JPH068471B2

JPH068471B2 - 金属の精製方法

Info

Publication number: JPH068471B2
Application number: JP1049537A
Authority: JP
Inventors: 良達大塚; 繁美谷本; 一雄豊田
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH02228432A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は金属の精製方法に関し、さらに詳しくいえ
ば、偏析凝固の原理を利用して共晶不純物を含むアルミ
ニウム、ケイ素、マグネシウム、鉛、亜鉛等の金属か
ら、共晶不純物の含有量を元の金属よりも少なくし、高
純度の金属を製造する方法に関する。

この明細書において、「共晶不純物」という語は、精製
すべき金属と共晶を呈する不純物をいうものとする。

従来の技術と発明の課題この種金属の精製方法として、精製用溶湯保持槽内に入
れられた共晶不純物を含む溶融金属中に回転冷却体を浸
漬し、回転冷却体内に冷却流体を供給しつつこの冷却体
を回転させてその周面により純度の高い精製金属を晶出
させる方法が知られている（特公昭６１−３３８５号参
照）。この方法では、冷却体周面への凝固速度が遅いほ
ど、晶出した金属の純度が高くなることが判っている。
ところで、冷却体周面の温度が精製すべき金属の融点よ
りも低い冷却体を、精製すべき溶融金属中に浸漬する
と、その周面への凝固速度が大きくなり、その結果晶出
した金属の純度が低くなるという問題がある。

また、冷却体の周面に晶出した精製金属の回収方法とし
ては、従来、回動自在の掻落とし爪により掻落とす方法
が知られている（特公昭６１−４７８８９号参照）。し
かしながら、この方法では、晶出した精製金属塊の外径
が小さい場合に、掻き落とし爪の先端がととかず、回収
できないという問題がある。また、精製金属の冷却体周
面への付着力が大きい場合には、掻き落とし爪の回転力
を大きくしなければ回収できず、この回転力を大きくす
ると冷却体が破損するおそれがある。しかも、冷却体は
黒鉛、セラミックスなどで形成されているため、衝撃に
対する強度は小さく、上記破損が起こりやすい。特に、
冷却体が中空回転軸の下端にねじ止めされている場合
（特開昭６０−１９０５３２号参照）、ねじ止め部での
破損が著しくなる。また、１度の回収作業において冷却
体が破損することはなくても、冷却体を繰返し使用して
いると、作業時の衝撃に起因して疲労により冷却体の寿
命が短くなるという問題がある。

この発明の目的は、上記問題を解決した金属の精製方法
を提供することにある。

課題を解決するための手段この発明による金属の精製方法は、精製用溶湯保持槽内
に入れられた共晶不純物を含む溶融金属中に回転冷却体
を浸漬し、回転冷却体内に冷却流体を供給しつつこの冷
却体を回転させてその周面により純度の高い精製金属を
晶出させる第１工程と、周面に所定量の精製金属を晶出
させた後冷却体内への冷却流体の供給を停止し、この冷
却体を精製金属回収用溶湯保持槽内に移動させてこの溶
湯保持槽内で加熱することにより精製金属塊を溶解して
冷却体から回収するとともに、冷却体の周面を精製すべ
き金属の融点以上の温度に保持する第２工程とを含み、
第２工程の後、周面から精製金属塊が回収されるととも
に周面が精製すべき金属の融点以上の温度に保持されて
いる冷却体を再び精製用溶湯保持槽内の溶融金属中に浸
漬して上記第１工程と同様な作業を行うことを特徴とす
るものである。

上記第２工程において、精製金属回収用溶湯保持槽内で
の精製金属塊の回収のさいには、冷却体を回転させてお
くのが好ましい。遠心力により、冷却体の周面から剥離
し易くなるからである。精製金属塊の回収のさいは、そ
の全てを溶解しなくても、冷却体の形状によっては一部
が溶解すれば冷却体から抜け落ちる。精製金属回収用溶
湯保持槽で回収された精製金属は、溶融状態でこの溶湯
保持槽内に溜められ、所定量に達すると、直接あるいは
保温炉を経て鋳造装置に送られ、所望のスラブやビレッ
トが形成される。

