JPS585975B2 - ヨウユウアルミニウムカラ アルカリキンゾクフジユンブツオジヨキヨスルホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概ね、溶融アルミニウムを精錬すること１こ係
わり、更１こ特定するならば、ハロゲン含有ガスによっ
て溶融アルミニウムからアルカリ金属不純物を除去しつ
つ他方では、腐食性又は環境上有害なガスおよびヒユー
ムないしは煙霧の発生を実質上排除することに係わる。

工業的用途を有するアルミニウム合金においてアルカリ
金属およびカルシウムは大部分が有害な不純物である。

合金の水素含量がガス抜きによって十分低下されていな
いとき、或は仕上げ金属製品がマグネシウムを含有する
ときは、ナトリウムが特に有害である。

斯くして、もしも熱間圧延の量線の亀裂の如き製造欠陥
が避けられるべきなら、約１係より多いマグネシウムを
含むアルミニウム合金中のす１−ＩＪウム含量を０．０
００５％より低く保持することが一般）こ必要と考えら
れる。

また、アルミニウム中にリチウムが存在することも亦望
ましくない。

何故なら、それは湿り空気（こよるアルミニウム箔の腐
食を増進するからである。

アルカリ金属は、アルミナを氷晶石の存在で電解環元す
る間還元槽内のアルミニウムｔこ入り込む。

生成せる原アルミニウム（ｐｒｉｍａｒｙａｌｕｍｉｎ
ｕｍ）はその後一般的には鋳造室］こ移される。

そこで、マグネシウムの如き所望される合金成分が混合
炉内の溶融物ｔこ加えられる。

合金された金属は次いで塩素フラツシング（ｃｈｌｏｒ
ｉｎｅｆｌｕｘｉｎｇ）されて、水素およびアルカリ土
属不純物の濃度を低下せしめられる。

次いで、処理された溶融合金はインゴットへと鋳込まれ
る。

工業的規模でアルミニウムからアルカリ金属を除去する
伝統的ないしは慣例的方法は次の三つの範噴のうちいず
れかに属する。

すなわち、（１）長時間金属を溶融状態に持続すること
、（２）金属をインゴットへと鋳込むことにより固化し
且つこれを再溶融すること、ならびに（３）所望される
合金成分の添加後溶融金属を、鋳込み場で塩素、塩素−
窒素混合物又はハライド含有塩１こよる塩素フラツシン
グに付すことの三つである。

持続又は再溶融操作の際のアルミニウムのアルカリ金属
含量の低下はこれら不純物の酸素に対する高い親和力と
、そして固体アルミニウム中ナトリウムの溶解度がきわ
めて低いという事実１こ起因する。

在来のアルミニウム合金の塩素フラツシング処理の際、
金属のナトリウム含量はナトリウムと塩素との化学反応
によって低下せしめられる。

上記方法はいずれも、アルミニウム溶融物からナトリウ
ムを除去するのに様々な程度で成功しているけれども、
精錬操作全体のコストおよび効率１こ関する限りは重大
な欠点がある。

例えば、金属を溶融状態に持続することは、溶融物のア
ルカリ含量を最終生成物中１こ望まれる非常に低いレベ
ルにまで低下させるのに時間がかかるだけでなく効果が
ない。

何故なら、溶融アルミニウムに対するこれら不純物の分
圧は非常に低いからである。

また、金属をインゴットへと鋳込み且つこれを再溶融す
ることも、同様ｔこ、時間およびエネルギー要求量１こ
関して効率的でない。

その結果、原アルミニウムは通常、固体状態よりはむし
ろ溶融状態で還元装置から鋳造室へと移される。

合金された溶融金属の鋳造場１こおける塩素フラツシン
グはいくつかの重大な欠点を有している。

一つの重大な欠点は、腐食性で且つ有毒なガスおよびヒ
ユーム発生蚤こ関連する。

この望ましくない発生物は主として、未反応塩素、塩化
アルミニウム、塩酸ミストおよび酸化アルミニウムヒユ
ームよりなり、そして後の二つの化合物は塩化アルミニ
ウムガスから、加水分解１こよって生成される。

