JPH07197138A - 軽金属から成る混合物の処理方法及び装置 - Google Patents

軽金属から成る混合物の処理方法及び装置

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JPH07197138A
JPH07197138A JP6271899A JP27189994A JPH07197138A JP H07197138 A JPH07197138 A JP H07197138A JP 6271899 A JP6271899 A JP 6271899A JP 27189994 A JP27189994 A JP 27189994A JP H07197138 A JPH07197138 A JP H07197138A
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aluminum
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ベルント・コス
Harald Marhold
ハラルト・マールホルト
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    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理の後に続く金属除去過程において高い分
離率を得るのを可能にする、軽金属の金属相と少なくと
も１つの非金属相とから成る微細混合物の処理方法を提
供する。 【構成】 少なくとも１つの軽金属と軽金属の少なくと
も１つの酸化物特にスラグ又はかすから合金される少な
くとも１つの非金属相との混合物を処理し、続いて金属
相を分離する。このため混合物、スラグ又はかす及び場
合によつては添加物が、装入物２を形成しながら処理容
器１２へ入れられ、最高３８０℃過熱され、両方の相が
運動により分散されるか又は分散状態に保持され、それ
から次の処理のために設定されるパラメータを持つ均質
化された装入物が取出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの軽金
属特にアルミニウム又はこの金属の合金と、この金属の
少なくとも１つの酸化物又は酸化物化合物、場合によつ
ては１つ又は複数の別の物質例えば塩又は塩混合物特に
アルミニウム又はアルミニウム合金の製造、加工及び回
取収際生ずるスラグ又はかすから形成される少なくとも
１つの非金属相とから成る混合物を、高い温度で処理
し、続いて場合によつては非金属相の成分を少なくとも
一部分離しながら非金属相から金属相を取得又は分離す
る、軽金属から成る混合物の処理方法に関する。
【０００２】、更に本発明は、少なくとも１つの軽金属
特にアルミニウム又はこの金属の合金と、この合属の少
なくとも１つの酸化物又は酸化物化合物、場合によつて
は１つ又は複数の別の物質例えば塩又は塩混合物特にア
ルミニウム又はアルミニウム合金の製造、加工及び回収
の際生ずるスラグ又はかすから形成される少なくとも１
つの非金属相とから成る混合物を、高い温度で処理し、
続いて場合によつては非金属相の成分を少なくとも一部
分離しながら非金属相から金属相を取得又は分離するた
め、混合物又はスラグ及び場合によつては添加物を入れ
かつ形成されて均質化された装入物を取出すため少なく
とも１つの開口を持つ処理容器を含んでいる、軽金属か
ら成る混合物の処理装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】軽金属特にアルミニウム及びアルミニウ
ム合金の取得、回収、加工等のためのほぼすべての方法
では、例えばスラグ、かす混合物等のような屑物質がし
ばしば多量に生じ、これらの屑材料は非金属相のほかに
まだ金属を場合によつては高い割合で含んでいる。軽金
属は酸素及び窒素に対して高い新和性を持ち、従つて特
に空気中で溶融技術及び再溶融技術的方法を適用すると
高融点の酸化物及び窒化物を形成し、金属相と非金属相
又は反応生成物との間の比重の差は小さい。界面張力に
関連して、軽金属の上述した化学的及び物理的性質によ
り、金属相が混合物中に溶融状態で存在していても、非
金属相と金属相との分離は困難であり、大抵の場合必要
な程度には行われない。しかし金属の回収又は屑物質の
金属除去は、経済的に重要であるのみならず、生態学的
視点及びますます厳しくなる環境法律の順守も強く前面
に出て来ている。
【０００４】スラグ及びかすのような混合物から金属を
相分離又は回収するため、既に多数の方法及び装置が提
案され、記載されている。これらの方法及び装置は、大
体において微細に分布した金属又は溶融状態における微
滴を大きい集合体に凝結させて、一緒にして取出すこと
に基いている。
【０００５】このため混合物の撹拌により金属粒子を凝
結させることが公知である。撹拌は撹拌手段によつて行
うか、又は回転する容器内で行うことができる。例えば
