JPH07166259A

JPH07166259A - Ａｌスクラップの精製方法

Info

Publication number: JPH07166259A
Application number: JP31032693A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Komata; 利仁小又; Hideaki Kudo; 秀明工藤; Takayuki Saotome; 貴之五月女; Mitsuhiro Otaki; 光弘大瀧
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【構成】容器１にＡｌスクラップ溶湯を収容し、該溶
湯の液相線以下でかつ固相線以上の温度まで該溶湯のほ
ぼ全域を２０℃／ｍｉｎ以下の速度で冷却させてＡｌ晶
出物を発生させ、次いで下方に凸型の押し固め板３を容
器１の上部から下降させて、Ａｌ晶出物の集積体５と濃
化液相４とを形成し、次いで押し固め板３の下部面に対
し２〜１５ＭＰａの圧力に相当する荷重を押し固め板３
に付与することで押し固めたＡｌ晶出物を残りの濃化液
相４から分離して回収するＡｌスクラップの精製方法。【効果】Ａｌスクラップ中の不純物を効率良く除去で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＡｌスクラップの精製方
法に関し、特にブレージングシートスクラップからの結
晶分離法によるＳｉの除去に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のＡｌ材料の需要増大は同時にＡｌ
スクラップ量の増大も招き、資源保護と環境保護の観点
からそのリサイクルの必要性が叫ばれつつある。一般に
Ａｌスクラップは合金組成毎に区別されて収集されると
は限らず、また収集されたＡｌスクラップから合金組成
が異なるものを仕分ける作業もコストの観点からあまり
行われていないのが現状である。またＡｌ製ラジエータ
を構成するブレージングシートのように、クラッド材で
あるためその分離が容易ではないものもある。従来この
ような理由から再生Ａｌは有害な不純物が多く含まれた
ままの低級Ａｌ材として再利用される場合が多く、Ａｌ
資源の有効なリサイクルがなされていたとはいえなかっ
た。また、価値の高い再生Ａｌ材を得るための精製処理
は現状ではその精製コストが高く、実用的ではなかっ
た。

【０００３】ところでＡｌの精製方法として結晶分離法
（偏析法ともいう）が知られ、これを利用したＡｌの精
製方法が種々提案されている。結晶分離法の原理自体は
既に周知技術となって久しく、この方法は２種以上の成
分を含む金属の溶湯を冷却していった際、初期に発生す
る晶出物を分離することで純度の高い金属を得る、とい
うものである。例えばＡｌ−Ｓｉ合金の場合、冷却させ
ると該Ａｌ−Ｓｉ合金より純度が高いＡｌ結晶が晶出す
る。そこでこの晶出物を分離すれば当初のＡｌ−Ｓｉ合
金より純度が高いＡｌが得られる、というわけである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】Ａｌ溶湯を冷却させて
発生したＡｌ晶出物を分離する、という結晶分離法を利
用したＡｌの精製方法として例えば特公昭50-20536、特
開昭58-167733 、特開昭58-181834 等が開示されてい
る。これらの方法は何れも、容器に収容したＡｌ溶湯中
に発生したＡｌ晶出物が該容器下部に沈積した後、図４
に示すように底面部が平らな押し固め板１６で沈積体１
８を圧搾して、沈積体１８の内部に取り込まれている濃
化液相を絞り出すように押し固めて、そして沈積体１８
が固まってなる鋳塊を該容器１４から取り出すというも
のである。

【０００５】しかしここで開示された方法においては精
製すべきＡｌ材料は主にＡｌが９９．５ｗｔ％以上の純
Ａｌ系の地金であり、ブレージングシートスクラップの
ようにＳｉが数ｗｔ％含有したＡｌスクラップが対象で
はない。上記従来の方法でＳｉ濃度が高いＡｌスクラッ
プを精製しようとすると、高濃度のＳｉのためにＡｌ晶
出物はデンドライト状になる傾向が強くなり、図４のよ
うに圧搾してもデンドライト間隙や結晶粒間に捕捉され
た濃化液相の排出が十分でなかった。このため該Ａｌ晶
出物を押し固めてもＳｉの除去が不十分になっていた。
このように、上記開示された精製方法は、ブレージング
シートスクラップのようにＳｉを数ｗｔ％含有したＡｌ
スクラップの精製に対しては不向きな方法であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる状況に鑑
み、鋭意研究を行った結果なされたもので、その目的
は、結晶分離法を利用したＡｌスクラップの精製方法に
おいて、特にブレージングシートスクラップのようにＳ
ｉを数ｗｔ％含有したＡｌスクラップの効率的な精製方
法を提供することにある。

