JPH0978152A - アルミニウムスクラップの精製方法 - Google Patents
アルミニウムスクラップの精製方法Info
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- JPH0978152A JPH0978152A JP26622795A JP26622795A JPH0978152A JP H0978152 A JPH0978152 A JP H0978152A JP 26622795 A JP26622795 A JP 26622795A JP 26622795 A JP26622795 A JP 26622795A JP H0978152 A JPH0978152 A JP H0978152A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
(57)【要約】
【構成】 溶融アルミニウム内に１又は２以上の冷却体
を浸漬し、該冷却体の抜熱量を時間的に変動させながら
晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子を落下、堆積させ
て堆積した晶出粒子群を回収することを特徴とするアル
ミニウムスクラップの精製方法。 【効果】 本発明のアルミニウムスクラップの精製方法
は、アルミニウム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。従ってブレージングシート等
のアルミニウムスクラップを効率的に再生し、アルミニ
ウム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。
を浸漬し、該冷却体の抜熱量を時間的に変動させながら
晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子を落下、堆積させ
て堆積した晶出粒子群を回収することを特徴とするアル
ミニウムスクラップの精製方法。 【効果】 本発明のアルミニウムスクラップの精製方法
は、アルミニウム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。従ってブレージングシート等
のアルミニウムスクラップを効率的に再生し、アルミニ
ウム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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム合金の
スクラップを効率良く精製する方法に関するものであ
る。
スクラップを効率良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等の元素を含有するアルミニ
ウムスクラップの効率的精製技術の開発は、資源の有効
活用並びに原料費削減に対する最重要課題である。例え
ば、自動車用アルミニウム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合金をクラッドした複合材が用いられており、その
製造過程で圧延材のスリッター屑等が大量に発生する。
このようなアルミニウム合金のスクラップは、大半がそ
のまま鋳物用低級地金として利用されている。しかしこ
の複合材が展伸材の原料に転回できれば原料費の大幅な
削減がはかれ、延いては資源の有効活用に繋がる。
ウムスクラップの効率的精製技術の開発は、資源の有効
活用並びに原料費削減に対する最重要課題である。例え
ば、自動車用アルミニウム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合金をクラッドした複合材が用いられており、その
製造過程で圧延材のスリッター屑等が大量に発生する。
このようなアルミニウム合金のスクラップは、大半がそ
のまま鋳物用低級地金として利用されている。しかしこ
の複合材が展伸材の原料に転回できれば原料費の大幅な
削減がはかれ、延いては資源の有効活用に繋がる。
【０００３】ところでこのようにスクラップを原料とし
て展伸材を得るには、該スクラップからより純度の高い
Ａｌを精製して回収する必要がある。そしてアルミニウ
ムスクラップの精製方法としては、現在結晶分別法が普
通に行われている。
て展伸材を得るには、該スクラップからより純度の高い
Ａｌを精製して回収する必要がある。そしてアルミニウ
ムスクラップの精製方法としては、現在結晶分別法が普
通に行われている。
【０００４】この結晶分別法は合金溶湯が凝固する時の
溶質の分配法則を応用した精製方法である。ここで、前
記の分配法則を平衡状態図を参照して説明しておく。図
６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よりも小さ
い溶質を含有する金属の例としてＡｌ−Ｓｉ合金の平衡
状態図であり、Ａｌ合金では不純物の大半はＫ＜１であ
る。さて、この平衡状態図で溶質即ちＳｉ濃度Ｃ0 の溶
湯を冷却し、その温度が液相線温度Ｔ1 に到達するとＣ
1 濃度の初晶（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固相粒子中の溶質濃度は次第
に高くなるが、温度をＴ1 に保持している間は常時溶質
濃度Ｃ1 の初晶粒子が晶出していることになる。従って
この初晶粒子を回収すればより純度の高いＡｌが得られ
る。
溶質の分配法則を応用した精製方法である。ここで、前
記の分配法則を平衡状態図を参照して説明しておく。図
６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よりも小さ