それ故、アルミニウム合金からの水素除去および他の不
純物除去に塩素を汎用することは汚染取締り法規によっ
て制限されており、しかしてその結果、金属］こ不活性
ガスを強制送入ないしは散布（ｓｐａｒｇｉｎｇ）する
如き又は米国特許第３７３７３０３号および同第３３７
３３０４号（こ記載されるような溶融金属濾過技術１こ
よる如き非汚染性精錬方法が一段と強調されるようにな
った。

塩素又はハライド含有塩によるナトリウム除去の他の欠
点は、マグネシウム含有合金の場合、塩素とマグネシウ
ムとの反応が塩素−ナトリウム反応（特に低いナトリウ
ム濃度１こおける該反応）よりも促進されるという事実
に係わる。

この、マグネシウムに対する塩素の高い親和力は、特に
、縁の亀裂を排除するのに低いナトリウムレベルが特に
所望されるマグネシウム高含量合金において許容品質の
金属を製造する際苛酷な問題を惹起する。

斯くして、所望されるところの非常１こ低いナトリウム
レベルに到達するためには、化学量論上ないしは理論上
ナトリウム除去１こ必要とされる量よりもはるかに大量
の塩素をこれら合金と反応させねばならない。

この過剰な塩素は廃棄されるだけでなく、汚染物の発生
および合金からのマグネシウム損失の直接原因となる。

コスト高につくマグネシウムの損失は、合金のフラツシ
ングをハロゲンガス１こよって行うか或はハライド含有
塩によって行うかにかかわりなく今日知られたナトリウ
ム除去方法の全てに固有ないし先天的である。

それ故、金属の目立った損失を何ら伴うことなくアルミ
ニウムからアルカリ金属を容易に除去しうる精錬操作に
してしかも塩素のむだな使用を排除し且つまた禁制量の
大気汚染物質を生じないような精錬操作が現状の技術１
こまざる幾多の利益を有することは明らかとすべきであ
る。

従って、本発明の一つの目的は、溶融アルミニウムから
アルカリ金属不純物を除去するたゆの効率的且つ経済的
な方法を提供することである。

本発明の他の目的は、効率の高いアルカリ金属除去を達
成すると同時に不快量の固体又はガス状汚染物質の発生
を防止すべく、ハロゲン含有不活性ガスを溶融アルミニ
ウムに強制送入ないし散布するとき該散布ガス中のハロ
ゲンガス濃度が調整されるような態様で散布すること）
こよりアルカリ金属不純物を選択的１こ除去する経済的
な方法を提供することである。

如上の目的および、当業者）こは容易に明らかな他の目
的は、 一つの具体例において、アルミニウムからアルカリ金属
不純物を除去すると同時に、環境１有７なガスおよびヒ
ユームの発生を実質上排除するブ法にして次の如き諸工
程よりなる方法を包含すこところの本発明によって達成
される。

すなわち、該方法は、 （１）溶融アルミニウムを処理する容器（こして、Ｊ溶
融アルミニウムにガスを導入するための入口手段および
該容器から流出ガスを引出すたνのガス出口手段を備え
た容器を準備し、 （２）溶融アルミニウムを、このものへのいかなお合金
成分添加（こも先立って前記容器内１こ導入しく３）該
溶融浴中に、塩素、ふっ素、含ハロゲンイ［合物および
これらの混合物よりなる群から選はれるガスとアルミニ
ウム１こ対して不活性なガスとの混合物を含む散布ガス
をよく分散せる個々の（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）気泡形態で
導入して、該９泡が前記金属浴中の溶融アルミニウムの
実質上４体と一様に接触するようにし、そして （４）ハロゲン１モルに対するアルカリ金属原子汁が１
．５〜２．０範囲に保たれるようにして、前部溶融物中
のアルカリ金属不純物濃度を漸次低寸させ且つそれに伴
って、前記散布ガス中のノ＼ロゲン濃度を漸次低減させ
、しかしてそれｆこより、汎用ガスが未反応のふっ素又
は塩素を実質上何ら含まないように且つまた該流出ガス
中のハロゲン化アルミニウム濃度が所定の許容限度以下
であるよう］こ十分高いハロゲンおよび含ハロゲン化合
物の利用において、前記アルカリ金属不純物がハロゲン
化物として除去されるようにする工程を包含する。