作用第２工程における精製金属の回収は、これを溶解するこ
とによって行うので、従来の掻き落とし爪による掻き落
としの場合のように、冷却体に衝撃は加わらず、冷却体
が破損するおそれはない。しかも、寿命も長くなる。ま
た、第２工程終了後、再び第１工程を実施するさいに精
製すべき溶融金属中に浸漬される冷却体は、第２工程で
精製すべき溶融金属の融点以上の温度に加熱されている
ので、この工程における周面への凝固速度が遅くなり、
晶出した金属の純度は高くなる。

実施例以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明において、左右は第２図および第３図
の左右をいうものとする。

図面は高純度アルミニウムの製造装置を示し、中央に４
つの精製金属回収用るつぼ(1)が並べられ、その左右両
側に、それぞれ４つの精製用るつぼ(2A)(3A)が並べられ
ている。左側の精製用るつぼ(2A)の列を第１るつぼ列
(2)、右側の精製用るつぼ(3A)の列を第２るつぼ列(3)と
いうものとする。隣り合う回収用るつぼ(1)どうし間の
間隔および精製用るつぼ(2A)(3A)どうし間の間隔は、等
しくなっている。隣り合う回収用るつぼ(1)どうしは、
上端部において連結樋(4)によって互いに連通状に接続
され、一端の回収用るつぼ(1)の上端部に溶湯供給樋(5)
が取付けられ、他端のるつぼ(1)の上端部に溶湯排出樋
(6)が取付けられている。両るつぼ列(2)(3)における隣
り合う精製用るつぼ(2A)(3A)どうしは、それぞれ上端部
において連結樋(7)によって互いに連通状に接続され、
一端の精製用るつぼ(2A)(3A)の上端部に図示しない溶解
炉から供給されるアルミニウム溶湯をうけるための受け
樋(8)が取付けられ、他端の精製用るつぼ(2A)(3A)の上
端部に溶湯排出樋(9)が取付けられている。図示は省略
したが、回収用るつぼ(1)および精製用るつぼ(2A)(3A)
は、加熱炉内に配置されており、るつぼ(1)(2A)(3A)内
の溶湯はるつぼ(1)(2A)(3A)の外側から加熱されるよう
になっている。

るつぼ(1)(2A)(3A)の上方には、回転冷却体(10A)(11A)
が４つずつ左右２列に並んで配置されている。左側の回
転冷却体(10A)の列を第１冷却体列(10)、右側の回転冷
却体(11A)の列を第２冷却体列(11)というものとする。
各列(10)(11)における隣り合う回転冷却体(10A)(11A)間
の間隔は、隣り合う回収用るつぼ(1)どうしおよび精製
用るつぼ(2A)(3A)間の間隔と等しくなっている。また、
左右の冷却体列(10)(11)どうしの間隔は、回収用るつぼ
(1)の列と第１および第２るつぼ列(2)(3)との間隔と等
しくなっている。冷却体(10A)(11A)は、上下方向および
左右方向に移動自在であり、すべての冷却体(10A)(11A)
が上下、左右の同方向に移動するようになっている。回
転冷却体(10A)(11A)は黒鉛、セラミックスなどから形成
されており、中空回転軸(12)の下端に取付けられてい
る。中空回転軸(12)内には冷却流体供給管（図示略）が
配置され、この供給管を通して回転冷却体(11A)内に冷
却流体が送り込まれるようになっている。