い溶質を含有する金属の例としてＡｌ−Ｓｉ合金の平衡
状態図であり、Ａｌ合金では不純物の大半はＫ＜１であ
る。さて、この平衡状態図で溶質即ちＳｉ濃度Ｃ0 の溶
湯を冷却し、その温度が液相線温度Ｔ1 に到達するとＣ
1 濃度の初晶（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固相粒子中の溶質濃度は次第
に高くなるが、温度をＴ1 に保持している間は常時溶質
濃度Ｃ1 の初晶粒子が晶出していることになる。従って
この初晶粒子を回収すればより純度の高いＡｌが得られ
る。
【０００５】以下にこの原理を用いてＡｌ−Ｓｉ合金の
スクラップからＡｌを純化処理する装置について図１に
より説明する。抵抗炉（１）内の溶湯保持容器（２）内
に該スクラップの金属溶湯（Ａ）を収容してこの溶湯
（Ａ）をその液相線温度以上に保持する。そして内部に
冷却媒体を流通させた冷却体（３）と該冷却体に連結し
た振動器（４）からなる初晶発生器（５）の該冷却体
（３）を上記溶湯（Ａ）に漬ける。こうすることによっ
て該冷却体（３）の表面に初晶が晶出して該表面に付置
するようになる。この初晶粒子は上記溶湯よりもＳｉ濃
度は低下しており、一方いまだ溶融状態にある残りの溶
湯は上記溶湯よりもＳｉ濃度が高い濃化液相である。こ
こで冷却体（３）に振動を付与すると上記初晶粒子は冷
却体（３）の表面から脱離し、溶湯との比重差から溶湯
保持容器（２）の底部に自由落下して堆積する。従って
この初晶粒子堆積部を回収することによりＡｌの純度を
上げることができる。
スクラップからＡｌを純化処理する装置について図１に
より説明する。抵抗炉（１）内の溶湯保持容器（２）内
に該スクラップの金属溶湯（Ａ）を収容してこの溶湯
（Ａ）をその液相線温度以上に保持する。そして内部に
冷却媒体を流通させた冷却体（３）と該冷却体に連結し
た振動器（４）からなる初晶発生器（５）の該冷却体
（３）を上記溶湯（Ａ）に漬ける。こうすることによっ
て該冷却体（３）の表面に初晶が晶出して該表面に付置
するようになる。この初晶粒子は上記溶湯よりもＳｉ濃
度は低下しており、一方いまだ溶融状態にある残りの溶
湯は上記溶湯よりもＳｉ濃度が高い濃化液相である。こ
こで冷却体（３）に振動を付与すると上記初晶粒子は冷
却体（３）の表面から脱離し、溶湯との比重差から溶湯
保持容器（２）の底部に自由落下して堆積する。従って
この初晶粒子堆積部を回収することによりＡｌの純度を
上げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の金属の純化方法
では、初晶粒子堆積部を回収する際に少なからず該堆積
部に共存する溶湯を一緒に回収することになる。ところ
がこのような初晶粒子堆積部に存在するこれら粒子間の
溶湯は不純物が濃縮した液相であるため、回収する初晶
粒子堆積部の純度を高めるには該液相をできるだけ排除
しなければならない。
では、初晶粒子堆積部を回収する際に少なからず該堆積
部に共存する溶湯を一緒に回収することになる。ところ
がこのような初晶粒子堆積部に存在するこれら粒子間の
溶湯は不純物が濃縮した液相であるため、回収する初晶
粒子堆積部の純度を高めるには該液相をできるだけ排除
しなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み検討
の結果、上記の初晶粒子堆積部から不純物濃度の高い液
相を十分に排除して純度の高いＡｌの得られるアルミニ
ウムスクラップの精製方法を提供するものである。
の結果、上記の初晶粒子堆積部から不純物濃度の高い液
相を十分に排除して純度の高いＡｌの得られるアルミニ
ウムスクラップの精製方法を提供するものである。
【０００８】即ち本発明精製方法の第一は、溶融アルミ
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体の
抜熱量を時間的に変動させながら晶出粒子を発生させ、
これら晶出粒子を落下、堆積させて堆積した晶出粒子群
を回収することを特徴とするものである。
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体の
抜熱量を時間的に変動させながら晶出粒子を発生させ、
これら晶出粒子を落下、堆積させて堆積した晶出粒子群
を回収することを特徴とするものである。
【０００９】また本発明精製方法の第二は、溶融アルミ
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体に
振動を付与しながら晶出粒子を発生させてこれら粒子を
落下、堆積させ、堆積した晶出粒子群を回収するにあた
り、付与する振動の振動数、又は振幅のうち少なくとも
いずれか一方を時間的に変動させることを特徴とするも
のである。
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体に
振動を付与しながら晶出粒子を発生させてこれら粒子を
落下、堆積させ、堆積した晶出粒子群を回収するにあた
り、付与する振動の振動数、又は振幅のうち少なくとも
いずれか一方を時間的に変動させることを特徴とするも
のである。
【００１０】また本発明精製方法の第三は、溶融アルミ
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体に
対して断続的に振動を付与するにあたり、長周期の非振
動インターバルと短周期の非振動インターバルを交互に