本発明の一つの重要な特徴は、通常ならば塩素化）こよ
って招来される二つの主要な欠点が本発明に従うときは
同じ塩素化によって何ら示されることなくアルカリ金属
の除去が達成されるということである。

斯くして、塩素化反応は、ナトリウム除去（こ最も有利
な条件下でしかも、使われたガス（ｓｐｅｎｔｇａｓ）
中の塩化アルミニウム濃度を序定の安全限度以下昏こ制
限すべく特定的に制御されたガス混合物を以て実施され
うる。

従って、本究明の好ましい態様においては、精錬操作の
間、不活性ガス混合物中の塩素濃度を溶融物のナトリウ
ム含量における低下に応じて絶えず減少させて、定めら
れた不純物のどのレベルにおいても、ガス混合物が、ア
ルミニウム］こ相対するナトリウムの選択的塩素化を最
大限にし同時（こキャリアーガスとして必要な不活性ガ
ス量を最小限（こすること）こ関し最適な濃度を示すよ
うにする。

本発明に従って処理されるべき溶融アルミニウムは、ア
ルカリ金属不純物を不快な量で含有する金属アルミニウ
ムであるが、しかし合金成分のいずれも本質上存在しな
い。

溶融物全体１こ分散される散布ガスは、不活性ガスとハ
ロゲンおよび（又は）、溶融アルミニウム温度でアルカ
リ金属と化学的に反応する含ハロゲン化合物との混合物
を含む。

窒素およびアルゴンは好ましい不活性ガスであり、また
塩素およびふっ素は好ましいハロゲンである。

本明細書中で用語「含ハロゲン化合物」を用いるとき、
それは、アルカリ金属と直接反応するか或は溶融アルミ
ニウム温度で分解するとハロゲンガスを生成する、例え
ばＣＣｌ４．ＣＨＣｌ３，０２Ｃ１２Ｆ４およびＣ０１
２Ｆ２の如きハロゲン化合物を包含するつもりである。

本明細書中では、散布ガス要求量（ｓｐａｒｇｉｎｇｇ
ａｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）および他のガス量を、７
０°Ｆおよび１気圧の圧力で測定せる容量で表わす。

ガス組成は容量係（モル係）又はモル分率で示す（モル
分率ｘｉｏｏ＝容量係）。

用語「化学量論比」ないし「理論比」はナトリウムに関
する塩素化の選択性を特徴づける。

仮（こ散布ガス中に供給される塩素が式Ｎａ＋１／２Ｃ
１２＝ＮａＣｌｌＣ従ってナトリウムと反応するとした
ら、その理論比はＮａ／Ｃｌ２＝２である。

何故なら、塩素１モルはナトリウム２原子を除去するか
らである。

もし散布ガス中に供給された塩素が、ＡｌＣｌ３を形成
することによって消費されるなら、理論比は２より小さ
くなる。

本明細書では、アルミニウム処理容器からの有害な発生
物を流出ガス中のＡｌＣｌ３ガス濃度）こよって特徴づ
ける。

別法として、該発生物は、被処理アルミニウム金属の名
として表わされる「揮発アルミニウム」（ＡｌＣ１３形
態の金属）によっても表現される。

この後者の量は、流出ガス中（こ放出されたＡｌＣｌ３
の容量〔ｆｔ３／１００１ｂ（処理金属）〕に０．０７
１ｂ（Ａｌ）／ｆｔ３（Ａ［（１３）という転化率を乗
することによって算出される。

用語「揮発アルミニウム」は、発生標準物を金属処理量
の関数として定義するときすなわち許容発生物を被処理
金属の重量に関連づけるとき特に有用である。

第１図は、散布ガス中の塩素濃度の関数としてアルミニ
ウム溶融物中のナトリウムの塩素化の選択性を金属アル
ミニウム中のナトリウム濃度に対しプロットしたグラフ
である。

第２図は、アルミニウム１トン中のナトリウム濃度を４
０ｐｐｍからｉｐｐｍへと低下させるのに必要な散布ガ
スの容量を散布ガス中の塩素濃度の関数として例示した
グラフである。

