JPH06504320A - 回転アーク炉内のスラグの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転アーク炉内のスラグの処理方法 本発明は、金属を含有するスラグを高温で処理し、この金属を回収する方法に関 する。

特に、本発明は、回転もしくは振動炉内の金属特にアルミニウムを含有するスラ グを処理し、この金属を回収する方法に関する。

前述の説明では、アルミニウムのみが特別にあげられている。アルミニウムバス の頭頂に浮かぶドロスからこの特別な金属を回収することが、実際に、本発明の 方法の最も重要な適用の一つであるならば、ここに説明され、請求される発明が この金属の回収のみに限定されるものと解釈されるべきではなく、実際には他の 金属の回収にも有用である。

アルミナの電解還元により生成したアルミニウムを、通常「保持炉」と呼ばれる 炉内に移動し、ここで、金属を積層工程または他の処理工程に移動する前に、溶 融状態に保持する。

このような保持の間、「ドロス」と呼ばれるアルミニウム及びアルミナの泡状の 混合物が、溶融金属の表面に形成される。

この様にして造られるドロスは、溶融金属バスの５％まで表れ、５０％のオーダ ーで、相当量のアルミニウムを含み、明白な経済的理由で、回収を行なうことは 、当然非常に興味あることである。通例、この回収は、高温で炉内のドロスを処 理することによって実行され得る。

この目的のために、数々の炉が考案されており、現にアルミニウムプラントに使 用されている。出願人の知るところでは、現存する炉は、石油またはガス操作バ ーナーまたはプラズマトーチで加熱される。

炉内のドロスを、このドロスに含有されるアルミニウムの回収の目的で加熱する ための石油またはガスバーナーの使用には、アルミニウムの回収パーセントを増 加するために、塩フラックスの添加を必要とするという重大な欠点がある。

プラズマトーチの使用は、１９９０年４月２０日に公布された、アルカン　イン ターナショナル社のカナダ国特許第１゜２５５．９１４号公報に示唆されている ように、上述の欠点を克服し得る。実際にプラズマトーチの使用は、炉内を高温 にせしめ、このため、塩フラックスの添加の必要性を避けられる。しかしながら 、プラズマトーチの使用は、水で冷却されるというトーチの構造に起因する重大 な欠点を有する。実際に、水漏れの場合、激しい爆発が起こり得、重大な事故に なる。

上記カナダ国特許第１，２５５．９１４号公報には、非移動アークモード（ｎｏ ｎ−ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ　ａｒｃｍｏｄｅ）でプラズマトーチを操作するこ とが実質的に示唆されている。しかしながら、明細書第６頁には、ある環境下で 、アークが移動されるモードでプラズマトーチを操作することが可能であること が示唆されている。しかしながら、この特許は、このようなアーク移動をどのよ うにして低減して実行するのか、またはこのことからどのような利点が得られる のかを説明していない。

どちらの場合も、いずれにしても、プラズマトーチの使用には水冷が必要であり 、この使用にはこの欠点が伴う。

本発明の目的は、金属特にアルミニウムを含むドロスを処理し、このドロス中に 含まれる金属を回収するための新規の方法であって、上述の欠点をすべて克服し 得る方法を提供することにある。

特に、本発明の目的は、回転または振動炉内の金属を含むドロスを処理する方法 であって、塩フラックスを必要としないので現存の方法よりも汚染が非常に少な く、また、プラズマトーチの使用の際に必要となる相当量の高価なプラズマガス が不要であるため非常に経済的である方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、金属を含むドロスを処理する方法であって、水を用いた冷 却を必要とする部品を使用せず、このため水漏れの場合のどのような爆発の危険 もないので現存の方法よりも非常に安全である方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、金属を含むドロスを処理する方法であって、一方で は、加熱は、実質的に対流よりもよりもむしろ放射により行われ、他方では、ト ーチの水冷、またはバーナーを使用した際の相当量の燃焼ガスの炉からの排気に よる熱損失がないために、プラズマトーチを用いた方法を含む既知の全ての方法 よりも十分である方法を提供することにある。