設けながら晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子を落
下、堆積させて堆積した晶出粒子群を回収することを特
徴とするものである。
ニウム内に１又は２以上の冷却体を浸漬し、該冷却体に
対して断続的に振動を付与するにあたり、長周期の非振
動インターバルと短周期の非振動インターバルを交互に
設けながら晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子を落
下、堆積させて堆積した晶出粒子群を回収することを特
徴とするものである。
【００１１】また本発明精製方法の第四は、溶融アルミ
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、これら冷却体を抜熱
量の異なる少なくとも２群に分けて、それぞれ晶出粒子
を発生させ、これら晶出粒子を落下、堆積させて堆積し
た晶出粒子群を回収することを特徴とするものである。
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、これら冷却体を抜熱
量の異なる少なくとも２群に分けて、それぞれ晶出粒子
を発生させ、これら晶出粒子を落下、堆積させて堆積し
た晶出粒子群を回収することを特徴とするものである。
【００１２】また本発明精製方法の第五は、溶融アルミ
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、該冷却体に振動を付
与しながら晶出粒子を発生させてこれら粒子を落下、堆
積させ、堆積した晶出粒子群を回収するにあたり、これ
ら冷却体を該冷却体に付与する振動の振動数、又は振幅
の少なくともいずれか一方が異なる２群以上に分けるこ
とを特徴とするものである。
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、該冷却体に振動を付
与しながら晶出粒子を発生させてこれら粒子を落下、堆
積させ、堆積した晶出粒子群を回収するにあたり、これ
ら冷却体を該冷却体に付与する振動の振動数、又は振幅
の少なくともいずれか一方が異なる２群以上に分けるこ
とを特徴とするものである。
【００１３】また本発明精製方法の第六は、溶融アルミ
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、これら冷却体を長周
期の断続的振動を付与する群と、短周期の断続的振動を
付与する少なくとも２群に分けることを特徴とするもの
である。
ニウム内に複数の冷却体を浸漬し、これら冷却体を長周
期の断続的振動を付与する群と、短周期の断続的振動を
付与する少なくとも２群に分けることを特徴とするもの
である。
【００１４】図２に従来技術の精製方法によって初晶粒
子群が堆積している状況を模式的に示す。即ち従来の方
法ではほぼ同じ粒径の初晶が発生して堆積するものであ
った。本発明者らは初晶粒子の間隙の不純物の濃縮した
液相を排除して初晶粒子堆積部の純度を向上させるため
には、該堆積部の初晶粒子の充填率を高めることにより
前記液相を初晶堆積部から排除すればよいと考えた。
子群が堆積している状況を模式的に示す。即ち従来の方
法ではほぼ同じ粒径の初晶が発生して堆積するものであ
った。本発明者らは初晶粒子の間隙の不純物の濃縮した
液相を排除して初晶粒子堆積部の純度を向上させるため
には、該堆積部の初晶粒子の充填率を高めることにより
前記液相を初晶堆積部から排除すればよいと考えた。
【００１５】しかしながら、上記装置による従来のアル
ミニウムの精製方法では、精製処理中、即ち、冷却体を
アルミニウム溶湯内に浸漬・振動中においては、冷却体
の振動条件、冷却体抜熱条件は同一であるため、沈降・
堆積する純度の高い初晶粒子群の個々の粒径はほぼ同一
である。このため、初晶粒子堆積部では径がほぼ同一な
粒子を最密に充填させることになるが、このような状態
では粒子間隙の液相の排除は不充分であった。さらに、
上記装置を用いてアルミニウムスクラップの精製処理を
行った場合には、高濃度の不純物元素のために初晶粒子
はデンドライト状に成長する傾向が強くなり、デンドラ
イト間隙や結晶粒間に捕捉させる不純物元素量が増大す
ることから、初晶粒子純度の低下を助長していた。
ミニウムの精製方法では、精製処理中、即ち、冷却体を
アルミニウム溶湯内に浸漬・振動中においては、冷却体
の振動条件、冷却体抜熱条件は同一であるため、沈降・
堆積する純度の高い初晶粒子群の個々の粒径はほぼ同一
である。このため、初晶粒子堆積部では径がほぼ同一な
粒子を最密に充填させることになるが、このような状態
では粒子間隙の液相の排除は不充分であった。さらに、
上記装置を用いてアルミニウムスクラップの精製処理を
行った場合には、高濃度の不純物元素のために初晶粒子
はデンドライト状に成長する傾向が強くなり、デンドラ
イト間隙や結晶粒間に捕捉させる不純物元素量が増大す
ることから、初晶粒子純度の低下を助長していた。
【００１６】そこで本発明者らはさらに検討の結果、初
晶の粒径は冷却体の振動数、振幅又は冷却体からの抜熱
量の変動により制御可能であることが判明した。従って
これら条件を変更することにより、図３に示すように粒
径の大きな初晶粒子（Ｐ）群とより粒径の小さい初晶粒
子（Ｑ）群とを混在させて大きな初晶粒子（Ｐ）の間隙
に小さな初晶粒子（Ｑ）を充填するようにすれば、図２
のように同一粒子径の初晶粒子のみが堆積したのに比べ
て粒子充填率が格段に向上する。なお初晶粒子径は図３
のように大小の２種類に分けてもよいが、３種類以上に
分けてもよく、また連続的に粒子径を変化させてもよ
い。