第３図は、アルミニウム１トン中のナトリウム濃度を４
０ｐｐｍからｌｐｐｍへと低下させつつ一方では塩化ア
ルミニウムの発生を所定限度以下に保持するための、６
エ程にプログラミングされた散布ガス中の塩素濃度低下
を例示している。

第４図は、本発明を実施するのに適した装置の概略図で
ある。

第１図および第２図は、本発明１こ従って溶融アルミニ
ウム中のアルカリ金属の選択的塩素化を促進すること（
こ係わり合う原理を例示し且つ説明するのに役立つ。

第１図の縦軸は、温度１０００°Ｋにおける塩素とナト
リウムおよび塩素とアルミニウムの選択反応の量にして
、反応生成物中のＮａＣｌ／ＡＩＣＩｔｓモル比］こよ
り表わしたものである。

第１図のパラメータ曲線は、本発明に有利な塩素濃度で
ある１０容量チないしそれ以下の濃度を有する溶融物に
散布ガスとして用いられるガス混合物を表わす。

このグラフから知られるように、ナトリウム濃度が高い
とき、塩素は優先的にナトリウムと反応するが、しかし
この選択性はナトリウム濃度が低くなるとき速やか（こ
減少する。

本発明の方法は、塩素化の選択性１こおける該減少が散
布ガス中の塩素濃度を低めること）こよって効果的（こ
償われるとい、う認識１こ基づく。

斯くして、塩素濃度を１０係から１係に低下させること
により、ナトリウムの塩素化の選択性は約３の係数まで
高められる。

この選択性の改良は低いナトリウム濃度において特（こ
重要である。

例えば、５ｐｐｍのナトリウムレベルｔこおいては、塩
素１０係を含有する混合物を散布ガスとするときアルミ
ニウム１原子について約４原子のす１−ＩＪウムが溶解
物から除去されるが、塩素１チを含有する散布ガスの場
合、ＮａＣｌ／Ａ１ＩＣ１ｔｓ比はおよそ１１＃こ高ま
る。

それ故、散布ガス中低い塩素濃度を用いることによって
、溶融物からのナトリウム除去がアルミニウムに関して
有利となり、しかしてそれが効率的な塩素利用に帰すと
同時に塩化アルミニウムガスの形成を抑制することは明
らかである。

しかしながら、散布ガス中の塩素濃度低下に伴う流出ガ
ス中の塩化アルミニウム濃度の低下は単なる希釈効果で
はなく、本来的（こそれば、低濃度において塩素が優先
的１こナトリウムと反応ししかしてそれ故（こ塩化アル
ミニウムが形成しがたいという事実ｔこ由ることを強調
せねばならない。

また、第１図は、マグネシウムの存在で通常、純粋塩素
を溶融物）こ注入すること１こよりナトリウムを除去す
るという従来技術のプラクテイス（こ固有のないしは先
天的な問題を裏書きしている。

例１には、溶融物中のマグネシウム濃度２種）こおいて
、アルミニウムに対するマグネシウム塩素化の選択性が
例示されている。

なお、同じガス混合物を使用したときの本発明Ｆこ従っ
たアルミニウムに対するす１−ＩＪウムの選択的塩素化
との比較基準を示すため）こ、塩素１係を含有する散布
ガスを仮（こ想定する。

第１図中縦軸に向けて記された二つの短い水平線は、１
％又は２係のマグネシウムを含有するアルミニウム晦融
物１こ１チ塩素混合物を吹き込んだときの塩素化生成物
中のＭｇＣｌ２／ＡｌＣｌ３比を示している。

斯かる二つの線と１係塩素（こ関して引かれた曲線とを
比較するとき、それは、実用上有利な低いナトリウム濃
度すなわち溶融物巾約１０ｐｐｍより少いナトリウムレ
ベル１こおいて、合金中マグネシウムがナトリウムより
も優先的）こ塩素化されていることを示している。

斯くして、２係マグネシウム−アルミニウム合金）こお
いて、２４ｐｐｍ以下のす１−ＩＪウム濃度では、Ｍｇ
Ｃｌ２／ＡｌＣｌ３比が対応するＭｇ（１２／ＡｌＣｌ
３比よりも大きいことは第１図から明らかである。

