JPH0978150A - 金属の精製方法 - Google Patents

金属の精製方法

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JPH0978150A
JPH0978150A JP23822295A JP23822295A JPH0978150A JP H0978150 A JPH0978150 A JP H0978150A JP 23822295 A JP23822295 A JP 23822295A JP 23822295 A JP23822295 A JP 23822295A JP H0978150 A JPH0978150 A JP H0978150A
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JP
Japan
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primary crystal
container
crystal particles
molten metal
cooling body
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Application number
JP23822295A
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English (en)
Inventor
Takayuki Saotome
貴之 五月女
Koichi Ohara
弘一 尾原
Mitsuhiro Otaki
光弘 大瀧
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミスクラップを結晶弁別法で精製する場
合に、堆積する初晶粒子の堆積密度を高め、初晶粒子堆
積部の純度を向上させる。 【解決手段】 容器にアルミスクラップ溶湯を収容、保
持し、その溶湯に冷却体を浸漬して、その冷却体を振動
させながら溶湯中に初晶粒子を晶出させる。初晶粒子が
沈降して容器下部に堆積するときに容器を振動させて初
晶粒子の堆積密度を高める。その後容器下部に堆積した
初晶粒子を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の精製方法に
関し、特にブレージングシートスクラップなどのアルミ
スクラップを効率よく精製する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】FeやSi等の不純物を含むアルミスク
ラップの効率的精製技術の開発は、近年問題となってい
る環境保護や資源の有効利用あるいは原料費削減などの
面から重要な課題となっている。
【0003】例えば、自動車用のアルミ製ラジエータの
冷媒を通すチューブには、Al−1wt%Mn合金の芯
材に、Al−3wt%Si合金の皮材をクラッドした複
合材である、いわゆるブレージングシートが用いられて
いる。このブレージングシートの製造過程では圧延材の
スリッター屑などが大量に発生する。このようなアルミ
スクラップは、溶解すると、芯材中のMnと皮材中のS
iが混合されるため、既存合金と全く異なる成分とな
り、そのままでは再使用できない。このため、その大半
が鋳物用低級地金として利用されているのが現状であ
る。上記のようなアルミスクラップを再度、展伸材用の
原料に転回できれば、原料費の大幅な削減と、資源の有
効利用を図ることができる。
【0004】アルミスクラップの精製方法(不純物除去
方法)としては、結晶分別法が公知である。結晶分別法
は、溶湯が凝固するときの溶質の分配法則を応用した精
製方法である。ここで分配法則について簡単に説明する
と次のとおりである。図3は分配係数K〔K=液相線温
度に達した時の晶出固相の溶質濃度/初期溶質濃度〕が
1より小さい溶質を含有する金属の例としてAl−Si
合金の平衡状態図を示したものである。不純物の大半は
K<1である。
【0005】この平衡状態図で、溶質であるSiの濃度
がC0 の溶湯を冷却していくと、その温度が液相線温度
1 に到達したときに、Si濃度C1 の初晶(固相粒
子)が最初に晶出する。さらに温度を下げていくと、晶
出する初晶のSi濃度は次第に高くなるが、温度をT1
に保持する間は溶質濃度C1 の初晶粒子が晶出する。つ
まり初晶粒子の不純物濃度は溶湯の不純物濃度より低く
なるので、初晶粒子を集めて回収すれば精製が行えるこ
とになる。
【0006】本発明者らは先に、上記の結晶分別法によ
る生産性の高い金属精製装置を提案している(特開昭6
3−96226号公報)。この装置は図4に示すよう
に、アルミスクラップ溶湯1を収容、保持する容器2
と、アルミスクラップ溶湯1に浸漬される冷却体3と、
冷却体を振動させる振動器4とを備えている。冷却体3