晶の粒径は冷却体の振動数、振幅又は冷却体からの抜熱
量の変動により制御可能であることが判明した。従って
これら条件を変更することにより、図３に示すように粒
径の大きな初晶粒子（Ｐ）群とより粒径の小さい初晶粒
子（Ｑ）群とを混在させて大きな初晶粒子（Ｐ）の間隙
に小さな初晶粒子（Ｑ）を充填するようにすれば、図２
のように同一粒子径の初晶粒子のみが堆積したのに比べ
て粒子充填率が格段に向上する。なお初晶粒子径は図３
のように大小の２種類に分けてもよいが、３種類以上に
分けてもよく、また連続的に粒子径を変化させてもよ
い。
【００１７】そして上記の冷却体の振動数、振幅及び抜
熱量の変動を２水準に設定すれば初晶粒子径は２種類と
なり、３水準に設定すれば３種類となるので、本発明で
は２水準以上に設定することが必要である。また設定値
は２種類又は３種類以上の所定の粒径の初晶粒子が堆積
するように、冷却体のサイズや溶湯量によって適宜決定
される。なお冷却体の数は１本でも２本以上でもかまわ
ない。
熱量の変動を２水準に設定すれば初晶粒子径は２種類と
なり、３水準に設定すれば３種類となるので、本発明で
は２水準以上に設定することが必要である。また設定値
は２種類又は３種類以上の所定の粒径の初晶粒子が堆積
するように、冷却体のサイズや溶湯量によって適宜決定
される。なお冷却体の数は１本でも２本以上でもかまわ
ない。
【００１８】さらに冷却体の振動数、振幅及び抜熱量の
変動周期は、得ようとする初晶粒子径の大きさやその種
類の数等によって適宜設定される。例えば振動数を変動
させる場合は、その振動数の時間的変動は、非定常波で
表わされる関係であってもよいが、図４（イ）のように
正弦波的、図４（ロ）のように矩形波的、又は図４
（ハ）のようにノコギリ波的な定常波で表わされる場合
の方がより制御し易いので好ましい。また振動を付与す
る手段としては電気的あるいは機械的等どのような方法
であっても、任意の振動数と振幅を選択できるものであ
ればよい。なお振動の方向としては左右方向、上下方向
のいずれでもかまわない。
変動周期は、得ようとする初晶粒子径の大きさやその種
類の数等によって適宜設定される。例えば振動数を変動
させる場合は、その振動数の時間的変動は、非定常波で
表わされる関係であってもよいが、図４（イ）のように
正弦波的、図４（ロ）のように矩形波的、又は図４
（ハ）のようにノコギリ波的な定常波で表わされる場合
の方がより制御し易いので好ましい。また振動を付与す
る手段としては電気的あるいは機械的等どのような方法
であっても、任意の振動数と振幅を選択できるものであ
ればよい。なお振動の方向としては左右方向、上下方向
のいずれでもかまわない。
【００１９】なお冷却体に振動を付与する場合は衝撃的
な振動を断続的に与えることも考えられる。即ち該冷却
体をハンマー等で叩くような場合である。この場合図４
（ニ）に示すように衝撃的な振動から次の衝撃的な振動
までの非振動インターバルは、これを長時間に設定して
おくものと短時間に設定しておくものとを交互に設ける
ことにより、長時間の非振動インターバル間で発生して
成長する晶出粒子と短時間の非振動インターバル間で発
生して成長する晶出粒子の粒径は異なるものとなる。従
ってこのように成長した晶出粒子に対して図４（ニ）に
概念的に示すように衝撃的な振動を与えれば粒子径の大
きい晶出粒子と粒子径の小さい晶出粒子が交互に落下、
堆積することになる。
な振動を断続的に与えることも考えられる。即ち該冷却
体をハンマー等で叩くような場合である。この場合図４
（ニ）に示すように衝撃的な振動から次の衝撃的な振動
までの非振動インターバルは、これを長時間に設定して
おくものと短時間に設定しておくものとを交互に設ける
ことにより、長時間の非振動インターバル間で発生して
成長する晶出粒子と短時間の非振動インターバル間で発
生して成長する晶出粒子の粒径は異なるものとなる。従
ってこのように成長した晶出粒子に対して図４（ニ）に
概念的に示すように衝撃的な振動を与えれば粒子径の大
きい晶出粒子と粒子径の小さい晶出粒子が交互に落下、
堆積することになる。
【００２０】次に冷却体の抜熱量を変動させるには、冷
却体を冷却する冷媒の種類やその流通量を変更する方法
が利用でき、いずれの場合も初晶発生に見合う抜熱量を
確保できる方法であれば特に限定されるものではない。
却体を冷却する冷媒の種類やその流通量を変更する方法
が利用でき、いずれの場合も初晶発生に見合う抜熱量を
確保できる方法であれば特に限定されるものではない。
【００２１】また本発明では、一つの溶湯保持容器に対
して複数本の冷却体を浸漬し、これら冷却体を２群以上
に分け、ある群内の冷却体の抜熱量を他の群のものの抜
熱量より大きく、あるいは小さく設定する。即ち各群毎
に抜熱量の異なる冷却体を設置する。こうして各群の冷
却体毎に粒子径の異なる初晶粒子が発生して落下、堆積
するので初晶粒子の充填率はやはり向上する。
して複数本の冷却体を浸漬し、これら冷却体を２群以上
に分け、ある群内の冷却体の抜熱量を他の群のものの抜
熱量より大きく、あるいは小さく設定する。即ち各群毎
に抜熱量の異なる冷却体を設置する。こうして各群の冷
却体毎に粒子径の異なる初晶粒子が発生して落下、堆積
するので初晶粒子の充填率はやはり向上する。
【００２２】また本発明では複数本の冷却体を２群以上
に分け、各群毎の冷却体に付与する振動の振動数及び／
又は振幅を異ならしめるものもある。この場合も各群の
冷却体からは異なる粒径の晶出粒子が発生して落下、堆
積する。
に分け、各群毎の冷却体に付与する振動の振動数及び／
又は振幅を異ならしめるものもある。この場合も各群の
