JPH09188512A

JPH09188512A - 金属の精製装置

Info

Publication number: JPH09188512A
Application number: JP8003242A
Authority: JP
Inventors: Yoshitatsu Otsuka; 良達大塚; Susumu Cho; 進張; Koji Tomita; 孝司富田; Toru Nunoi; 徹布居; Toshihiro Machida; 智弘町田
Original assignee: Sharp Corp; Showa Aluminum Corp
Current assignee: Sharp Corp; Altemira Co Ltd
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: JP3814697B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属のるつぼ外への飛散を防止する。溶
融金属の液面からの熱放射を防止する。【解決手段】溶融アルミニウム保持るつぼ31と、るつ
ぼ31内の溶融アルミニウムＡを加熱するヒータ35と、垂
直状中空回転軸32および中空回転軸32の下端に固定状に
かつ内部空間が中空回転軸32の内部空間と連通するよう
に設けられた中空回転冷却33体よりなる回転冷却装置34
と、中空回転冷却体33内に冷却流体を供給する手段とを
備えた精製装置である。回転冷却装置34におけるるつぼ
31内の溶融アルミニウムＡの液面よりも上方の部分に、
溶融アルミニウム飛散防止兼熱放射防止板１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、偏析凝固の原理
を利用し、共晶不純物を含むアルミニウム、ケイ素等の
金属を精製してより高純度の金属を得る精製装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、た
とえばアルミニウムの精製装置として、溶融アルミニウ
ム保持るつぼと、垂直状中空回転軸および中空回転軸の
下端に固定状にかつ内部空間が中空回転軸の内部空間と
連通するように設けられた中空回転冷却体よりなる回転
冷却装置と、中空回転冷却体内に冷却流体を供給する手
段とを備えているものが知られている（特公平３−６５
４１５号公報参照）。上記公報には記載されていない
が、このような精製装置は、加熱手段を有するとともに
るつぼを収容する溶解炉を備えている。

【０００３】この従来装置を具体化したものを図３に示
す。図３において、アルミニウムの精製装置は、上方に
開口した溶解炉(30)と、溶解炉(30)内に配置された溶融
アルミニウム保持るつぼ(31)と、垂直状中空回転軸(32)
および中空回転軸(32)の下端に固定状にかつ内部空間が
中空回転軸(32)の内部空間と連通するように設けられた
中空回転冷却体(33)よりなる回転冷却装置(34)とを備え
ている。

【０００４】溶解炉(30)は耐火物により形成されてい
る。溶解炉(30)の周壁(30a) 内周面に沿ってヒータ(35)
（加熱手段）が配置されている。溶融アルミニウム保持
るつぼ(31)は、たとえば黒鉛のような、アルミニウムと
ほとんど反応せずかつ溶融アルミニウム(A) を汚染しな
い物質により形成されている。るつぼ(31)は、溶解炉(3
0)の底壁(30b) 上に置かれた耐火物からなる載置台(36)
上に載せられている。

【０００５】回転冷却装置(34)の中空回転軸(32)は、た
とえばステンレス鋼等の耐熱性金属により形成されてい
る。中空回転軸(32)の下端に外向きフランジ(32a) が一
体に形成されている。中空回転軸(32)内には冷却流体供
給管(37)および同排出管(38)が配置されており、冷却流
体が、冷却流体供給管(37)を通して中空回転冷却体(33)
に送り込まれ、その後冷却流体排出管(38)を通して排出
されるようになっている。中空回転冷却体(33)は、有底
でかつ下方に向かって狭くなったテーパ筒状である。中
空回転冷却体(33)は、溶融アルミニウムと反応すること
によりこれを汚染することが少なく、かつ熱伝導性のよ
い材料、たとえば黒鉛等により形成されている。中空回
転冷却体(33)は、その上端が中空回転軸(32)下端の外向
きフランジ(32a) に着脱自在に取り付けられている。中
空回転冷却体(33)は、その上端部を除いた部分がるつぼ
(31)に保持された溶融アルミニウム(A) 中に浸漬される
ようになっており、この部分の外周面が精製アルミニウ
ム晶出部(33a) となる。なお、回転冷却装置(34)は、図
示しない適当な駆動手段により上下動させられるととも
に、回転させられるようになっている。