をアルミスクラップ溶湯1に浸漬すると、その表面に初
晶粒子5が生成される。この初晶粒子5を冷却体3の振
動によりふるい落として沈降させ、容器2の下部に堆積
した初晶粒子5を回収する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】容器下部に堆積した初
晶粒子の間には、不純物濃度の高くなった濃化溶湯が存
在する。容器下部の初晶粒子堆積部の純度を高めるため
には、初晶粒子の密度を高め、初晶堆積部から濃化溶湯
をできるだけ排除することが望ましい。しかしながら従
来の精製方法では、初晶粒子を自然に堆積させるだけで
あるので、初晶粒子の密度をある程度以上に高めること
ができなかった。
【0008】本発明の目的は、結晶分別法を用いた精製
方法において、容器下部に堆積する初晶粒子の密度を高
め、より純度の高い初晶粒子堆積部が回収できるように
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による金属の精製
方法では、容器に精製しようとする金属溶湯を収容、保
持し、その溶湯を、液相線以下で固相線以上の温度に冷
却することにより溶湯中に初晶粒子を発生させ、その初
晶粒子が沈降して堆積する部分に振動を加える。これに
より堆積する初晶粒子の堆積密度を高め、初晶粒子間に
残留する濃化溶湯の量を少なくする。このようにすれ
ば、より純度の高い初晶粒子堆積部を回収することがで
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施形態を示
す。図において、1はアルミスクラップ溶湯、2はアル
ミスクラップ溶湯1を収容、保持する容器、3はアルミ
スクラップ溶湯1に浸漬される冷却体、4は冷却体3を
振動させる振動器、6は溶湯1の温度を調整するために
容器2の外側に設けられた加熱炉、7は加熱炉6の外側
から容器2を振動させる加振装置である。この例では精
製しようとするアルミスクラップはAl−Si合金であ
る。
【0011】まず液相線温度以上の温度に加熱したアル
ミスクラップ溶湯1を容器2に収容し、加熱炉6で溶湯
1を所定の温度に保持する。この状態で溶湯1に冷却体
3を浸漬すると、冷却体3のまわりに初晶粒子5が晶出
する。冷却体3を振動器4で振動させると、初晶粒子5
が冷却体3から離れ、冷却体3のまわりには新たな初晶
粒子5が晶出する。冷却体3から離れた初晶粒子5は溶
湯1内を沈降して、容器2の下部に堆積する。初晶粒子
5は溶湯1より比重が大きく、冷却体3を浸漬する前の
溶湯よりSi濃度が低い。一方、初晶粒子5が晶出した
あとの溶湯は、冷却体3を浸漬する前の溶湯よりSi濃
度が高くなり、濃化溶湯となる。
【0012】初晶粒子5が容器2の下部に堆積するとき
に加振装置7で容器2を振動させる。これにより容器2
の下部に堆積する初晶粒子5の堆積密度を高めることが
できる。初晶粒子5の堆積密度が高くなれば、初晶粒子
5間に残留する濃化溶湯の量が少なくなり、初晶粒子堆
積部の純度が向上する。
【0013】容器2の振動方向は、図1の左右方向、上
下方向など任意の方向を選択しうる。また加振装置7と
しては、電気的に振動を発生させるものでも機械的に振
動を発生させるものでもよいが、振動数と振幅を選択で
きるものであることが好ましい。また加振装置7は連続
的に作動させてもよいし、間欠的に作動させてもよい。
【0014】容器2の下部に堆積した初晶粒子5はその
上部の濃化溶湯から分離して回収される。両者を分離す
る手段としては、例えば、濃化溶湯が凝固するまで冷却
してアルミ鋳塊をつくり、これを容器から取り出して、
切断や溶断等により初晶粒子堆積部と濃化溶湯部とを分
離する方法、ベルトコンベアやスクリューコンベア等の
移送手段を用いて初晶粒子を容器外に排出する方法など
が採用できる。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1に示した装置を用いてアルミスクラップ溶湯の精製
実験を行った。原料にはアルミブレージングシート屑
(組成Al−3%Si−1%Mn)を用いた。容器2は
黒鉛製で、深さ200mm、内径100mmφの横断面
円形状である。容器2を加熱炉6に入れ、アルミスクラ
ップ溶湯1を注湯し、容器2内の溶湯温度を予め求めた
液相線温度より2度高く設定した。
【0016】冷却体3としては黒鉛製の内部ガス冷却式
の冷却体を、振動器4としては機械振動式の振動器を用
いた。冷却体3の外径は40mmφである。冷却体3の
下部を溶湯1に20mm浸漬し、冷却体3の内部に常温
の窒素ガスを25リットル/分の流量で流した。さらに
冷却体3を振動数15Hz、振幅5mmで振動させた。
【0017】また冷却体3を浸漬し、振動させると同時
に、容器2を加振装置7によって振動させた。振動の振
幅は5mm一定とし、振動数は表1に示すように変化さ
せた。以上の条件で5分間、初晶発生処理を行い、初晶