冷却体からは異なる粒径の晶出粒子が発生して落下、堆
積する。
【００２３】さらに本発明では上記と同様冷却体を２群
以上に分け、より長い周期で衝撃的な振動を与える群と
より短い周期で衝撃的な振動を与える群、さらにこれら
とは異なった周期で衝撃的な振動を与える複数の群を設
けることによって粒径の異なる晶出粒子を得る。
以上に分け、より長い周期で衝撃的な振動を与える群と
より短い周期で衝撃的な振動を与える群、さらにこれら
とは異なった周期で衝撃的な振動を与える複数の群を設
けることによって粒径の異なる晶出粒子を得る。
【００２４】また溶湯保持容器底部に堆積したＡｌ純度
の高い初晶粒子とその上部の液相とを分離するには、例
えば、溶湯が凝固するまで冷却させてＡｌ合金鋳塊を作
り、これを容器から取り出して切断や溶断等によって初
晶堆積部と濃化液相部とを分離する方法、スクリューコ
ンベア、ベルトコンベア等の初晶移送治具を用いて保持
容器内の溶湯底部に堆積した初晶粒子群を該容器外に連
続的に排出する方法等を用いることができる。
の高い初晶粒子とその上部の液相とを分離するには、例
えば、溶湯が凝固するまで冷却させてＡｌ合金鋳塊を作
り、これを容器から取り出して切断や溶断等によって初
晶堆積部と濃化液相部とを分離する方法、スクリューコ
ンベア、ベルトコンベア等の初晶移送治具を用いて保持
容器内の溶湯底部に堆積した初晶粒子群を該容器外に連
続的に排出する方法等を用いることができる。
【００２５】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００２６】（実施例１）図１に示した装置を用いたア
ルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行った。原料に
は、アルミニウムブレージングシート屑（組成Ａｌ−３
％Ｓｉ−１％Ｍｎ）を用いた。溶湯保持容器（２）は黒
鉛製で、全深さ 200mm、内径 100mmφの断面円形状であ
る。上記保持容器（２）を抵抗炉（１）に入れ、アルミ
ニウムスクラップ溶湯を注湯し、溶湯保持容器の溶湯温
度を予め求めた液相線温度より２度高く設定した。初晶
発生器（５）には、黒鉛製の内部ガス冷却式冷却体
（３）と機械振動式振動器（４）を用いた。該冷却体
（３）の外径は40mmφであり、この冷却体（３）を溶湯
保持容器（２）の溶湯上面にその先端を20mm浸漬し、内
部に常温の窒素ガスを25リットル／min 流した。さら
に、冷却体の振幅は５mmとし、その振動数を表１の通り
２水準設定しその水準間で振動数を変動させた。本実施
例で行った振動数２水準と振動数波形及び周期を表１に
示す。表１の条件でそれぞれ５分間、初晶発生処理を行
い溶湯保持容器内の溶湯を精製した後、溶湯を自然放冷
により冷却凝固させ、得られたアルミニウム鋳塊の中心
部であって溶湯保持容器底部位置のＳｉ量を分析してそ
れらの結果を本発明例Ｎo.１〜Ｎo.３として表１に併記
した。
ルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行った。原料に
は、アルミニウムブレージングシート屑（組成Ａｌ−３
％Ｓｉ−１％Ｍｎ）を用いた。溶湯保持容器（２）は黒
鉛製で、全深さ 200mm、内径 100mmφの断面円形状であ
る。上記保持容器（２）を抵抗炉（１）に入れ、アルミ
ニウムスクラップ溶湯を注湯し、溶湯保持容器の溶湯温
度を予め求めた液相線温度より２度高く設定した。初晶
発生器（５）には、黒鉛製の内部ガス冷却式冷却体
（３）と機械振動式振動器（４）を用いた。該冷却体
（３）の外径は40mmφであり、この冷却体（３）を溶湯
保持容器（２）の溶湯上面にその先端を20mm浸漬し、内
部に常温の窒素ガスを25リットル／min 流した。さら
に、冷却体の振幅は５mmとし、その振動数を表１の通り
２水準設定しその水準間で振動数を変動させた。本実施
例で行った振動数２水準と振動数波形及び周期を表１に
示す。表１の条件でそれぞれ５分間、初晶発生処理を行
い溶湯保持容器内の溶湯を精製した後、溶湯を自然放冷
により冷却凝固させ、得られたアルミニウム鋳塊の中心
部であって溶湯保持容器底部位置のＳｉ量を分析してそ
れらの結果を本発明例Ｎo.１〜Ｎo.３として表１に併記
した。
【００２７】（比較例１）図１に示した装置により、冷
却体の振動数を20Hzで一定として他の条件は実施例１と
同一にしてアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行
い、得られたＡｌ鋳塊について同様にＳｉ量を分析して
その結果を表１に併記した。
却体の振動数を20Hzで一定として他の条件は実施例１と
同一にしてアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行
い、得られたＡｌ鋳塊について同様にＳｉ量を分析して
その結果を表１に併記した。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から明らかなように振動数を変動させ
ている本発明例Ｎo.１〜Ｎo.３は、振動数の一定な比較
例Ｎo.１に比べて初晶堆積部のＡｌ純度が向上している
ことが認められる。
ている本発明例Ｎo.１〜Ｎo.３は、振動数の一定な比較
例Ｎo.１に比べて初晶堆積部のＡｌ純度が向上している
ことが認められる。
【００３０】（実施例２）図１に示した装置により、実
施例１と同様にアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験