【０００６】この精製装置では、ヒータ(35)によりるつ
ぼ(33)内に入れられた溶融アルミニウム(A) をその凝固
点を越えた温度に加熱保持しておき、溶融アルミニウム
(A)中に中空回転冷却体(33)を浸漬し、中空回転軸(32)
を回転させることにより中空回転冷却体(33)を回転させ
るとともに、冷却流体供給管(37)を通して中空回転冷却
体(33)の内部に冷却流体を供給することによりその外周
面の温度をアルミニウムの凝固点以下にしながら、その
外周面により純度の高いアルミニウムを晶出させて高純
度アルミニウム塊(A2)を得るようになっている。

【０００７】上述した精製装置において、精製効率を向
上させるためには、中空回転冷却体(33)の回転速度を高
めて中空回転冷却体(33)と溶融アルミニウム(A) との相
対速度を高める必要がある。しかしながら、中空回転冷
却体(33)を高速で回転させると、溶融アルミニウム(A)
がるつぼ(31)の外部まで飛散し、溶解炉(30)の周壁(30
a) および底壁(30b) 内面に付着凝固する。そして、そ
の量が多くなると、トラブルが発生するおそれがあるの
で、操業を停止して付着凝固物を除去しなければなら
ず、その作業が面倒であるという問題があった。

【０００８】また、るつぼ(31)内の溶融アルミニウ(A)
の液面からの熱放射により、液面近傍の溶融アルミニウ
ム(A) の温度は他の部分よりも低くなっており、中空回
転冷却体(33)の精製アルミニウム晶出部(33a) における
液面近傍に位置する部分には他の部分と比べてアルミニ
ウムが晶出し易くなっている。そのため、この部分にお
けるアルミニウムの晶出速度が他の部分よりも速くな
り、その結果この部分に晶出するアルミニウムの純度が
中空回転冷却体(33)の精製アルミニウム晶出部(33a) の
他の部分に晶出するものよりも低くなって、精製作業終
了後、冷却体(33)から回収したアルミニウム塊(A2)全体
の純度が低下し、全体としての精製効率が低下するとい
う問題があった。しかも、中空回転冷却体(33)の精製ア
ルミニウム晶出部(33a) における液面近傍部分へのアル
ミニウムの晶出速度が他の部分よりも速くなると、この
部分には中空回転冷却体(33)の精製アルミニウム晶出部
(33a) の他の部分に比べて多くのアルミニウムが晶出
し、図３に示すように、アルミニウム塊(A2)の上端部に
外側に張り出した部分が形成される。その結果、冷却体
(33)外周面の他の部分に十分な量の高純度アルミニウム
が晶出する前に中空回転冷却体(33)を効果的に回転させ
ることができなくなり、１回の精製作業における高純度
アルミニウムの回収量が少なくなって作業の能率が悪く
なる。さらに、図３に鎖線で示すように、るつぼ(31)内
周面の液面寄りも上方の部分における液面近傍に位置す
る部分に、アルミニウムが晶出して凝固塊(A3)が形成さ
れ、これが中空回転冷却体(33)の外周面のアルミニウム
塊(A2)の上端部の張り出し部分と干渉して冷却体(33)の
回転を妨げるという問題があった。

【０００９】また、従来、たとえばケイ素の精製装置と
して、加熱手段を有する密閉状溶解炉と、溶解炉内に配
置された溶融ケイ素保持るつぼと、溶解炉の頂壁を貫通
した垂直状中空回転軸および中空回転軸の下端に固定状
にかつ内部空間が中空回転軸の内部空間と連通するよう
に設けられた中空回転冷却体よりなる回転冷却装置と、
中空回転冷却体内に冷却流体を供給する手段とを備えた
ものが知られている（特開昭６３−４５１１２号公報参
照）。