【０００７】即ち、請求項１記載の発明は、容器にＡｌ
スクラップからなる溶湯を収容し、該溶湯の液相線以下
でかつ固相線以上の温度まで該溶湯のほぼ全域を冷却さ
せてＡｌ晶出物を発生させた後、前記容器の上部から押
し固め板を下降させることで該押し固め板の下部面と該
容器底部との間に該Ａｌ晶出物の集積体を形成し、更に
該押し固め板に荷重を付与することで前記Ａｌ晶出物の
集積体を押し固め、次いで押し固めた前記Ａｌ晶出物の
集積体を残りの液相部分から分離して回収するＡｌスク
ラップの精製方法において、該溶湯の冷却速度が２０℃
／ｍｉｎ以下の速度で、該押し固め板に付与する荷重が
該押し固め板の水平断面に対し単位面積あたり２〜１５
ＭＰａの圧力に相当する荷重で、かつ該押し固め板の下
部面が下降させる方向に凸型形状であることを特徴とす
るＡｌスクラップの精製方法である。

【０００８】前記凸型形状が、錐体、錐台体または略半
球状であることが請求項２記載の発明である。また請求
項１または２記載の発明において、前記押し固め板の下
部面に、該押し固め板の側面に至る排出溝が形成されて
いることが請求項３記載の発明の特徴である。そして特
に、請求項１記載の発明において、前記押し固め板の下
部面の形状が、該容器の水平面中央部に中心軸を有する
錐体、錐台体または略半球状であって、更に該下部面
に、排出溝が該下部面の最下位置から該押し固め板の側
面部分に放射状に形成されていることを特徴とするのが
請求項４記載のＡｌスクラップの精製方法である。

【０００９】

【作用】本発明のＡｌスクラップの精製方法について、
例としてＡｌ−Ｓｉ合金を処理すべきＡｌスクラップと
して説明する。液相線温度以上に加熱したＡｌスクラッ
プからなる溶湯を容器に入れ、この溶湯を液相線温度以
下でかつ固相線温度以上に冷却すればＡｌ晶出物が発生
する。このＡｌ晶出物は冷却前の当初の溶湯よりＳｉ量
が少なくなったものである。一方まだ溶湯状態である残
りの溶湯は、冷却前の溶湯よりＳｉ量が多い濃化液相に
なっている。この状態で押し固め板を下降させれば、押
し固め板の下部面と該容器底部との間にＡｌ晶出物が集
積し、一方押し固め板の上方には濃化液相が残ることに
なる。

【００１０】しかし押し固め板の上方にある濃化液相の
他に、デンドライト間隙や結晶粒間に取り込まれた状態
で濃化液相がＡｌ晶出物の集積体の中にも残存してい
る。この集積体を圧搾すれば、即ち押し固め板に荷重を
付与すれば、集積体中に取り込まれた濃化液相を前記集
積体の外に絞り出すように排出させることができる。こ
の際、集積体の中に残存していた濃化液相は押し固め板
の側面部分と該容器の内壁との間隙から該押し固め板の
上方に排出する。

【００１１】しかして本発明では、図１に示すように押
し固め板３の下部面の形状が該押し固め板を下降させる
方向に凸型形状であるのは、集積体の中に残存していた
濃化液相が押し固め板の側面部分と該容器の内壁との間
隙に移動しやすくさせるためである。図３（Ａ）は集積
体の中に残存していた濃化液相が排出される様子を示し
た説明図である。図中の矢印は集積体１２の中に残存し
ている濃化液相が押し固め板１０の側面の部分と容器８
の内壁との間隙に移動してくる様子を示すものである。
また押し固め板の下部面の凸型形状としては、錐体、錐
台体または略球状が有効である。

【００１２】図２は押し固め板を水平方向下方から見た
図で、押し固め板６の下部面に、押し固め板６の側面に
至る排出溝７を形成すれば、押し固め板６に荷重を付与
した際、効率良く濃化液相が押し固め板６の側面部分と
該容器の内壁との間隙に移動するようになるため望まし
い。この場合、図３（Ｂ）に示すように濃化液相が押し
固め板１０’の下部面に設けた排出溝１３を通り、濃化
液相の排出がより容易になる。

【００１３】特に押し固め板の下部面が該容器水平面の
中心部分に中心軸を有する錐体、錐台体または略球状で
あって、更に該下部面の最下位置から湯排出用溝が該押
し固め板の側面部分に放射状に形成されている場合、濃
化液相が排出しやすくなり望ましい。図２は、押し固め
板６の下部面の形状が円錐台で、排出溝７が放射状に形
成された一例である。

