JPS58123840A

JPS58123840A - 金属蒸気回収方法及び装置

Info

Publication number: JPS58123840A
Application number: JP57004286A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Miura; 三浦　宏久; Hiroshi Sato; 博佐藤; Toshio Natsume; 夏目　敏夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-01-14
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1983-07-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、金属蒸気の回収方法及び回収装置に係り、金
属蒸気を液相状態にて回収するに適した方法及び＠胃に
係る。

昇華等により得られた金属蒸気を、熱力学的に過飽和な
状態となるよう温度及び圧力を調整された液化室又は液
溜め容器に導入しても、金属蒸気を迅速に液化すること
はむずかしく、金属蒸気の液化を促進する各種の方法が
従来より提案されている。

例えば酸化金属を粗精練することにより得られた少最の
酸化物の如き不純物を含有する金属原料を精製する場合
の如く、金属原料を真空昇華などによって金属蒸気とし
、その金属蒸気を急冷してその金属蒸気を回収する方法
及び装置として幡、従来より種々のものが提案されてい
る。

例えば亜鉛や鉛などについては、従莱より一般に、真空
昇華などにより生成された高温の金属蒸気を該金属蒸気
よりも低温の金属溶湯が貯容されたコンデンサに導き、
パドル、インペラーの如き手段により低温の金属溶湯飛
沫を金属蒸気に接触させることにより冷却するか、また
は低温の金属溶製中に浸漬された０字管を有するコンデ
ンサを用い、真空ポンプにより混合ガスを吸引して金属
蒸気を０字管内に通すことによって冷却することにより
、金属熱゛気を凝縮液化して回収する方法が採用されて
いる。

また液化室での凝縮を促進するためには、（１）液溜め
容器又は液化室の大きさを拡大したり、接触面積を増大
すべく液化室内にフィン等を設置したりするか、又は（
２）液化の核の生成を助けるために金「蒸気を物理的に
攪拌する目的で、外部よりの動力にファンを回転させた
り、若しくは液化され液溜め容器内に存在する精製液を
強くかきよねして、ＷＪｗＡの飛沫を金属蒸気の凝縮核
とする目的で、パドル又はスパッターを外部からの動力
にて回転させる等の手段を講じる必要がある。

本発明は、上述の如き従来の金属蒸気回収方法及び装置
に於ける以上の如き不具合に鑑み、パドルなどの液化凝
縮促進手段を用いることなく、真空昇華などにより生成
された金属蒸気を高回収率にて液相として能率よく連続
的に回収することのできる方法及び装置を提供すること
を目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、金属蒸気を液相状態に
て回収する方法に於て、前記金属蒸気の凝縮温度以上の
温度に維持された前記金属蒸気を末広ノズルへ導き、前
記末広ノズルの先端より噴出させることにより、前記金
属蒸気を断熱膨張によって前記凝縮温度以下の１１度に
急冷し、前記末広ノズルの先端より噴出した前記金属蒸
気の噴流を前記金属蒸気を構、、１成する金属と同一の
金属の溶湯の液面に衝突させ、これにより前記金属蒸気
を構成する金属を前記溶湯中に導くことを特徴とする方
法、及び金属蒸気を液相状態にて回収する装置に於て、
前記金属蒸気を該金属蒸気の凝縮温度以上のｗＡ墳に維
持しつつ貯容する金属蒸気貯容室と、前記金属蒸気を構
成する金属と同一の金属の溶湯を貯容する溶湯貯容室と
、前記金属蒸気貯容室と前記溶湯貯容室とを連通接続し
前記金属蒸気貯容室内の前記金属蒸気を断熱膨張によっ
て前記凝縮温度以下の１１痕に急冷しつつ前記溶湯貯容
室内の前記溶湯の液面へ衝突させる末広ノズルと、前記
溶湯貯容室内を真空化する真空装置とを有していること
を特徴とする装置によって達成される。