【００１０】この精製装置では、溶解炉内を真空雰囲気
または不活性ガス雰囲気とし、加熱手段によりるつぼ内
に入れられた溶融ケイ素をその凝固点を越えた温度に加
熱保持しておき、るつぼ内に入れられた溶融金属中に中
空回転冷却体を浸漬し、中空回転軸を回転させることに
より中空回転冷却体を回転させるとともに、冷却流体供
給手段により中空回転冷却体の内部に冷却流体を供給し
てその外周面の温度をケイ素の凝固点以下にしながら、
その外周面により純度の高いケイ素を晶出させるように
なっている。

【００１１】ところが、このケイ素の精製装置において
も、上述したアルミニウムの精製装置と同様な問題があ
り、しかもケイ素の融点がアルミニウムに比べて高いた
めに、るつぼ内の溶融ケイ素の液面からの熱放射に起因
する液面近傍の溶融ケイ素の温度低下により生じる問題
が顕著に現れる。

【００１２】この発明の目的は、上記問題を解決した金
属の精製装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明による金属の精
製装置は、溶融金属保持るつぼと、溶融金属保持るつぼ
内の溶融金属を加熱する加熱手段と、垂直状中空回転軸
および中空回転軸の下端に固定状にかつ内部空間が中空
回転軸の内部空間と連通するように設けられた中空回転
冷却体よりなる回転冷却装置と、中空回転冷却体内に冷
却流体を供給する手段とを備えており、るつぼ内に入れ
られた溶融金属中に中空回転冷却体を浸漬し、中空回転
軸を回転させることにより中空回転冷却体を回転させる
とともに、冷却流体供給手段により中空回転冷却体の内
部に冷却流体を供給しながら、その溶融金属中に位置す
る部分の外周面の精製金属晶出部に、より純度の高い金
属を晶出させる金属の精製装置であって、回転冷却装置
におけるるつぼ内の溶融金属の液面よりも上方の部分
に、溶融金属飛散防止兼熱放射防止板が設けられている
ものである。

【００１４】上記金属の精製装置によれば、回転冷却装
置におけるるつぼ内の溶融金属の液面よりも上方の部分
に、溶融金属飛散防止兼熱放射防止板が設けられている
ので、この溶融金属飛散防止兼熱放射防止板の働きによ
り、溶融金属がるつぼ外に飛散して溶解炉の炉壁内面に
付着凝固することが防止される。また、溶融金属飛散防
止兼熱放射防止板の働きにより、溶融金属の液面からの
熱放射が防止され、液面近傍の溶融金属の温度が他の部
分よりも低くなることが防止される。

【００１５】上記金属の精製装置において、溶融金属飛
散防止兼熱放射防止板が、るつぼの開口よりも小さく、
かつるつぼ内に配されていることがある。この場合、溶
融金属の飛散防止効果、および熱放射による溶融金属の
液面近傍の温度低下防止効果一層向上する。

【００１６】上記金属の精製装置において、溶融金属飛
散防止兼熱放射防止板の上方の高さ位置において、回転
冷却装置にさらに熱放射防止板が設けられていることが
ある。この場合、熱放射による溶融金属の液面近傍の温
度低下防止効果が一層向上し、特に溶融金属が融点の高
い金属、たとえばケイ素の場合であっても、液面近傍で
の冷却体外周面への晶出速度は他の部分の外周面への晶
出速度と変わらなくなり、この部分に晶出する晶出物の
純度が他の部分の外周面に晶出するものよりも低くなる
のを防止でき、その結果精製効率の低下を防止できる。
しかも、るつぼの内周面における液面近傍へのケイ素の
晶出を防止することができ、中空回転冷却体の回転を妨
げることがない。