【００１４】また押し固め板に付与する荷重として、そ
の荷重の値を該押し固め板の水平断面の面積で割った値
（以下この値を圧搾圧力と称する）が２〜１５ＭＰａに
なるようにすることが望ましい。それは次の理由によ
る。

【００１５】前記圧搾圧力が大きくなる程Ａｌ晶出物の
集積体が圧縮されるため、集積体中に取り込まれた濃化
液相の排出が促進される。しかし圧搾圧力が２ＭＰａ未
満に相当する荷重を押し固め板に付与しても、デンドラ
イト間隙や結晶粒間に存在する濃化液相の排出が十分に
はならず、一方１５ＭＰａを越えても濃化液相の排出効
果の向上は望めない。

【００１６】該溶湯のほぼ全域をほぼ２０℃／ｍｉｎ以
下の速度に制御しながら冷却することによって、該溶湯
を全体に渡りほぼ均一に冷却させることができる。該溶
湯がほぼ均一に冷却すれば、Ａｌ晶出物が該溶湯中に均
一に発生する。従って該溶湯中のＡｌ晶出物の存在に偏
りが少なくなり、押し固め板を下降させてＡｌ晶出物の
集積体を形成する際、濃化液相が容易に排出されるよう
になる。こうして形成した前記集積体の中に取り込まれ
た濃化液相の量は少なく、この集積体を押し固め板の上
方に残る濃化液相から分離すれば、より高純度な再生Ａ
ｌが得られる。

【００１７】押し固めたＡｌ晶出物の集積体を押し固め
板の上方に残る濃化液相から分離するには、例えば押し
固め板の上方に残る濃化液相が凝固する前に該濃化液相
を容器から取り出してからＡｌ晶出物の集積体を室温ま
で冷し、そして鋳塊となったＡｌ晶出物の集積体を容器
から取り出す方法等がある。

【００１８】押し固め板を容器内部で下降させることに
よって、なるべく多くのＡｌ晶出物が押し固め板の下部
面と該容器底部との間に集積されるようになることが望
ましい。このためには押し固め板は容器の垂直断面に対
し、その全面をなるべく覆う形状のものがよい。但し、
濃化液相が該押し固め板の上方に容易に移動できるよう
に押し固め板と容器の側面は十分な間隙が必要になる。
或いは前記間隙以外にも、押し固め板に１個または複数
個の貫通孔を設けることによっても、濃化液相の移動は
容易になる。押し固め板の材質は、なるべくＡｌ溶湯と
反応しにくいものが望ましく、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄、黒鉛等のセラミック、或いはステンレス、Ｔ
ｉ合金等に離型材を塗布したもの等が有効である。

【００１９】

【実施例】

実施例１本発明例のＡｌスクラップの精製方法を図１、２、５を
参照しながら具体的に説明する。ここでは精製処理を施
すＡｌスクラップ溶湯としてＪＩＳ規格のＡ３００３
（芯材）の両側にＡ４３４３（ろう材）が芯材に対して
１５％の厚さでクラッドされたブレージングシートを選
んだ。これを溶解させたものは、Ａｌ−３ｗｔ％Ｓｉ−
０．９ｗｔ％Ｍｎになり、液相線温度は約６４０．１
℃、共晶線温度は約５７７℃であった。

【００２０】さて上記Ａｌスクラップ溶湯（温度６６０
℃）５０ｋｇを、図１のように内径３００ｍｍ、高さ５
００ｍｍの円筒型の黒鉛製の容器１にいれ、該容器１の
周囲に配置したヒータ（図示していない）を調整して、
該スクラップ溶湯を５℃／ｍｉｎの速度で緩やかに冷却
させた。使用した押し固め板３（黒鉛製）の下部面の形
状は円錐台で、図５に示すθがθ＝３０°（Ｎｏ１）、
６０°（Ｎｏ２）、９０°（Ｎｏ３、比較例）の３種類
のもので排出溝がないものを使用した。ここでＮｏ３
（θ＝９０°）の押し固め板は平板である。またＮｏ
１、Ｎｏ２の押し固め板の下部面の形状は円錐台で、頂
上部２１は何れも円形で径２５ｍｍである。そして温度
が６２７．２℃になった時点で、Ａｌスクラップ溶湯上
部から押し固め板３（６４０℃に加熱してある）をゆっ
くり下降させた。この際押し固め板３は該容器１の底部
まで到達せず、該押し固め板３と該容器１の底部との間
に存在するＡｌ晶出物の集積体５により該押し固め板３
は停止した。