かかる本発明による金属蒸気の回収方法及び回収装置に
よれば、金属蒸気は末広ノズルによる断熱膨張によって
急冷され、また末広ノズルより噴出した金属蒸気はそれ
が飛散することなく金属蒸気を構成する金属と同一金属
の溶湯中に導かれるので、亜鉛や鉛の如く比較的融点が
低い金属については勿論のこと、マグネシウムやカルシ
ウムの如く比較的融点が高い金属についても、金属蒸気
をＩ／１１＠収率にて能率よく連続的に回収することが
できる。

また、本発明による金属蒸気回収方法及び装置によれば
、末広ノズルより噴出された金属蒸気を構成する金属は
、その金属と同一金属の溶ＩＩ（捕集溶湯）中に導かれ
るので、金属蒸気を捕集溶湯中に液相状態にて回収する
ことができ、回収された金属をインゴットに鋳造したり
他の用途に使用するに際しても、その回収金属を捕集溶
湯より分離したり再溶融したりする必要がない。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明による金属蒸気の
回収方法及び回収装置を、その好ましい実施例について
詳細に説明する。

添付の図は金属マグネシウムの精報に対し適用された本
発明による金属蒸気回収装置の一つの実施例を示す解重
的縦断面図である。図に於て、１は金属マグネシウムを
真空昇華してマグネシウム蒸気を生成する昇華炉である
。この昇華炉１は、内部に断熱材２を含む炉体３により
、その炉室４が炉外より断熱された状態にてヒータ５に
より加熱され、また炉室４が気密状態に維持されるよう
になっている。

昇華炉１の上！ｌ＋６には昇華原料装入ボート７が設け
られており、咳屏華原料装入ポート７には昇華原料装入
ホッパ８が接続されている。昇華原料装入ホッパ８には
二つの制御弁９及び１０が設けられており、これらの制
御弁９及び１０を交互に開閉することにより、炉室４の
気密状態を維持しつつ、装入口１１を経て昇華原料装入
ホッパ８内へ装入され炉室４内へ供給される昇華原料１
２の量を制御し得るようになっている。炉室４内へ供給
された昇華原料１２が昇華炉１内に於て真空昇華される
ことにより生成し昇華炉内に残留する残漬１２′は、酸
化マグネシウムや炭素を主成分とするものであり、昇華
炉１の側！！１３に設けられた残渣排出ボート１４を経
て残漬収集ホッパ１５に収集され、昇華炉１より断続的
に排出されるようになっている。

昇華炉１の炉室４内には昇華炉コにより生成された極く
少量の不純物微粉を含む金属蒸気を収集するための金属
蒸気収集装置１６が設けられている。金属蒸気収集＠ｌ
！１６は昇華炉１の底壁１７に固定された中空管１８に
より担持されており、その内部には金属蒸気中の不純物
微粉を捕捉する不純物トラッパ１９が設けられている。

また昇華炉１の底！！１７にはその炉室４と金属蒸気捕
集炉２０の炉室２１とを遅過接続する末広ノズル２２が
設けられており、該末広ノズル２２の先端は金属蒸気捕
集炉２０の炉室２１内に開口している。

金属蒸気を構成する金属、即ち精製されるべき金属（マ
グネシウム）と同一の金属の溶［１２４を貯容するるつ
ぼ２５が配置されている。るつぼ２５の一部にはヒータ
２６が埋設されており、これによりるつぼ２５内に貯容
された金属溜［１２４及び咳金属溶湯によって捕集され
た金属が、所定の温度にて溶融状態に維持されるように
なっている。

また金属蒸気捕集炉２０の側壁には真空ボート２７が設
けられており、このボートは導管２８を軽で真空ポンプ
２９に接−されており１、これにより金属蒸気捕集炉２
０の炉室２１及び昇華炉１の炉室４内が真空化されるよ
うになっている。

尚、定常的な捕集状態ではヒータ２６による金属１ｍ２
４の加熱を停止し、金属蒸気の潜熱により溶湯を溶−状
態に維持することが可能であり、またこの場合真空ポン
プ２９も停止されてよい。