欧州特許出願公開第３２２２０７号明細書から公知の方
法では、かすを冷えた状態で入れられている回転容器
が、プラズマバーナにより金属の溶融温度以上の温度に
加熱される。その際凝集する金属は筒壁にある取出し穴
を通して取出され、大体において非金属相は工具により
容器壁からかき取られる。米国特許第４９９７４７６号
明細書及び英国特許出願公開第２２２８０１４号明細書
に記載されている別の方法では、垂直な軸線の周りに回
転する容器が、プラズマバーナにより加熱可能であり、
入れられたかすの長い処理時間後、容器の傾倒により溶
融金属の取出しが可能になる。例えば溶融したアルミニ
ウムを高温のかすから押出すことも試みられた（米国特
許出願公開第４５７６３３２号明細書）。ほば連続の動
作及び不連続の動作を伴う遠心分離方法も公知である。
しかしこのような遠心分離方法及び装置は、金属相と非
金属相との間の比重の差が大抵は極めて小さく、従つて
遠心分離のため特別な動作を必要とする、という問題を
含んでいる。
【０００６】軽金属を含む少なくとも１つの非金属相か
ら軽金属の金属相を分離するためこれまで開発されたす
べての方法における共通な欠点は、分離又は金属除去が
必要な高い程度に行われないので、高い集積費を伴う生
態学上の問題や残渣の経済的なリサイクルの可能性が未
解決のままなことである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、処理
の後に続く金属除去過程において高い分離率を得るのを
可能にする、軽金属の金属相と少なくとも１つの非金属
相とから成る微細混合物の処理方法を提供することであ
る。更に本発明の課題は、金属相と非金属相とから成る
微細混合物を高い金属除去率を持つ後続過程のために処
理できる装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】最初にあげた種類の方法
において、この課題を解決するため本発明により、混合
物、スラグ又はかす及び場合によつては添加物を、装入
物を形成しながら処理容器へ入れ、この装入物へ熱エネ
ルギを供給して、これを最高３８０℃だけ過熱し、即ち
金属相の溶融温度とこの溶融温度より３８０℃だけ高い
温度との間にある温度へもたらし、装入物中に僅かな相
違を持つ温度分布を設定し、運動させることにより装入
物の相を分散させるか分散状態に保ち、それから次の方
法のために設定されるパラメータを持つ均質化された装
入物を、処理容器から砕解装置へ入れ、金属相の分離を
行う。最初にあげた種類の装置において、更にこの課題
を解決するため本発明によれば、処理容器が、装入物用
収容空間内に、装入物を動かすか循環させるか又は混合
する手段を持ち、駆動手段によつて動かされる。
【０００９】
【発明の効果】本発朋により得られる利点は、ほぼ完全
な金属除去を行うことができるように、相混合物が次の
砕解のために処理されることである。その際溶融再溶融
又は溶融精製のような冶金過程から生ずるスラグやかす
等を、暖かいか又は半分暖かい状態で、従つてこの過程
から直接生ずるスラグ又はかすを装入し、金属が酸化す
るか又は窒素と反応することのないようにすることが可
能である。処理容器内の装入物へ、切削屑、研削粉末又
はやすり掛け粉末や特に非金属相に混合した微小片金属
屑のような別の添加物も入れることができる。次の砕解
過程のために必要な場合、装入物へ熱エネルギを供給す
ることが重要であるが、過熱は最高３８０℃であるよう
にする。なぜならばそれより高い温度は、混合物の粘さ
及び金属相の挙動に不利な影響を及ぼすからである。装
入物全体において金属相と非金属相との相互作用のため
に同じ条件を設定するため、僅かな相違を持つできるだ
け均一な温度分布が、行われる運動により両方の相を均
質に分散させるか又は分散状態に保つために必要であ
る。当業者の先入観に反して驚くべきことに、両方の相
が分散されて存在する均質化された装入物が、著しくよ
くかつ容易に速やかに砕解可能であることがわかつた。
その理由はまだ完全に解明されていないが、衝撃により
行われる運動によつて、非金属粒子の間の間隙が増大せ
しめられ、従つて装入物の内部気孔率が高められると共
に、間隙の増大が界面強力に打勝つ際最も微細な金属粒
子が凝結して小滴になり、それにより均質化される装入
物において、後に続く金属相のほぼ完全な分離のために
特に有利な条件が生ずるものと考えられる。
【００１０】装入物を形成するため、非金属混合物を持
つ金属屑及び添加物例えば融剤を処理容器へ入れ、また
装入物へ熱エネルギを供給すると、有利である。それに
より後続の砕解過程のために特に有利なパラメータを装
入物に設定することが、簡単に可能になる。その際熱エ
ネルギの供給は、公知のようにバーナによるか又は熱放
射により行うことができる。しかし金属相の溶融温度よ
り少なくとも５℃なるべく１００ないし２００℃特に約
２００℃高い温度に装入物を設定するのがよい。なぜな
らばこれらの温度及び均一な温度分布では、特によい均