を行った。冷却体の振動数は20Hzとし、その振幅を表２
のように２水準に設定してそれら水準間で振幅を変動さ
せた後、得られたＡｌ鋳塊について実施例１と同様にＳ
ｉ量を分析してそれらの結果を本発明例Ｎo.４〜Ｎo.６
として表２に併記した。
施例１と同様にアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験
を行った。冷却体の振動数は20Hzとし、その振幅を表２
のように２水準に設定してそれら水準間で振幅を変動さ
せた後、得られたＡｌ鋳塊について実施例１と同様にＳ
ｉ量を分析してそれらの結果を本発明例Ｎo.４〜Ｎo.６
として表２に併記した。
【００３１】（比較例２）図１に示した装置を用い、冷
却体の振幅を５mmで一定とし他の条件は実施例２と同一
にしてアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行い、
得られた鋳塊について同様にＳｉ量を分析をして結果を
表２に示した。
却体の振幅を５mmで一定とし他の条件は実施例２と同一
にしてアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行い、
得られた鋳塊について同様にＳｉ量を分析をして結果を
表２に示した。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２から振幅を変動させることで初晶堆積
部のＡｌ純度が向上していることが明らかである。
部のＡｌ純度が向上していることが明らかである。
【００３４】（実施例３）図１に示した装置により、実
施例１と同様にアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験
を行った。冷却体の冷却方法を水冷としてその冷却水量
を表３のように２水準設定してそれらの水準間で冷却水
量を変動させることにより抜熱量を変動させた後、得ら
れたＡｌ鋳塊について実施例１と同様にＳｉ量を分析し
てそれらの結果を本発明例Ｎo.７として表３に併記し
た。
施例１と同様にアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験
を行った。冷却体の冷却方法を水冷としてその冷却水量
を表３のように２水準設定してそれらの水準間で冷却水
量を変動させることにより抜熱量を変動させた後、得ら
れたＡｌ鋳塊について実施例１と同様にＳｉ量を分析し
てそれらの結果を本発明例Ｎo.７として表３に併記し
た。
【００３５】（比較例３）図１に示す装置を用い、冷却
体の冷却水量を 1.0リットル／min で一定とし、他の条
件は実施例３と同一にしてアルミニウムスクラップ溶湯
の精製実験を行い、得られた鋳塊について同様にＳｉ量
を分析してその結果を表３に併記した。
体の冷却水量を 1.0リットル／min で一定とし、他の条
件は実施例３と同一にしてアルミニウムスクラップ溶湯
の精製実験を行い、得られた鋳塊について同様にＳｉ量
を分析してその結果を表３に併記した。
【００３６】
【表３】
【００３７】表３より冷却体の冷却水量を変動させて抜
熱量を変動させることで初晶堆積部のＡｌ純度が向上し
ていることが明らかである。
熱量を変動させることで初晶堆積部のＡｌ純度が向上し
ていることが明らかである。
【００３８】（実施例４）図１に示す装置において、さ
らに他の初晶発生器を設置し、表４に示すように一方の
冷却体の振動数を20Hzに設定し、他方の冷却体の振動数
を５Hzに設定し、さらにいずれの冷却体も振幅は５mm、
冷却体の冷却には窒素ガスを 1.0リットル／min 流し、
その他は実施例１と同様にしてアルミニウムスクラップ
溶湯の精製実験を行った。そして得られたＡｌ鋳塊につ
いて実施例１と同様にＳｉ量を分析してそれらの結果を
本発明例Ｎo.８として表４に併記した。
らに他の初晶発生器を設置し、表４に示すように一方の
冷却体の振動数を20Hzに設定し、他方の冷却体の振動数
を５Hzに設定し、さらにいずれの冷却体も振幅は５mm、
冷却体の冷却には窒素ガスを 1.0リットル／min 流し、
その他は実施例１と同様にしてアルミニウムスクラップ
溶湯の精製実験を行った。そして得られたＡｌ鋳塊につ
いて実施例１と同様にＳｉ量を分析してそれらの結果を
本発明例Ｎo.８として表４に併記した。
【００３９】（比較例４）図１に示す初晶発生器が１台
の装置により、表４に示すようにその冷却体の振動数を
20Hzに固定し、他の条件は上記実施例４と同一にして得
られたＡｌ鋳塊について同様にＳｉ量を分析してその結
果を表４に併記した。
の装置により、表４に示すようにその冷却体の振動数を
20Hzに固定し、他の条件は上記実施例４と同一にして得
られたＡｌ鋳塊について同様にＳｉ量を分析してその結
果を表４に併記した。
【００４０】
【表４】
【００４１】表４から振動数のみ異なる２台の冷却体に
よっても２種類の粒子径の初晶が発生するので初晶堆積
部のＡｌ純度が向上することが判る。
よっても２種類の粒子径の初晶が発生するので初晶堆積
部のＡｌ純度が向上することが判る。
【００４２】（実施例５）図５に示した精製装置を用い
てアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行った。こ
の装置は、図示しないスクラップ溶解炉、流入樋
（６）、溶湯保持容器（２）、初晶発生器（５）、ベル
トコンベア（７）、初晶堆積部回収槽（８）、液相回収
槽（９）、図示しないベルトコンベア駆動装置、溶湯保
持容器外周の抵抗発熱体から構成される。実施例１との