以下、アルミニウムの精製方法について説明する。

回収用るつぼ(1)内には、回収される高純度アルミニウ
ムと同等の純度のアルミニウム溶湯(20)が入れられ、７
２０℃に加熱保持されている。溶湯炉で溶解されたＦ
ｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇなどの共晶不純物を含む精製すべ
きアルミニウム溶湯(30)は各精製用るつぼ(2A)(3A)に送
り込まれ、６６０℃に加熱保持されている。各精製用る
つぼ(2A)(3A)内の溶湯量が所定量に達した後、第１冷却
体列(10)の回転冷却体(10A)をそれぞれ第１るつぼ列(2)
の精製用るつぼ(2A)内のアルミニウム溶湯(30)中に浸漬
する。このとき第２冷却体列(11)の回転冷却体(11A)も
下降し、回収用るつぼ(1)内の高純度アルミニウム溶湯
(20)内に浸漬される。そして、第１冷却体列(10)の回転
冷却体(10A)内に中空回転軸(12)から冷却流体を供給し
つつこれらの冷却体(10A)を回転させる。すると、偏析
凝固の原理により回転冷却体(10A)の周面に高純度アル
ミニウム(A)が晶出する（第２図参照）。すなわち、ま
ず平滑な凝固面を有する高純度の初晶アルミニウムが晶
出する。共晶不純物は液相中に排出されて凝固界面近傍
の液相中に共晶不純物の不純物濃化層が形成される。回
転冷却体(10A)が回転していると、上記不純物濃化層と
他の大部分の液相との攪拌混合が効果的に行われ、上記
不純物濃化層中の共晶不純物が液相全体に分散させられ
て不純物濃化層の厚さが薄くなり、この部分での温度勾
配が大きくなる。この状態で凝固を進行させると、冷却
体(10A)の周面に元のアルミニウムよりもはるかに高純
度のアルミニウム塊(A)が得られる。冷却体(10A)の周面
に所定量の高純度アルミニウム(A)が晶出すれば、第１
冷却体列(10)の冷却体(10A)を第２冷却体列(11)の冷却
体(11A)とともに上昇させる。

第２冷却体列(11)の冷却体(11A)は、回収用るつぼ(1)内
の高純度アルミニウム溶湯(20)により精製用るつぼ(2A)
(3A)内の精製すべきアルミニウム溶湯(30)の融点以上の
温度に加熱保持されている。そこで、第１冷却体列(10)
および第２冷却体列(11)をそれぞれ右方に移動させ、第
１冷却体列(10)を回収用るつぼ(1)列の上方に、第２冷
却体列(11)を第２るつぼ列(3)の上方にそれぞれ移動さ
せる。その後、第１冷却体列(10)および第２冷却体列(1
1)の冷却体(10A)(11A)を同時に下降させ、第１冷却体列
(10)の冷却体(10A)を回収用るつぼ(1)内の高純度アルミ
ニウム溶湯(20)内に浸漬して回転させるとともに、第２
冷却体列(11)の冷却体(11A)を右側るつぼ列(3)の精製用
るつぼ(3A)内の精製すべきアルミニウム溶湯(30)内に浸
漬して回転させる（第３図参照）。回収用るつぼ(1)内
の高純度アルミニウム溶湯(20)は７２０℃に加熱保持さ
れているので、冷却体(10A)の周面に晶出した高純度ア
ルミニウム塊(A)は徐々溶融し、完全に溶融する前に周
面から剥離して回収される。一方、精製用るつぼ(3A)内
に浸漬させた冷却体(11A)の周面には、上述した第１冷
却体列(10)の冷却体(10A)と同様に、高純度の精製アル
ミニウム塊(A)が晶出する。この場合、精製すべきアル
ミニウム溶湯(30)中に浸漬される冷却体(11A)は、回収
用るつぼ(1)内で予め精製すべきアルミニウム溶湯(30)
の融点以上の温度に加熱されているので、この冷却体(1
1A)の周面への凝固速度が大きくなり、晶出したアルミ
ニウム(A)の純度は一層高くなる。