【００１７】上記金属の精製装置において、熱放射防止
板が、るつぼの開口よりも大きく、かつるつぼ外に配さ
れていることがある。この場合、熱放射による溶融金属
の液面近傍の温度低下防止効果が一層向上する。しか
も、次のような作用効果を奏する。すなわち、金属の精
製装置がるつぼを収容する密閉状の溶解炉を備えてお
り、中空回転軸が溶解炉の頂壁を貫通している場合、溶
解炉の頂壁と中空回転軸の外周面との間の部分は、オイ
ルシールとして公知の合成ゴムからなるパッキンにより
シールされるようになっているが、溶融金属からの放射
熱によりパッキンが損傷し、短期間でシール機能を失う
という問題がある。ところが、熱放射防止板の働きによ
り、パッキンの損傷を防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。

【００１９】実施形態１この実施形態は、この発明の精製装置をアルミニウムの
精製に適用したものである。

【００２０】図１はアルミニウムの精製装置の全体構成
を示す。なお、図１において、図３に示すものと同一物
および同一部分には同一符号を付して重複する説明を省
略する。

【００２１】図１において、アルミニウムの精製装置の
中空回転軸(32)の外向きフランジ(32a) 下面と中空回転
冷却体(33)の上端面との間に、円環状の溶融アルミニウ
ム飛散防止兼熱放射防止板(1) が介在させられている。
溶融アルミニウム飛散防止兼熱放射防止板(1) は、たと
えば耐熱性を有する黒鉛等から形成されており、その大
きさはるつぼ(31)の開口よりも小さく、るつぼ(31)内に
位置している。

【００２２】このような精製装置を用いてのアルミニウ
ムの精製は、次のようにして行なわれる。

【００２３】予めるつぼ(31)内に、精製すべき粗製アル
ミニウム塊を入れておき、ヒータ(35)により加熱し溶解
させて溶融アルミニウム(A) とし、これをヒータ(35)に
より凝固温度を越えた温度に加熱保持しておく。溶融ア
ルミニウム(A) は、別途溶解してからるつぼ(31)内に入
れてもよい。

【００２４】ついで、冷却流体供給管(37)を通して中空
回転冷却体(33)の内部に冷却流体を供給しながら、駆動
手段により中空回転軸(32)を介して中空回転冷却体(33)
を回転させ、偏析凝固の原理により中空回転冷却体(33)
の精製アルミニウム晶出部(33a) に高純度の精製アルミ
ニウムを晶出させて精製高純度アルミニウム塊(A1)を形
成する。中空回転冷却体(33)の回転により、凝固界面か
ら液相中に排出された不純物を凝固界面から遠ざける液
相全体に分散させながら凝固を進めることができる。し
たがって、平衡偏析係数に近い値の偏析係数で支配され
て凝固が進行し、中空回転冷却体(33)の精製アルミニウ
ム晶出部(33a) に、短時間に高純度の精製アルミニウム
が晶出する。なお、中空回転冷却体(33)の回転時の周速
は、５００〜１５０００ｍｍ／ｓｅｃ、特に２５００〜
１２０００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。下限値
未満であれば、精製の効果が少なく、上限値を越えると
アルミニウムの固相が中空回転冷却体(33)の精製アルミ
ニウム晶出部(33a) に付着しにくくなるおそれがあるか
らである。このとき、溶融アルミニウム飛散防止兼熱放
射防止板(1) の働きにより、溶融アルミニウム(A) のる
つぼ(31)外への飛散が防止されるとともに、熱放射によ
る溶融アルミニウム(A) の液面近傍の温度低下が防止さ
れる。