相違点は、溶湯底部の初晶堆積部をベルトコンベア
（７）を用いて連続的に溶湯保持容器外部に排出できる
点である。原料には、実施例１と同様にアルミニウムブ
レージングシート屑（組成Ａｌ−３％Ｓｉ−１％Ｍｎ）
を用いた。
てアルミニウムスクラップ溶湯の精製実験を行った。こ
の装置は、図示しないスクラップ溶解炉、流入樋
（６）、溶湯保持容器（２）、初晶発生器（５）、ベル
トコンベア（７）、初晶堆積部回収槽（８）、液相回収
槽（９）、図示しないベルトコンベア駆動装置、溶湯保
持容器外周の抵抗発熱体から構成される。実施例１との
相違点は、溶湯底部の初晶堆積部をベルトコンベア
（７）を用いて連続的に溶湯保持容器外部に排出できる
点である。原料には、実施例１と同様にアルミニウムブ
レージングシート屑（組成Ａｌ−３％Ｓｉ−１％Ｍｎ）
を用いた。
【００４３】溶湯保持容器は黒鉛製で、初晶発生部と初
晶移送部から構成されている。初晶発生部は全深さ 200
mm、内径 100mmφの断面円形状であり、さらに、初晶移
送部は、ベルトコンベア（７）を収容する内径 100mmφ
の円筒状容器が傾斜されて該コンベア（７）の先端が初
晶発生部の容器底部に配置されている。そしてこの溶湯
保持容器（２）内を抵抗発熱体により所定温度に保持し
た後、アルミニウムスクラップ溶湯を流入樋（６）を通
して注湯し、溶湯保持容器（２）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。初晶発生器（５）
には、黒鉛製の内部ガス冷却式冷却体（３）、機械振動
式振動器（４）を用いた。冷却体の外径は40mmφであ
り、この初晶発生器の冷却体（３）を初晶発生室の溶湯
上面にその先端を20mm浸漬し、内部に常温の窒素ガスを
25リットル／min 流した。さらに、冷却体の振幅は５mm
とし、その振動数を表５に示すように２水準設定しその
水準間で振動数を変動させた。またベルトコンベア
（７）によって排出される初晶堆積部の排出量は 100ｇ
／分、液相の排出量は200ｇ／分であったため、それに
見合うスクラップをスクラップ溶解炉より流入させた。
精製処理を10分間行い、得られた初晶堆積部１kgのＳｉ
量を分析してそれらの結果を本発明例Ｎo.９〜Ｎo.11と
して表５に併記した。
晶移送部から構成されている。初晶発生部は全深さ 200
mm、内径 100mmφの断面円形状であり、さらに、初晶移
送部は、ベルトコンベア（７）を収容する内径 100mmφ
の円筒状容器が傾斜されて該コンベア（７）の先端が初
晶発生部の容器底部に配置されている。そしてこの溶湯
保持容器（２）内を抵抗発熱体により所定温度に保持し
た後、アルミニウムスクラップ溶湯を流入樋（６）を通
して注湯し、溶湯保持容器（２）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。初晶発生器（５）
には、黒鉛製の内部ガス冷却式冷却体（３）、機械振動
式振動器（４）を用いた。冷却体の外径は40mmφであ
り、この初晶発生器の冷却体（３）を初晶発生室の溶湯
上面にその先端を20mm浸漬し、内部に常温の窒素ガスを
25リットル／min 流した。さらに、冷却体の振幅は５mm
とし、その振動数を表５に示すように２水準設定しその
水準間で振動数を変動させた。またベルトコンベア
（７）によって排出される初晶堆積部の排出量は 100ｇ
／分、液相の排出量は200ｇ／分であったため、それに
見合うスクラップをスクラップ溶解炉より流入させた。
精製処理を10分間行い、得られた初晶堆積部１kgのＳｉ
量を分析してそれらの結果を本発明例Ｎo.９〜Ｎo.11と
して表５に併記した。
【００４４】（比較例５）図５に示す装置により、表５
に示すように冷却体の振動数を20Hzに固定し、他の条件
を上記実施例５と同一にして得られた初晶堆積部のＳｉ
量を分析してその結果を表５に併記した。
に示すように冷却体の振動数を20Hzに固定し、他の条件
を上記実施例５と同一にして得られた初晶堆積部のＳｉ
量を分析してその結果を表５に併記した。
【００４５】
【表５】
【００４６】表５より連続的に初晶堆積部を回収できる
装置を用いた場合でも、振動数を変動させることによ
り、そのＡｌ純度は向上することが判る。
装置を用いた場合でも、振動数を変動させることによ
り、そのＡｌ純度は向上することが判る。
【００４７】
【発明の効果】以上、説明したように本発明のアルミニ
ウムスクラップの精製方法は、アルミニウムスクラップ
中に含まれるＳｉ等の不純物を効率的に除去できる。従
ってブレージングシート等のアルミニウムスクラップを
効率的に再生し、アルミニウム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。
ウムスクラップの精製方法は、アルミニウムスクラップ
中に含まれるＳｉ等の不純物を効率的に除去できる。従
ってブレージングシート等のアルミニウムスクラップを
効率的に再生し、アルミニウム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１】本発明を実施する装置の一例を示す説明図であ
る。
る。
【図２】従来法による初晶粒子の堆積状況を示す説明図
である。
である。
【図３】本発明法による初晶粒子の堆積状況を示す説明
図である。
図である。
【図４】本発明で冷却体に付与する振動の具体例を示す
もので、（イ）は振動数の時間的変動例のうち正弦波
型、（ロ）は振動数の時間的変動例のうち矩形波型、
（ハ）は振動数の時間的変動例のうちノコギリ波型及び
（ニ）は衝撃的振動の付与の時間的変動例を示すそれぞ