粒子5を容器2の下部に堆積させた後、残りの溶湯を自
然冷却により凝固させ、得られたアルミ鋳塊の中心部深
さ方向のSi濃度を分析した。
【0018】従来例1 一方、従来法として容器を振動させないこと以外は実施
例1と同じ条件でアルミスクラップ溶湯の精製実験を行
った。
【0019】実施例1(実験No1〜3)と従来例1(実
験No4)の結果を表1に示す。この結果によれば、容器
を振動させることにより初晶粒子堆積部の純度が向上す
ることが分かる。
【0020】
【表1】
【0021】実施例2 図2に示す精製装置を用いてアルミスクラップ溶湯の精
製実験を行った。この精製装置は、図示しない溶解炉か
ら樋11を通して容器2にアルミスクラップ溶湯1が供
給されるようになっている。容器2の外周には湯温調節
のため発熱体(図示せず)が配置されている。溶湯1に
冷却体3を浸漬し、冷却体3を振動器4で振動させなが
ら初晶粒子5を晶出、沈降させる点は図1と同様であ
る。
【0022】この装置では、容器2の下部に堆積した初
晶粒子5をベルトコンベア12により容器2外に移送す
るようになっている。ベルトコンベア12は容器2外に
設置された加振装置7により振動し、初晶粒子5の堆積
密度を高めるようになっている。ベルトコンベア12で
容器2外に移送された初晶粒子5は初晶粒子回収槽13
に回収され、容器2から排出された濃化溶湯1aは濃化
溶湯回収槽14に回収される。
【0023】原料には実施例1と同様、アルミブレージ
ングシート屑(組成Al−3%Si−1%Mn)を用い
た。容器2は黒鉛製で、冷却体3が配置された初晶発生
部と、ベルトコンベア12が配置された初晶移送部とか
ら構成されている。初晶発生部は深さ200mm、内径
100mmφの横断面円形状である。初晶移送部はベル
トコンベア12を収容する内径100mmφの傾斜した
円筒状である。初晶発生部と初晶移送部は下部で連通し
ている。
【0024】容器2を発熱体により所定の温度に保持し
た後、樋11からアルミスクラップ溶湯1を注湯し、容
器2内の溶湯温度を予め求めた液相線温度より2度高く
設定した。冷却体3および振動器4の構造、振動条件、
冷却条件は実施例1と同じである。ベルトコンベア12
を振動させる加振装置7の振幅は1mm一定とし、振動
数は表2に示すように変化させた。ベルトコンベア12
によって排出される初晶粒子5の排出量は100g/
分、濃化溶湯の排出量は200g/分であったので、そ
れに見合う量のスクラップ溶湯を溶解炉から供給した。
以上の条件で10分間、精製処理を行い、得られた初晶
粒子堆積物のSi濃度を分析した。
【0025】従来例2 ベルトコンベア12を振動させないこと以外は実施例2
と同じ条件でアルミスクラップ溶湯の精製実験を行っ
た。
【0026】実施例2(実験No5〜7)と従来例2(実
験No8)の結果を表2に示す。この結果によれば、ベル
トコンベアを振動させることにより初晶粒子堆積物の純
度が向上することが分かる。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属特にアルミスクラップ中に含まれる不純物を効率よく
除去することができる。このためブレージングシートな
どのアルミスクラップから効率よくアルミを再生し、ア
ルミ資源の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるアルミスクラップ精製方法の一
実施形態を示す説明図。
【図2】 本発明によるアルミスクラップ精製方法の他
の実施形態を示す説明図。
【図3】 Al−Si合金の平衡状態図。
【図4】 従来のアルミスクラップ精製方法の一例を示
す説明図。 1:アルミスクラップ溶湯 2:容器 3:冷却体 4:振動器 5:初晶粒子 6:加熱炉 7:加振装置 12:ベルトコンベア 13:初晶粒子回収槽 14:濃化溶湯回収槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容器に精製しようとする金属溶湯を収容、
    保持し、その溶湯を、液相線以下で固相線以上の温度に
    冷却することにより溶湯中に初晶粒子を発生させ、その
    初晶粒子が沈降して堆積する部分に振動を加え、これに
    より初晶粒子の堆積密度を高めて初晶粒子堆積部を回収
    する金属の精製方法。
JP23822295A 1995-09-18 1995-09-18 金属の精製方法 Pending JPH0978150A (ja)

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JP23822295A JPH0978150A (ja) 1995-09-18 1995-09-18 金属の精製方法

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