上記において、回収用および精製用とも複数のるつぼが
用いられているが、これに代えて、大きな槽を複数の区
画に区分し、その各区画を溶湯保持槽としてもよい。こ
の場合、各区画間の隔壁に連通口を形成しておく。

次に、この発明のさらに具体的な実施例について説明す
る。

精製用るつぼ(2A)(3A)内にＦｅ０．０８重量％、Ｓｉ
０．０６重量％を含む精製すべきアルミニウム溶湯(30)
を入れて６６０℃に加熱保持しておく。回収用るつぼ
(1)内には高純度アルミニウム溶湯(20)を入れて７２０
℃に加熱保持しておく。回転冷却体(10A)(11A)として、
最大径部分の外径が１５０mmであるものを使用する。そ
して、第２冷却体列(11)の冷却体(11A)を回収用るつぼ
(1)内の高純度アルミニウム溶湯(20)中に１０分間浸漬
し、その周面が６６５℃になったときに冷却体(11A)を
上昇させ、第２精製用るつぼ列(3)の精製用るつぼ(3A)
内に浸漬した。そして、冷却体(11A)の内部に冷却流体
を供給しながら、４００rpmで回転させて周面に高純度
アルミニウムを晶出させた。この操作を１０分間行った
後、冷却体(11A)を上昇させ、回収用るつぼ(1)とは別の
るつぼで、高純度アルミニウムを回収した。この高純度
アルミニウム中の平均不純物濃度を測定したところ、Ｆ
ｅ０．０１１重量％、Ｓｉ０．０１０％であった。

他方、冷却体の周面の温度を５００℃とした他は、上記
と同様にして、第２精製用るつぼ列(3)の精製用るつぼ
(3A)内において冷却体の周面に高純度アルミニウムを晶
出させた。この高純度アルミニウム中の平均不純物濃度
を測定したところ、Ｆｅ０．０１２重量％、Ｓｉ０．０
１４重量％であった。

発明の効果この発明の金属の精製方法によれば、回転冷却体の周面
に晶出した精製高純度金属塊の回収は、これを溶解する
ことにより行うものであるから、塊の大小にかかわら
ず、確実に回収することができる。また、回収時、回転
冷却体には衝撃は加わらないので、冷却体が破損するこ
とはなく、寿命ものびる。さらに、精製高純度金属の回
収時に、回転冷却体の周面が精製すべき金属の融点以上
の温度に加熱されているので、その次工程においてこの
冷却体の周面に高純度金属を晶出させると、その純度
は、予め加熱していない冷却体を用いた場合よりも高純
度になる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図はこの発明の方
法を実施する装置の全体構成を示す斜視図、第２図およ
び第３図はそれぞれ途中の工程を示す横断面図である。 (1)…回収用るつぼ（回収用溶湯保持槽）、(2A)(3A)…
精製用るつぼ（精製用溶湯保持槽）、(10A)(11A)…回転
冷却体、(20)…高純度アルミニウム溶湯、(30)…精製す
べきアルミニウム溶湯。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】精製用溶湯保持槽内に入れられた共晶不純
物を含む溶融金属中に回転冷却体を浸漬し、回転冷却体
内に冷却流体を供給しつつこの冷却体を回転させてその
周面により純度の高い精製金属を晶出させる第１工程
と、周面に所定量の精製金属を晶出させた後冷却体内へ
の冷却流体の供給を停止し、この冷却体を精製金属回収
用溶湯保持槽内に移動させてこの溶湯保持槽内で加熱す
ることにより精製金属塊を溶解して冷却体から回収する
とともに、冷却体の周面を精製すべき金属の融点以上の
温度に保持する第２工程とを含み、第２工程の後、周面
から精製金属塊が回収されるとともに周面が精製すべき
金属の融点以上の温度に保持されている冷却体を再び精
製用溶湯保持槽内の溶融金属中に浸漬して上記第１工程
と同様な作業を行うことを特徴とする金属の精製方法。