質化条件が与えられるからである。
【００１１】保護ガス中で装入物を高い温度特に金属相
の溶融温度より高い温度に保つと、非金属成分の形成が
著しく少なくなり、次の砕解過程における金属収量が高
まる。
【００１２】複数の溶融個所から混合物を集め、特に加
熱されない砕解装置への経済的な充填のために、均質な
装入物を少量ずつ処理容器から取出すと特に有利なこと
がわかつた。
【００１３】本発明による装置は、装入物の運動がこの
装入物を砕解するか又は砕解状態に保ち、更に均質化す
るという利点を有する。その非金属個別粒子がほぐさ
れ、金属粒子が間隙に集まり、それにより次の砕解が著
しく有利にかつ効果的に行われる。その際装入物が、毎
分５ないし４０特に約１５回転の回転数を持つ運動手段
又は処理容器の回転によつて、特に衝撃による運動を受
けると、均質化される混合物を設定するのに特に有利な
条件が得られることがわかつた。その際処理容器がその
縦軸線の周りに回転可能であるが又は水平軸線の周りに
傾倒可能であり、装入物がバーナにより加熱可能である
と、特に簡単かつ有利である。しかも収容空間内の加熱
される放射面による熱放射によるか又は高い金属含有量
のため装入物を誘導加熱することも可能で、それにより
金属相を凝結して小滴にするのが容易になる。容器壁は
耐熱合金から形成できるが、装入物の温度平衡のために
は、大体において軽金属の酸化物から成る内張りが有利
である。特に後続の金属除去のため混合物の均質化処理
の際有利な材料流れのために、縦軸線の周りに回転可能
な処理容器か、ほぼ水平な傾倒軸受の周りに、処理容器
の開口が上方へ向くほぼ垂直な軸線位置まで揺動可能
で、補助装置により供給を受け、それから回転軸線のほ
ば水平な位置で装入物内に、次の過程のために所望の物
質パラメータ及び温度パラメータが設定され、それから
均質化された混合物がほば下方へ取出され、なるべく直
接に金属除去装置へ入れられると、有利なことがわかつ
た。このような処理装置は、かさばつた運搬手段を必要
としないので、こじんまりした構造と経済的な運転とい
う利点を持つている。
【００１４】
【実施例】実施例を示す図面により本発明を以下に説明
する。図１において処理容器１２は断面で示され、装入
物２用収容空間１１の内張り１３を持つている。内張り
１３は回転軸線の方向に突起を持つことができるか、又
は装入物２を運動させる撹拌装置（図示せず）が収容空
間１１へ入れられる。軸受４により処理容器１２はその
縦軸線の周りに回転可能であり、傾倒軸頚５により処理
容器１２はその開口を上方へ調節され（破線で示す）、
例えばホツパ３を通して例えばかすを供給される。傾倒
軸頚５は、基礎Ａ上に支持される架台１４に設けられて
いる。例えば混合物の金属除去用遠心分離装置１０も基
礎Ａにより保持され、導入装置により制御される導入を
行うことができる。
【００１５】実験により、本発明による方法又は装置の
効果が証明された。
【００１６】実験１ 円形の装入開口及び取出し開口を持ち回転及び揺動可能
な内径７００ｍｍのほぼ球状の均質化装置が使用され、
この均質化装置は５０ｍｍの絶縁素地とその内側に設け
られる７０ｍｍの高アルミナ耐火材料層とから成る内張
りを備えていた。更に内張りへそれぞれ４つの往復素子
が２列埋込まれ、これらの素子の間隔の半分だけ回転方
向にずれていた。
【００１７】約７０％の金属を含むＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉの
かす４０ｋｇが装入された。装入の際のかすの温度は６
２０±２０℃、均質化装置の温度は約８００℃であつ
た。天然ガス−酸素バーナにより温度が８５０℃まで上
昇せしめられ、その際均質化装置の回転により均一な組
成及び温度分布が得られた。この過程の期間は８分であ
つた。この時間のほば３分の２後、装入物へ０．０５ｋ
ｇの塩混合物が添加された。このように処理されたかす
がそれから均質化装置から取出され、砕解装置へ直接入
れられて処理された。９４％の金属収量が生じ、遠心分
離により得られた金属環は９９．２％の純度（金属含有
量）を持つていた。（静的な前処理のみで）均質化装置
でかすを処理しない比較実験に対し、５％の金属収率増
大と、９７．７％から９９．２％への軽金属合金の純度
上昇が行われた。
【００１８】実験２ 実験装置及び方法は実験１と同じであつた。装入材料と
して、マグネシウム中間合金用溶融過程のかすが使用さ
れた。しかし得られる軽金属又は軽金属合金をマグネシ
ウム含有量の低い合金用過程において更に処理する必要
があつたので、機械加工過程からの屑として生じた４ｋ
ｇの純アルミニウム切削屑がかすに添加され、混合物が
処理された。こうして得られた混合物が続いて処理容器
から取出され、砕解装置へ供給された。得られた軽金属
の純度は９９．４％、金属の収率は９５％であつた。
【００１９】実験３ ２０００ｍｍの最大内径と２５００ｍｍの長さを持つ回
転及び揺動可能な梨状の均質化装置が使用され、この均