金属を含むドロスを処理してこのドロス内に含まれる金属を回収する本発明の方 法は、 処理されるべきドロスを回転炉または振動炉内に導入する工程、 このドロスを炉内でアルミニウムの融点以上の温度に加熱する工程、ドロスを加 熱している間、炉を回転または振動し、ドロス内に含まれる金属の分離を促進す る工程、ドロスから分離された金属を炉から除去する工程及びその後炉から残り のドロスを除去する工程を含む。

本発明によれば、この方法は、使用される炉が放射アーク炉であり、２つの対向 する電極を有し、この電極間で電気アークが発生し、維持され所望の熱が得られ るという有利な特徴を有する。

本発明の好ましい態様によれば、使用される放射アーク炉は、長手の水平な軸を 有し、この長手軸方向に上記２つの電池が配列される。炉の回転または振動は、 その数が１分間に１ないし２０であり得、好ましくは約１０であり、前記軸の付 近で行なわれる。

この回転または振動は、連続的または間欠的に行なわれる。

本発明の他の好ましい態様によれば、使用される電極は、グラファイトからなり 、炉の長手軸の両端に設けられ、この電極が腐食したとき一方から他方へ移動で きるようになっている。実際には、このことが本発明に使用される炉の構造を作 るもので、この構造は、金属業者に良（知られたマズイエール（Ｍａｚｉｅｒｅ ｓ）型放射アーク炉に非常に良く似ている。

炉の長手軸に沿ってアークを固定化するために、少なくとも１つの電極は小さな 軸方向の穴を具備し、この穴を通して、プラズマガス例えばアルゴン、窒素、水 素、メタン、−酸化炭素、または二酸化炭素または空気を注入し得る。理解し得 るように、本発明の方法は、放射アーク炉を利用するものであり、この炉は、最 小限の任意量のプラズマガスを必要とするもので、プラズマトーチによって加熱 される従来の炉とは区別され、注入されたプラズマガスの量は、非常に高くなけ ればならない。

使用される炉は、放射アーク炉であり、ドロスの加熱は、放射によって直接達成 され、このことは、トーチから排気される熱プラズマガスと接触することにより ドロスを加熱する、プラズマトーチを利用した従来の炉と区別される。

２つの電極例えばグラファイト電極間でアークが形成されるとき、水冷を全く必 要としない。

ここに示すように、本発明の方法は、回転または振動型の放射アーク炉を利用す る。この放射アーク炉は、好ましくは内部チャンバーを有し、このチャンバーは 、一般的に、卵形の形状であり、その長い方の軸（以下、長手軸という）は、水 平である。もちろんこの炉は、この炉を回転または振動せしめる手段を好ましく はこの長手軸の周りに具備する。

異なる型の回転型放射アーク炉は、すでに作られており、冶金分野で現在使用さ れている。このような炉の一例として、発明者の名をとってマズイエールと名付 けられた放射アーク炉があげられる。この炉は、この特別な場合には、卵型の代 ワリに円筒系のチャンバーを有する。このチャンバーの一端は、出入り口が処理 されるべき物質を導入するかまたは除去せしめる。この炉はまた、その両端の一 方または他方の低い方へ、この炉を傾ける手段を具備する。

炉の各端には、水平軸方向に配列された電極がある。これらの電極は、チャンバ ー内部に置かれた電極端を有し、互いに向き合うようになっている。２つの電極 間の距離は、自ずと知られた調整手段で自在に調整され得、この手段は自動化さ れ、選択された作用条件の動作としてアークの長さを調整するようになっている 。

本発明によれば、使用される電極は、好ましくはグラファイトからなるが、他の 材料を実際に用いることもできる。グラファイトを用いることの主な利点は、こ の材料が非常に耐性がよく、このため、電極に増加された寿命を与え、電極交換 のために炉を停止する期間を低減せしめる。