更に、るつぼ２５の側壁の下方部には該るつは２５内に
回収され貯容された金属溶場２４を取出すための溶湯取
出しボート３０が設けられている。

ｍｓ取出しボート３０には開閉弁３１が設けられた溶湯
取出し導管３２が接続されており、これによりるつぼ２
５内の溶湯を取鍋３３へ取出し得るようになっている。

特に図示の実施例に於ては、末広ノズル２２はその軸線
３４がるつば２５内に貯容された溶１２４の液面に対し
垂直であるよう、昇華炉１の底壁に固定されており、こ
れにより末広ノズル２２の先端よりＳ射された金属蒸気
の噴流３５が溶湯２４の液面に対し実質的に垂直に衝突
するようになっている。

上述の実施例による金属蒸気回収装置を用いて、本発明
による金属蒸気回収方法に従ってマグネシウム蒸気の回
収を行なうには、まず酸化マグネシウムを粗精練するこ
とにより形成され酸化物の如き少量の不純物を含有する
団塊状の昇華原料１２を昇華原料装入ホッパ８内に装入
し、該昇華原料装入ホッパよりヒータ５によって９００
℃のｗＡ度に維持され、８０〜１’Ｏ’０Ｔｏｒｒの圧
力に維持された炉室４内へ断続的に導入し、昇華炉１内
に於てマグネシウム蒸気を生成させる。そしてかくして
昇華炉１内に於て生成されたマグネシウム蒸気を、真空
ポンプ２９によって吸引することにより、図にて矢印に
て示されている如く、金属蒸気収集装置１６、中空管１
８を経て末広ノズル２２へ導き、真空ポンプ２９により
１５〜２０　Ｔ　ｏｒｒの圧力に作動当初に設定された
金属蒸気捕集炉２０の炉室２１内へ末広ノズル２２の先
巻より噴出させ、これによりマグネシウム蒸気の凝縮濃
度以下の濃度に断熱膨張によって急冷する。そしてかく
して末広ノズル２２の先端より噴射されたマグネシウム
蒸気の噴流３５を、ヒ、−タ２６により６８０〜７　’
Ｏ０℃の濃度に作動当初に維持されたマグネシウム溶湯
２４の液面に衝突させ、これによりマグネシウム蒸気を
マグネシウム溶１２４内に導くことによって回収する。

この場合、この段階では一部液相となっているマグネシ
ウム蒸気は、マグネシウム溶湯２４に捕集されることに
よりそのマグネシウム溶湯に溶は込む。

上述の実施例による金属蒸気回収方法及び装置に従って
、下記の表１に示す実施条件にてマグネシウム蒸気の回
収実験を行なったところ、下記の表２に示す結果を得た
。尚、金属蒸気による溶湯２４の液面の窪みは約５０１
１であった。

□ 表　　１項　目　　　　　　　実験条件原料状態　　　　　　　団塊ブリケット原料純度　　　
　　　　　　９２％Ｍｇ原料投入量　　　　　　　２６
　、２　ｋａ／　Ｈｒ末広ノズルのどｔ！　　　　　２
５−■平均屏華炉内圧力　　　　　９２Ｔｏｒｒ平均昇
華炉内温度　　　　９００℃ 平均捕＊Ｖ内圧ｈ　　　　　　１Ｂ、２Ｔｏｒｒ平均捕
集溶湯瀉度　　　　６８５℃ 表　　２項　目　　　　　　　　実験結果回収出湯１　　　　　　　　２４．’Ｏｋａ／Ｈｒ回　
　収　　率　　　　　　　　　　　　　９９．６％回収
地金平均純痩　　　　　９９．９３％１１゜このマグネシウム蒸気の回収実験の結果より、本発明に
よれば、マグネシウムの如く比較的融点が＾い金属につ
いても、１００％に近い純度及び回収率にて金属蒸気を
きわめて能串良く回収し得ることが解る。