質化装置は３０ｍｍの厚さの絶縁板とその内側に設けら
れる１７０ｍｍの高アルミナ耐火材料層とから成る内張
りを持つていた。更に内張りへそれぞれ６つの往復素子
が４列埋込まれ、素子の間隔のそれぞれ１／３だけ回転
方向にずれていた。それにより、使用される材料の極め
て有効な混合が行われた。往復素子を使用しないと、金
属相及び非金属相の不利な部分的金属除去が行われる。
６２０±２０℃の温度及び約６５％のアルミニウム含有
量を持つ９９．７％アルミニウム用溶融過程のかす７５
０ｋｇが装入された。天然ガス−酸素バーナを使用して
温度が８６０℃に上昇せしめられた。この方法段階の期
間は２５分であつた。処理容器から装入物を取出して砕
解装置へ入れる直前に、１．６ｋｇの融剤が添加され
た。得られた金属の収率は９７％で、これは静的処理方
法に対して９％の上昇であつた。得られたアルミニウム
の純度は９９．３％、静的処理におけるアルミニウム含
有量は９８．４％であつた。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理装置の要部を切断した側面図である。
【図２】処理装置の平面図である。
【符号の説明】
１ 処理装置 ２ 装入物 ３ 補助装置 ５ 傾倒軸頚 ９ 供給装置 １０ 砕解装置 １１ 収容空間 １２ 処理容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント・コス オーストリア国レオーベン・エンドレスガ ツセ11 (72)発明者 ハラルト・マールホルト オーストリア国レオーベン・シユトレンヴ エーク11／10

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの軽金属特にアルミニウ
    ム又はこの金属の合金と、この金属の少なくとも１つの
    酸化物又は酸化物化合物、場合によつては１つ又は複数
    の別の物質例えば塩又は塩混合物特にアルミニウム又は
    アルミニウム合金の製造、加工及び回収の際生ずるスラ
    グ又はかすから形成される少なくとも１つの非金属相と
    から成る混合物を、高い温度で処理し、続いて場合によ
    つては非金属相の成分を少なくとも一部分離しながら非
    金属相から金属相を取得又は分離する方法において、混
    合物、スラグ又はかす及び場合によつては添加物を、装
    入物を形成しながら処理容器へ入れ、この装入物へ熱エ
    ネルギを供給して、これを最高３８０℃だけ過熱し、即
    ち金属相の溶融温度とこの溶融温度より３８０℃だけ高
    い温度との間にある温度へもたらし、装入物中に僅かな
    相違を持つ温度分布を設定し、運動させることにより装
    入物の相を分散させるか分散状態に保ち、それから次の
    方法のために設定されるパラメータを持つ均質化された
    装入物を、処理容器から砕解装置へ入れ、金属相の分離
    を行うことを特徴とする、軽金属から成る混合物の処理
    方法。
  2. 【請求項２】 装入物を形成するため、非金属混合物を
    含む一部微小片の金属屑、特に研削粉末又は砂吹き除去
    物等のような砂状又は粉末状金属加工屑を処理容器へ入
    れることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 装入物を形成するため、非金属添加物例
    えば酸化物又は融剤を処理容器へ入れることを特徴とす
    る、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つのバーナにより装入物へ
    熱エネルギを供給することを特徴とする、請求項１ない
    し３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 処理容器へ入り込む放射体による放射に
    よつて、装入物へ熱エネルギを供給することを特徴とす
    る、請求項１ないし３の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 装入物を金属相の溶融温度より少なくと
    も５℃なるべく１００ないし２５０℃の範囲特に約２０
    ０℃以上の温度に設定することを特徴とする、請求項１
    ないし５の１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 均質化の際装入物内に、最高５０℃なる
    べく最高２５℃特に２０℃以下の相違を持つほぼ均一な
    温度分布を設定することを特徴とする、請求項１ないし
    ６の１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 軸線の周りに毎分５ないし４０なるべく
    １０ないし３０特に約１５回転の回転数で回転する処理
    容器内で、装入物を処理することを特徴とする、請求項