【００２５】上記実施形態１において、溶融アルミニウ
ム飛散防止兼熱放射防止板(1) はるつぼ(31)の外部に位
置させておいてもよい。この場合、溶融アルミニウム飛
散防止兼熱放射防止板(1) の大きさをるつぼ(31)の上端
開口よりも大きくしておくのがよい。また、溶融アルミ
ニウム飛散防止兼熱放射防止板(1) よりも上方の高さ位
置において、回転冷却装置(34)に熱放射防止板を設けて
おいてもよい。この場合、熱放射防止板の大きさをるつ
ぼ(31)の開口よりも大きくし、かつるつぼ(31)の外に位
置させておくのがよい。

【００２６】実施形態２この実施形態は、この発明の精製装置を、粗製ケイ素を
精製して純度が９９．９wt％以上の高純度ケイ素を得る
のに適用したものである。

【００２７】図２はケイ素の精製装置の全体構成を示
す。

【００２８】図２において、ケイ素の精製装置は、密閉
状溶解炉(10)と、溶解炉(10)内に配置された溶融ケイ素
保持るつぼ(11)と、溶解炉(10)の頂壁(10a) を貫通して
配された垂直状中空回転軸(12)および中空回転軸(12)の
下端に固定状にかつ内部空間が中空回転軸(12)の内部空
間と連通するように設けられた中空回転冷却体(13)より
なる回転冷却装置(14)とを備えている。

【００２９】溶解炉(10)は耐火物により形成されてい
る。溶解炉(10)の周壁(10b) 内周面１０ってヒータ(15)
（加熱手段）が配置されている。溶解炉(10)の頂壁(10
a) の中央部には貫通穴(16)が形成されている。また、
溶解炉(10)の頂壁(10a) には、窒素ガス、アルゴンガス
等の不活性ガスを溶解炉(10)内に供給する不活性ガス供
給管(17)、および溶解炉(10)内を真空引きする真空排気
管(18)が、それぞれ貫通状に取付けられている。

【００３０】溶融ケイ素保持るつぼ(11)は、黒鉛または
アルミナのような、ケイ素とほとんど反応せずかつ溶融
ケイ素を汚染しない物質により形成されている。るつぼ
(11)は、溶解炉(10)の底壁(10c) 上に置かれた耐火物か
らなる載置台(19)上に載せられている。

【００３１】回転冷却装置(14)の中空回転軸(12)は、頂
壁(10a) に形成された貫通穴(16)に通された上部構成部
材(20)と、上部構成部材(20)の下端に連結された下部構
成部材(21)とよりなる。上部構成部材(20)は、たとえば
ステンレス鋼等の耐熱性金属からなり、下部構成部材(2
1)は、たとえば耐熱性を有する黒鉛等からなる。中空回
転軸(12)の上部構成部材(20)の外周面と貫通穴(16)の内
周面との間は、たとえばオイルシールとして用いられる
合成ゴムを用いたパッキン(22)により密封されている。
上部構成部材(20)の下端に外向きフランジ(20a) が一体
に形成されており、下部構成部材(21)の上端が外向きフ
ランジ(20a) に着脱自在に取付けられている。下部構成
部材(21)の下端部に下拡がり状のテーパ部(21a) が一体
に形成されている。中空回転冷却体(13)は、溶融ケイ素
と反応することによりこれを汚染することが少なく、か
つ熱伝導性のよい材料、たとえばチッ化ケイ素や黒鉛等
により形成されている。中空回転冷却体(13)は、有底で
かつ下方に向かって狭くなったテーパ筒状である。中空
回転軸(12)内には冷却流体供給管(23)および同排出管(2
4)が配置されており、冷却流体が、冷却流体供給管(23)
を通して中空回転冷却体(13)内に送り込まれ、その後冷
却流体排出管(24)を通して排出されるようになってい
る。中空回転冷却体(13)は、その上端が中空回転軸の下
部構成部材(21)のテーパ部(21a) 下面に接した状態で下
部構成部材(21)に着脱自在に取り付けられている。中空
回転冷却体(13)の上端部の外径は、下部構成部材(21)の
テーパ部(21a) の大端径と等しくなっており、中空回転
冷却体(13)の上端面が下部構成部材(21)のテーパ部(21
a) 下端面に接している。中空回転冷却体(13)は、その
上端部を除いた部分がるつぼ(11)に保持された溶融ケイ
素(S) 中に浸漬されるようになっており、この部分の外
周面が精製ケイ素晶出部(13a) となる。また、下部構成
部材(21)のテーパ部(21a) の下半部もるつぼ(11)内に位
置している。なお、回転冷却装置(14)は、図示しない適
当な駆動手段により上下動させられるとともに、回転さ
せられるようになっている。

