２：バー
ナ ２０：冷却体 ２１：冷媒 ３０：撹拌子 ３１：羽根
金属間化合物 １０：ルツボ（容器） １１：ヒータ １２：バー
ナ ２０：冷却体 ２１：冷媒 ３０：撹拌子 ３１：羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 高明 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原工場内 (72)発明者 渡辺 寛 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 株式会社日軽技研内 (72)発明者 藤池 瑞芳 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 株式会社日軽技研内
Claims (8)
- 【請求項１】 金属間化合物が初晶として晶出する組成
をもつアルミニウムスクラップの溶湯を底部に冷却体が
設けられた容器に収容し、前記溶湯をアルミニウムの融
点以上に保持し、撹拌子で撹拌しながら前記冷却体で前
記溶湯を冷却することによって純度が前記溶湯より高い
アルミニウムを固体として成長させ、且つ該凝固体の近
傍で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を
前記撹拌子の撹拌作用で前記溶湯中に浮上拡散させるこ
とを特徴とするアルミニウムスクラップの精製方法。 - 【請求項２】 金属間化合物が初晶として晶出する組成
をもつアルミニウムスクラップの溶湯を側部に冷却体が
設けられた容器に収容し、前記溶湯をアルミニウムの融
点以上に保持し、撹拌子で撹拌しながら前記冷却体で前
記溶湯を冷却することによって純度が前記溶湯より高い
アルミニウムを凝固体として成長させ、且つ該凝固体の
近傍で晶出するＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物
を前記撹拌子の下向きの撹拌作用で前記容器の底部に沈
降させることを特徴とするアルミニウムスクラップの精
製方法。 - 【請求項３】 溶湯中のＦｅ，Ｍｎ濃度よりも凝固体及
び不純物濃縮液中のＦｅ，Ｍｎ濃度が低い請求項１又は
２記載の精製方法。 - 【請求項４】 溶湯中のＦｅ濃度が０．５重量％を超
え、凝固体中のＦｅ濃度が０．５重量％以下である請求
項１〜３の何れかに記載の精製方法。 - 【請求項５】 溶湯に含まれる不純物のうち、ＭｎとＦ
ｅとのＭｎ／Ｆｅ比が０．２〜２である請求項１〜４の
何れかに記載の精製方法。 - 【請求項６】 溶湯に含まれる不純物のうち、Ｓｉが２
〜１０重量％である請求項１〜５の何れかに記載の精製
方法。 - 【請求項７】 Ｍｎ／Ｆｅ比が０．２〜２及びＳｉ濃度
が２〜１０重量％となるように、Ｍｎ源及びＳｉ源を溶
湯に添加する請求項１〜６の何れかに記載の精製方法。 - 【請求項８】 外周速が１〜８ｍ／秒となるように、溶
湯中で撹拌子の羽根を一方向に回転させる請求項１〜７
の何れかに記載の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8848393A JPH06299265A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8848393A JPH06299265A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299265A true JPH06299265A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13944048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8848393A Pending JPH06299265A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299265A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1000456C2 (nl) * | 1995-05-31 | 1996-12-03 | Hoogovens Aluminium Bv | Werkwijze voor het raffineren van een aluminium schrootsmelt, en aluminium legering uit geraffineerd aluminium schroot. |
| JP2007529625A (ja) * | 2004-03-19 | 2007-10-25 | コラス、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップ | 溶融金属の精製方法 |
| JP2009542901A (ja) * | 2006-07-07 | 2009-12-03 | アレリス、スウィッツァーランド、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | アルミニウムのような金属母液から精製された金属を分離精製する方法および装置 |
| CN102899507A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-30 | 河南中孚实业股份有限公司 | 大容量精铝偏析炉提纯装置 |
| CN104630480A (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | 林州市林丰铝电有限责任公司 | 一种铝屑回收工艺 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP8848393A patent/JPH06299265A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1000456C2 (nl) * | 1995-05-31 | 1996-12-03 | Hoogovens Aluminium Bv | Werkwijze voor het raffineren van een aluminium schrootsmelt, en aluminium legering uit geraffineerd aluminium schroot. |
| EP0745693A1 (en) * | 1995-05-31 | 1996-12-04 | Hoogovens Aluminium Bv | Method of refining a melt of aluminium scrap melt and aluminium alloy obtained from the refined melt |
| US5741348A (en) * | 1995-05-31 | 1998-04-21 | Hoogovens Aluminium Bv | Method for refining an aluminium scrap smelt |
| JP2007529625A (ja) * | 2004-03-19 | 2007-10-25 | コラス、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップ | 溶融金属の精製方法 |
| JP2009542901A (ja) * | 2006-07-07 | 2009-12-03 | アレリス、スウィッツァーランド、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | アルミニウムのような金属母液から精製された金属を分離精製する方法および装置 |
| CN102899507A (zh) * | 2012-09-27 | 2013-01-30 | 河南中孚实业股份有限公司 | 大容量精铝偏析炉提纯装置 |
| CN104630480A (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-20 | 林州市林丰铝电有限责任公司 | 一种铝屑回收工艺 |
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