    １ないし７の１つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 保護ガス中で装入物を高い温度特に金属
    相の溶融温度より高い温度に保つことを特徴とする、請
    求項１ないし８の１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 装入物質から形成される装入物を均質
    化し、それから全体を又は少量ずつ砕解装置へ入れるこ
    とを特徴とする、請求項１ないし９の１つに記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 均質化された装入物を、少なくとも一
    部冷却される内壁を持つ加熱されない砕解装置へ入れる
    ことを特徴とする、請求項１ないし１０の１つに記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの軽金属特にアルミニ
    ウム又はこの金属の合金と、この金属の少なくとも１つ
    の酸化物又は酸化物化合物、場合によつては１つ又は複
    数の別の物質例えば塩又は塩混合物特にアルミニウム又
    はアルミニウム合金の製造、加工及び回収の際生ずるス
    ラグ又はかすから形成される少なくとも１つの非金属相
    とから成る混合物を、高い温度で処理し、続いて場合に
    よつては非金属相の成分を少なくとも一部分離しながら
    非金属相から金属相を取得又は分離するため、混合物又
    はスラグ及び場合によつては添加物を入れかつ形成され
    て均質化された装入物（２）を取出すための少なくとも
    １つの開口を持つ処理容器（１２）を含んでいるものに
    おいて、処理容器（１２）が、装入物（２）用収容空間
    （１１）内に、装入物を動かすか循環させるか又は混合
    する手段を持ち、駆動手段（４）によつて動かされるこ
    とを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに記載の方
    法を実施するための装置。
  13. 【請求項１３】 処理容器（１２）がその縦軸線の周り
    に回転可能であるか又は水平軸線の周りに傾倒可能であ
    り、その収容空間（１１）が、装入物質を入れかつ均質
    化された装入物を出すための１つ又は複数の開口を持つ
    ていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 収容空間（１１）又は装入物（２）が
    加熱可能であることを特徴とする、請求項１２又は１３
    に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 装入物（２）がバーナ（６）により場
    合によつてはプラズマ炎（６１）により加熱可能である
    ことを特徴とする、請求項１２ないし１４の１つに記載
    の装置。
  16. 【請求項１６】 装入物（２）が誘導加熱可能であるこ
    とを特徴とする、請求項１２ないし１４の１つに記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】 収容空間（１１）及び装入物（２）が
    放射例えば放射加熱素子により加熱可能であることを特
    徴とする、請求項１２ないし１４の１つに記載の装置。
  18. 【請求項１８】 収容空間（１１）へ保護ガスを導入す
    る装置（７）及び保護ガス雰囲気を収容空間（１１）内
    に維持する蓋（８）が設けられていることを特徴とす
    る、請求項１２ないし１７の１つに記載の装置。
  19. 【請求項１９】 装入物（２）に少なくとも一部接触す
    る処理容器（１２）の壁（１３）が耐熱金属又は耐熱合
    金又は大体において軽金属の酸化物から形成されている
    ことを特徴とする、請求項１２ないし１８の１つに記載
    の装置。
  20. 【請求項２０】 処理容器（１２）が、ほぼ水平な傾倒
    軸頚（５）の周りに、収容空間（１１）の開口が上方へ
    向くほぼ垂直な軸線位置へ調節可能であり、補助装置
    （３）により混合物、スラグ、かす、添加物等が入れら
    れて装入物（２）を形成可能であり、装入物（２）の均
    質化又は加熱のため処理容器（２）がほぼ水平な軸線位
    置へ調節可能であり、この水平な軸線位置の周りに処理
    容器（１２）が回転可能であり、均質化された装入物
    （２）を取出して供給装置（９）により装入物（２）を
    なるべく加熱されない砕解装置（１０）へ入れるため
    に、回転軸線が処理容器（１２）の開放方向へ斜め下方
    へ延びている位置に、処理容器（１２）が位置ぎめ可能
    であることを特徴とする、請求項１２ないし１９の１つ
    に記載の装置。
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