れ線図である。
もので、（イ）は振動数の時間的変動例のうち正弦波
型、（ロ）は振動数の時間的変動例のうち矩形波型、
（ハ）は振動数の時間的変動例のうちノコギリ波型及び
（ニ）は衝撃的振動の付与の時間的変動例を示すそれぞ
れ線図である。
【図５】本発明を実施する他の装置の例を示す説明図で
ある。
ある。
【図６】溶質の分配法則を説明するＡｌ−Ｓｉ合金の平
衡状態図である。
衡状態図である。
１ 抵抗炉 ２ 溶湯保持炉 ３ 冷却体 ４ 振動器 ５ 初晶発生器 ６ 流入樋 ７ ベルトコンベア ８ 初晶堆積部回収槽 ９ 液相回収槽
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｂ 9/02 Ｃ２２Ｂ 9/02
Claims (6)
- 【請求項１】 溶融アルミニウム内に１又は２以上の冷
却体を浸漬し、該冷却体の抜熱量を時間的に変動させな
がら晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子を落下、堆積
させて堆積した晶出粒子群を回収することを特徴とする
アルミニウムスクラップの精製方法。 - 【請求項２】 溶融アルミニウム内に１又は２以上の冷
却体を浸漬し、該冷却体に振動を付与しながら晶出粒子
を発生させてこれら粒子を落下、堆積させ、堆積した晶
出粒子群を回収するにあたり、付与する振動の振動数、
又は振幅のうち少なくともいずれか一方を時間的に変動
させることを特徴とするアルミニウムスクラップの精製
方法。 - 【請求項３】 溶融アルミニウム内に１又は２以上の冷
却体を浸漬し、該冷却体に対して断続的に振動を付与す
るにあたり、長周期の非振動インターバルと短周期の非
振動インターバルを交互に設けながら晶出粒子を発生さ
せ、これら晶出粒子を落下、堆積させて堆積した晶出粒
子群を回収することを特徴とするアルミニウムスクラッ
プの精製方法。 - 【請求項４】 溶融アルミニウム内に複数の冷却体を浸
漬し、これら冷却体を抜熱量の異なる少なくとも２群に
分けて、それぞれ晶出粒子を発生させ、これら晶出粒子
を落下、堆積させて堆積した晶出粒子群を回収すること
を特徴とするアルミニウムスクラップの精製方法。 - 【請求項５】 溶融アルミニウム内に複数の冷却体を浸
漬し、該冷却体に振動を付与しながら晶出粒子を発生さ
せてこれら粒子を落下、堆積させ、堆積した晶出粒子群
を回収するにあたり、これら冷却体を該冷却体に付与す
る振動の振動数、又は振幅の少なくともいずれか一方が
異なる２群以上に分けることを特徴とするアルミニウム
スクラップの精製方法。 - 【請求項６】 溶融アルミニウム内に複数の冷却体を浸
漬し、これら冷却体を長周期の断続的振動を付与する群
と、短周期の断続的振動を付与する少なくとも２群に分
けることを特徴とするアルミニウムスクラップの精製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26622795A JPH0978152A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26622795A JPH0978152A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0978152A true JPH0978152A (ja) | 1997-03-25 |
Family
ID=17428042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26622795A Pending JPH0978152A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | アルミニウムスクラップの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0978152A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202347B2 (en) | 2006-06-23 | 2012-06-19 | Constellium France | Process for recycling aluminum alloy scrap coming from the aeronautical industry |
| JP2017035649A (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 国立大学法人静岡大学 | 凍結分離装置および凍結分離方法 |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP26622795A patent/JPH0978152A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202347B2 (en) | 2006-06-23 | 2012-06-19 | Constellium France | Process for recycling aluminum alloy scrap coming from the aeronautical industry |
| JP2017035649A (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 国立大学法人静岡大学 | 凍結分離装置および凍結分離方法 |
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