【００３２】中空回転軸(12)の下部構成部材(21)のテー
パ部(21a) 下端面と中空回転冷却体(13)の上端面との間
に、円環状の溶融ケイ素飛散防止兼熱放射防止板(25)が
介在させられている。溶融ケイ素飛散防止兼熱放射防止
板(25)は、たとえば耐熱性を有する黒鉛等から形成され
ており、その大きさはるつぼ(11)の開口よりも小さく、
るつぼ(11)内に位置している。中空回転軸(12)の上部構
成部材(20)の外向きフランジ(20a) 下面と下部構成部材
(21)の上端面との間に、円環状の熱放射防止板(26)が介
在させられている。熱放射防止板(26)も、たとえば耐熱
性を有する黒鉛等から形成されており、その大きさはる
つぼ(11)の開口よりも大きく、るつぼ(11)外に位置して
いる。

【００３３】このような精製装置を用いてのケイ素の精
製は、次のようにして行われる。

【００３４】予めるつぼ(11)内に、精製すべき粗製ケイ
素を入れておき、真空排気管(18)により溶解炉(10)内を
真空引きした後、不活性ガス供給管(17)から溶解炉(10)
内に不活性ガスを供給して溶解炉(10)内を不活性ガス雰
囲気とする。こうすると、溶解炉(10)内を完璧な不活性
ガス雰囲気とすることができる。そして、ヒータ(15)に
より粗製ケイ素を加熱し溶解させて溶融粗製ケイ素(S)
とし、これを凝固温度を越えた温度に加熱保持してお
く。溶融粗製ケイ素(S) は不活性ガス雰囲気下におかれ
る。溶融粗製ケイ素(S) は、別途溶解してからるつぼ(1
1)内に入れてもよい。

【００３５】ついで、冷却流体供給管(23)を通して中空
回転冷却体(13)の内部に冷却流体を供給しながら、駆動
手段により中空回転軸(12)を介して中空回転冷却体(13)
を回転させ、偏析凝固の原理により中空回転冷却体(13)
の精製ケイ素晶出部(13a) に高純度の精製ケイ素を晶出
させて高純度の精製ケイ素塊(S1)を形成する。このと
き、中空回転冷却体(13)の回転により、凝固界面から液
相中に排出された不純物を凝固界面から遠ざける液相全
体に分散させながら凝固を進めることができる。したが
って、平衡偏析係数に近い値の偏析係数で支配されて凝
固が進行し、中空回転冷却体(13)の精製ケイ素晶出部(1
3a) に、短時間に高純度の精製ケイ素が晶出する。な
お、中空回転冷却体(13)の回転時の周速は、１００〜１
５０００ｍｍ／ｓｅｃ、特に１４０〜８０００ｍｍ／ｓ
ｅｃであることが好ましい。下限値未満であれば、精製
の効果が少なく、上限値を越えるとケイ素の固相が中空
回転冷却体(13)の精製ケイ素晶出部(13a) に付着しにく
くなるおそれがあるからである。