尚、本願出願人と同一の出願人の出願にかかる特願昭５
６−１８０７９２号に記載されている如く、本発明によ
る金属蒸気回収方法に於ても、末広ノズルの先端より噴
出した金属蒸気が飛散するのを防止すべく、金属蒸気の
□噴流を少なくとも一つの噴流減速装置に衝突させ、噴
流減速装置により金属蒸気を構成する金属をその金属と
同一の金属の溶湯に導いてよく、またこれと同様に本発
明による金属蒸気回収装置に於ても、金属蒸気貯容室、
溶製貯容室、末広ノズル、□真空装置に加えて、末広ノ
ズルより噴射された金属蒸気の噴流を減速し且金属蒸気
を構成する金属を溶湯内へ導く噴流減速装置が組込まれ
てよい。これらの場合には、噴流減速装置は金属蒸気の
噴流の進行方向に対し傾斜した衝突板、又は複数個の羽
根を有し該羽根の少なくとも一部が溶湯中に浸漬された
羽根車、又はそれらの組合せであってよい。

更に、金属蒸気貯容室２０内に於て金属蒸気を捕集する
ために使用される金属溶湯２４は、金属蒸気回収プロセ
スの初期の段階に於ては、末広ノズル２２の先端より金
属蒸気貯容室２ｏ内に噴射された金属蒸気をるつぼ２５
の底部に於て捕集し貯留することにより、または従来の
捕集板などにより固体金属として捕集された金属をるつ
ば２５内に於てヒータ２６により溶融することにより形
成されてよい。

以上に於ては、粗精練により得られた金属マグネシウム
の精練に対し適用された実施例について詳細に説明した
が、本発明による金属蒸気回収方法及び装置はマグネシ
ウム蒸気を回収する場合に限定されるものではなく、他
の元素の金属蒸気を回収する場合にも適用可能であるこ
とが理解されよう。また本発明による金属蒸気回収方法
及び装置は粗精練された金属の精練の場合に限らず、金
属蒸気を回収する必要のある他の場合にも適用可能であ
ることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

添付の図は金属マグネシウムの精練に対し適用された本
発明による金属蒸気回収ｖ１Ｍの一つの実施例を示す解
重的縦断面図である。１・・・昇華炉、２・・・断熱材、３・・・炉体、４・
・・炉室。５・・・ヒータ、６・・・上壁、７・・・昇華原料挿入
ボート。８・・・昇華原料挿入ホッパ、９．１０・・・制御弁、
１１・・・挿入０．１２・・・昇華原料、１２′・・・
残渣、１３・・・Ｉｌｌ、１４・・・残渣排出ボート、
１５・・・残渣収集ホッパ、１６・・・金属蒸気収集装
置、１７・・・底壁。１８・・・中空管、１９・・・不純物トラッパ、２０・
・・金属蒸気回収炉、２１・・・炉室、２２・・・末広
ノズル。２４・・・溶湯、２５・・・るつぼ、２６・・・ヒータ
、２７・・・真空ボート、２８・・・導管、２９・・・
真空ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属蒸・気を液相状態にて回収する方法に於て、
前記金ａｍ気の凝縮１度以上の温度に維持された前記金
属蒸気を末広ノズルへ導き、前記末広ノズルの先端より
噴出させることにより、前記金属蒸気を断熱膨張によっ
て前記凝縮濃度以下の温度に急冷し、前記末広ノズルの
先端より噴出した前記金属蒸気の噴流を前記金属蒸気を
構成する金属と同一の金属の１１鴻の液面に衝突させ、
これにより前記金属蒸気を構成する金属を前記溶湯中に
導くことを特徴とする方法。
（２）金属蒸気を液相状態にて回収する装置に於て、前
記金属蒸気を核金属蒸気の凝縮温度以上の濃度に緒持し
つつ貯容する金属蒸気貯容室と、前記金属蒸気を構成す
る金属と同一の金属の溶湯を貯容する溶湯貯容室と、前
記金属蒸気貯容室と前記溶湯貯容室とを連通接続し前記
金属蒸気貯容室内の前記金属蒸気を断熱膨張によって前
記凝縮温度以下の濃度に急冷しつつ前記溶湯貯容室内の
前記溶湯の液面へ衝′突させる末広ノズルと、前記溶湯
貯容室内を真空化する真空装置とを有していることを特
徴とする装置。