本発明の非常に特に有利な態様によれば、電極は、軸方向の穴を具備し、この穴 を通して、プラズマガスを、炉の長手軸に同軸方向に吹く稀薄なスチーム状にし て注入することができる。このブラスマガスの有用性は、アークを固定化するこ と及びアークが軸方向に炉の中はどまで延びることを確実にすることである。こ のプラズマガスストリームはまた、炉が始動したとき、電極間にアークを形成す るために用いられる。

使用されるプラズマガスは、アルゴン、窒素、水素、メタン、−酸化炭素、また は二酸化炭素または空気またはそれらの混合物から構成される。特定のガスの選 択は、回収されるべき金属が同時に別な処理に供される場合に、いくつかの興味 を有する。

本発明のドロスの処理方法は、処理されるべきドロスを炉のチャンバー内部に導 入することによって開始される。その後、電極を、既知の電気接続手段を有する 電源に接続し、電源を有する電極間にアークを形成することにより加熱する。

前述したように、電極間のアークの形成は、電極の１つもしくは好ましくは両方 に設けられた軸方向の穴を通してチャンバー内へガスストリームを注入すること により促進され、このガスストリームは、高圧で吹き出され、炉の回転軸上のア ークの整列を十分に持続する。

電極端間に延びるアークは、形成されるとすぐに、ドロスを放射により約１００ ０℃の温度まで加熱する。加熱を始めると、この軸の周りの炉の回転または振動 が同時に始まる。

この回転または振動の数は、所望の処理温度に達したとき、１分間に１ないし２ ０回であるが、好ましくは１分間に約１０回である。理解し得るように、炉を十 分に回転することよりもむしろその軸の周囲で振動するだけでよい。

炉内の操作及び処理の他の条件は、特に本発明の方法の場合、カナダ国特許第１ ，２５５，９１４号公報に記載されていることと実質的に同様である。

処理が完了するとすぐに、回転を停止し、同様に加熱を停止する。次に、炉の出 入り口を開け、出入り口付近におかれた電極を後ろへ移動し、開口端の方を下向 きにして炉を傾けて液状の金属を注ぎ出す。この回収は単に注ぐことによって行 なわれる。回収が終了したとき、ドロスの残余は、自ずと知られるように回収し 得る。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年５月Ｕ日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．金属を含有するドロスを処理し、該ドロス内に含まれる金属を回収する方法 であって、 処理されるべきドロスを、長手軸を有する回転または振動炉内に導入する工程、 前記炉内のドロスを処理されるべき前記金属の融点を越える温度に加熱する工程 、 ドロスを加熱する間に、炉を回転または振動し、ドロスからの金属の分離を促進 する工程、 ドロスから分離された金属を炉から除去する工程、及びその後、炉からドロスの 残余を除去する工程を具備する方法において、 使用される前記炉は、２つの電極を含む放射アーク炉であり、前記電極間に電気 アークを形成し、所望の加熱を供給せしめることを特徴とする方法。
2. ２．使用される前記放射アーク炉は、水平な長手軸を有し、前記電極の少なくと も１個はこの長手軸方向に配列され、前記炉の回転または震動は前記長手軸の周 りで行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．前記の両方の電極は、同様の長手軸方向に配列されることを特徴とする請求 項２に記載の方法。
4. ４．前記電極の少なくとも１個は、軸方向の穴を具備し、この穴を通してプラズ マガスが注入され、長手軸に沿ってアークが固定化される請求項３に記載の方法 。
5. ５．前記注入されたプラズマガスは、Ａｒ、Ｎ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２ 、空気、またはその混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項３ に記載の方法。
6. ６．前記炉に使用される電極はグラファイトからなる請求項１に記載の方法。
7. ７．前記炉の回転または振動は、連続的に行われることを特徴とする請求項１な いし６のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．前記炉の回転または振動は、間欠的に行われることを特徴とする請求項１な いし９のいずれか１項に記載の方法。
9. ９．使用される前記炉は、マズィエール（Ｍａｚｉｅｒｅｓ）型の放射アーク炉 であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．処理される前記ドロスは、アルミニウムドロスデあり、回収されるべき金 属は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に 記載の方法。