【００３６】このとき、溶融ケイ素飛散防止兼熱放射防
止板(25)の働きにより、溶融粗製ケイ素(S) のるつぼ(1
1)外への飛散が防止されるとともに、熱放射による溶融
粗製ケイ素(S) の液面近傍の温度低下が防止される。ま
た、熱放射防止板(26)の働きにより、熱放射による溶融
粗製ケイ素(S) の液面近傍の温度低下が一層効果的に防
止される。しかも、溶融粗製ケイ素(S) からのパッキン
(22)の損傷を防止することができる。

【００３７】上記実施形態２において、熱放射防止板(2
6)は必ずしも必要としない。また、上記実施形態２の精
製装置は、たとえば９９．９９９９wt％程度の純度を有
する超高純度アルミニウムを得るためのアルミニウムの
精製にも適用できる。

【００３８】

【実施例】以下、具体的な実施例について比較例ととも
に述べる。

【００３９】実施例１この実施例は実施形態１の装置を用いて行ったものであ
る。

【００４０】るつぼ(31)内に不純物としてＦｅ０．１２
wt％、Ｓｉ０．０６wt％を含む粗製アルミニウム塊を入
れ、これをヒータ(35)により溶融するとともに、６６５
℃に加熱保持しておいた。また、中空回転冷却体(33)の
上端の外径を１５０ｍｍ、下端の外径を１３０ｍｍとし
ておいた。そして、中空回転冷却体(33)の内部に冷却流
体を供給しつつ、中空回転軸(32)を介して中空回転冷却
体(33)を、上端の周速が５５００ｍｍ／ｓｅｃとなるよ
うに回転させた。このような操作を１０分間行なったと
ころ、中空回転冷却体(33)の精製アルミニウム晶出部(3
3a) に６．３ｋｇの精製アルミニウム塊(A1)が形成され
ていた。この精製アルミニウム塊(A1)中の不純物濃度は
Ｆｅ０．０１wt％、Ｓｉ０．０１wt％であった。

【００４１】比較例１この比較例は、図３に示す装置、すなわち実施形態１の
装置から溶融アルミニウム飛散防止兼熱放射防止板(1)
を取り除いた装置を用い、実施例１と同様にして行った
ものである。中空回転冷却体(33)の精製アルミニウム晶
出部(33a) に５．６ｋｇのアルミニウム塊(A2)が晶出し
ており、このアルミニウム塊(A2)中の不純物濃度はＦｅ
０．０１３wt％、Ｓｉ０．０１２wt％であった。

【００４２】実施例２この実施例は実施形態２の装置を用いて行ったものであ
る。

【００４３】るつぼ(11)内に不純物としてＦｅを０．３
５wt％、Ａｌを０．２１wt％含む粗製ケイ素塊を入れて
おき、溶解炉(10)内をアルゴンガス雰囲気とした。そし
て、ヒータ(15)により粗製ケイ素塊を溶融するととも
に、溶融粗製ケイ素(S) を１４３０℃に加熱保持してお
いた。また、中空回転冷却体(13)の上端の外径を１００
ｍｍ、下端の外径を９０ｍｍとしておいた。そして、中
空回転冷却体(13)の内部に冷却流体を供給しつつ、中空
回転軸(12)を介して中空回転冷却体(13)を、上端の周速
が２０００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転させた。この
ような操作を１０分間行なったところ、中空回転冷却体
(13)の精製ケイ素晶出部(13a) に２．５ｋｇの精製ケイ
素塊(S1)が形成されていた。この精製ケイ素(S1)中の不
純物濃度はＦｅ０．０００５wt％、Ａｌ０．０００２wt
％であった。

【００４４】比較例２この比較例は、実施形態２の装置から溶融ケイ素飛散防
止兼熱放射防止板(25)および熱放射防止板(26)を取り除
いた装置を用い、実施例２と同様にして行ったものであ
る。中空回転冷却体(13)の精製ケイ素晶出部(13a) に
２．０ｋｇのケイ素塊が形成されており、このケイ素塊
中の不純物濃度はＦｅ０．００１３wt％、Ａｌ０．００
０５wt％であった。