【００２１】該押し固め板３が停止した時点で、該押し
固め板３に荷重を付与して圧搾を行った（その荷重の値
を押し固め板の水平断面積（径２９０ｍｍの円の面積）
で割った値（圧搾圧力）を種々変えて圧搾を行った）。
前記荷重を付与したまま２分間保持した後、該押し固め
板３を引き上げ、容器１を傾けて濃化液相４を排出し
た。その後、容器１を室温まで冷却させた。

【００２２】容器１を室温まで冷却することで集積体５
は凝固した。この集積体５が凝固した部分を容器１から
取り出して、重量測定をすると共にＳｉの含有率を化学
分析によって測定した。測定したＳｉ含有率を当初の３
ｗｔ％から引き、その値を３ｗｔ％で割り更に１００を
掛けた値を純化率（単位％）と称し、それらの結果と圧
搾圧力（単位ＭＰａ）の値をグラフにして示すと図６の
ようになった。

【００２３】実施例２実施例１で用いた下部面が円錐台の形状の押し固め板
（図５に示すθがθ＝３０°）に図２に示すように排出
溝７（８本）を設けた押し固め板を使用した以外は実施
例１と同様である。実施例１と同様に調べた純化率と圧
搾圧力の値を図６に併記する（Ｎｏ４）。

【００２４】図６を見ると、圧搾圧力が高い程、高い純
化率になり、圧搾圧力は２ＭＰａ以上が望ましいことが
判る。また下部面が平らな押し固め板を用いたＮｏ１に
比べ、θが３０°、６０°の場合（Ｎｏ２、３）は何れ
も純化率が高くなっていた。更に排出溝を設けたＮｏ４
は特に純化率が高くなっていた。

【００２５】

【効果】以上説明したように本発明のＡｌスクラップの
精製方法は、Ａｌスクラップ中に含まれるＳｉ等の不純
物を効率的に除去できるため、ブレージングシート等の
Ａｌスクラップを効率的に再生し、Ａｌ資源の有効利用
を促す等、工業上の貢献は顕著なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＡｌスクラップの精製処理の途中図で
ある。

【図２】実施例の押し固め板の一例で、水平方向下方か
らみた図である。

【図３】本発明のＡｌスクラップの精製処理の途中図
で、（Ａ）は排出溝無し、（Ｂ）は排出溝有りの押し固
め板を用いた場合の圧搾途中を示す説明図である。

【図４】従来のＡｌスクラップの精製処理の途中図で、
圧搾途中を示す説明図である。

【図５】実施例における押し固め板を示す説明図であ
る。

【図６】実施例における圧搾圧力と純化率との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１容器２棒３押し固め板４濃化液相５集積体６押し固め板７排出溝８、８’ 容器９、９’ 棒１０、１０’押し固め板１１、１１’濃化液相１２、１２’集積体１３排出溝１４容器１５棒１６押し固め板１７濃化液相１８沈積体１９棒２０押し固め板２１頂上部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大瀧光弘東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器にＡｌスクラップからなる溶湯を収
容し、該溶湯の液相線以下でかつ固相線以上の温度まで
該溶湯のほぼ全域を冷却させてＡｌ晶出物を発生させた
後、前記容器の上部から押し固め板を下降させることで
該押し固め板の下部面と該容器底部との間に該Ａｌ晶出
物の集積体を形成し、更に該押し固め板に荷重を付与す
ることで前記Ａｌ晶出物の集積体を押し固め、次いで押
し固めた前記Ａｌ晶出物の集積体を残りの液相部分から
分離して回収するＡｌスクラップの精製方法において、
該溶湯の冷却速度が２０℃／ｍｉｎ以下の速度で、該押
し固め板に付与する荷重が該押し固め板の水平断面に対
し単位面積あたり２〜１５ＭＰａの圧力に相当する荷重
で、かつ該押し固め板の下部面が下降させる方向に凸型
形状であることを特徴とするＡｌスクラップの精製方
法。
【請求項２】前記押し固め板の下部面の形状が錐体、
錐台体または略半球状であることを特徴とする請求項１
記載のＡｌスクラップの精製方法。
【請求項３】前記押し固め板の下部面に、該押し固め
板の側面に至る排出溝が形成されていることを特徴とす
る請求項１または２記載のＡｌスクラップの精製方法。
【請求項４】前記押し固め板の下部面の形状が、該容
器の水平面中央部に中心軸を有する錐体、錐台体または
略半球状であって、該押し固め板の下部面に、排出溝が
該下部面の最下位置から該押し固め板の側面部分に放射
状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＡ
ｌスクラップの精製方法。