【００４５】

【発明の効果】この発明の請求項１の金属の精製装置に
よれば、上述のように、溶融金属飛散防止兼熱放射防止
板の働きにより、溶融金属がるつぼ外に飛散して溶解炉
の炉壁内面に付着凝固することが防止されるので、操業
中のトラブルの発生を防止することができる。したがっ
て、従来のように操業を停止して付着凝固物を除去する
作業が不要になるとともに、連続操業が可能になる。ま
た、溶融金属飛散防止兼熱放射防止板の働きにより、溶
融金属の液面からの熱放射が防止され、液面近傍の溶融
金属の温度が他の部分よりも低くなることが防止される
ので、中空回転冷却体の溶融金属晶出部の液面近傍部分
への精製金属の晶出速度が、他の部分よりも速くなるの
を防止できる。したがって、中空回転冷却体の精製金属
晶出部の液面近傍部分に晶出する精製金属の純度が他の
部分に晶出するものよりも低くなるのを防止できる。そ
の結果、全体としての精製効率が向上する。しかも、中
空回転冷却体の精製金属晶出部の液面近傍部分へ精製金
属の晶出速度が、他の部分よりも速くなるのを防止でき
るので、中空回転冷却体の精製金属晶出部全体に精製金
属がほぼ均等に晶出し、冷却体外周面に十分な量の高純
度金属が晶出するまで中空回転冷却体を効果的に回転さ
せることができ、その結果１回の精製作業における高純
度金属の回収量が多くなって作業の能率が良くなる。さ
らに、るつぼの内周面における液面近傍に、精製金属が
晶出して凝固塊が形成されるのが防止され、これが中空
回転冷却体の回転を妨げることはなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による装置の実施形態１を示す垂直断
面図である。

【図２】この発明による装置の実施形態２を示す垂直断
面図である。

【図３】従来例を示す垂直断面図である。

【符号の説明】

(1) 溶融アルミニウム飛散防止兼熱放射防
止板 (11)(31) るつぼ (12)(32) 中空回転軸 (13)(33) 中空回転冷却体 (13a) 精製ケイ素晶出部（精製金属晶出部） (14)(34) 回転冷却装置 (15)(36) ヒータ（加熱手段） (25) 溶融ケイ素飛散防止兼熱放射防止板 (26) 熱放射防止板 (33a) 精製アルミニウム晶出部（精製金属晶
出部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富田孝司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者布居徹大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者町田智弘大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属保持るつぼと、溶融金属保持る
つぼ内の溶融金属を加熱する加熱手段と、垂直状中空回
転軸および中空回転軸の下端に固定状にかつ内部空間が
中空回転軸の内部空間と連通するように設けられた中空
回転冷却体よりなる回転冷却装置と、中空回転冷却体内
に冷却流体を供給する手段とを備えており、るつぼ内に
入れられた溶融金属中に中空回転冷却体を浸漬し、中空
回転軸を回転させることにより中空回転冷却体を回転さ
せるとともに、冷却流体供給手段により中空回転冷却体
の内部に冷却流体を供給しながら、その溶融金属中に位
置する部分の外周面の精製金属晶出部に、より純度の高
い金属を晶出させる金属の精製装置であって、回転冷却装置におけるるつぼ内の溶融金属の液面よりも
上方の部分に、溶融金属飛散防止兼熱放射防止板が設け
られている金属の精製装置。
【請求項２】溶融金属飛散防止兼熱放射防止板が、る
つぼの開口よりも小さく、かつるつぼ内に配されている
請求項１記載の金属の精製装置。
【請求項３】溶融金属飛散防止兼熱放射防止板の上方
の高さ位置において、回転冷却装置にさらに熱放射防止
板が設けられている請求項１または２記載の金属の精製
装置。
【請求項４】熱放射防止板が、るつぼの開口よりも大
きく、かつるつぼ外に配されている請求項３記載の金属
の精製装置。