すなわち、非常）こ低いナトリウム濃度では、事実１全
ての塩素が塩化マグネシウムを形成することにより消費
され、そしてその無視しつる部分のみがナトリウムと反
応するの）こ役立ちうるにすぎない。

同様（こ、１％マグネシウム−アルミニウム合金１こお
いても、塩素は１６ｐｐｍ以下のナトリウム濃度ではナ
トリウムよりマグネシウムの方を先取し始める。

例えば、１係混合物中の塩素が金属中の１チマグネシウ
ムと結合する先取性はそれがナトリウム５ｐｐｍと結合
する先取性よりも約３０倍高い。

これは、上記濃度において第１図が示す如き形成ハロゲ
ン化物の対応比３３０対１１という相対的量から明らか
である。

これらの数字は、本発明が、従来技術のプラクテイスと
は対照的）こ、マグネシウム（および他の類似の塩素に
対し親和性を有する元素）の不在下すなわち金属アルミ
ニウム）こ合金成分を添加しない前１こナトリウムをア
ルミニウムから除去する点で重要なことを強調している
。

これは、製品金属中（こきわめて低いアルカリ金属不純
物レベルが要求される場合に特に重要である。

第２図は、アルミニウム中のナトリウム濃度を４０ｐｐ
ｍからｌｐｐｍへと低下させるのに必要な散布ガス量を
該散布ガス中の塩素濃度の関数として図示している。

散布ガス中の塩素濃度が高いとき、ガス要求量（ｆｔ３
／）ンで表わされる）は比較的少いが、低い塩素濃度で
は、ガス要求量は比較的多い。

これは、ナトリウム除去のための所要塩素量を希薄なガ
ス混合物から供給するときは、同じ塩素量を濃厚なガス
混合物から供給するよりも多くの散布ガスが必要とされ
るとい□う事実１こ由る。

しかしながら、ガス混合物が濃厚であればあるほど、塩
素化の選択性は低く、（第１図参照）しかしてそれ故に
使われたガス中ないし流出ガス。

中の塩化アルミニウム発生量は高い。

依って、散布ガス中の最適な塩素濃度は、ガスの全使用
量（塩素と不活性ガスキャリアーの両者）を最小限にす
ると同時（ど塩素化の選択性を十分高く保持して流出ガ
ス中の塩化アルミニウム濃度が常に許容、発生限度以下
であるよう（こする如き態様で選択されねばならない。

下記の例は、本発明の特定せる具体例の一つを例示し、
しかしてそれによれば、プロセスを通して一定せる塩素
濃度の散布ガスを使用することに；よって不快量のアル
カリ金属不純物がアルミニウムから除去される。

塩素濃度は、溶融物からの塩化アルミニウム発生量を許
容限度以下に保持する如き態様で選定した。

なお、ナトリウムの選択的塩素化という概念ならび１こ
、溶融物中のナトリウづム濃度を漸次低下させたとき系
内に生ずる変化（こついては、プロセスの進展を追跡し
且つ散布プロセスの全段階で関連データを全て供させる
べく構成したコンピュータプログラムより取得せる資料
）こよって例示する。

例１ ナトリウム４０ｐｐｍを含有する溶融アルミニウムを、
該金属へのいかなる合金成分添加にも先立って処理容器
内に導入し、そのナトリウム含量をｌｐｐｍに低下させ
た。

大気汚染物質の放出に関する許容上限により、該プロセ
スの開被処理金属の０．０００２重量係以上を塩化アル
ミニウムとして揮発させるべきでないことが指示されて
いる。

塩素４係と窒素９６係の混合物よりなる散布ガスをアル
ミニウム溶融物中１こ小さな気泡形態で導入し、そして
これを溶融物全体に一様（こ分布せしめた。

溶融物中所望されるナトリウム濃度ｌｐｐｍが達せられ
るまで、散布ガスを該溶融物に間断なく連続的に導入せ
しめた。

使われた散布ガスを関数とした散布プロセスのクロノロ
ジー （ｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ）ないし経時配列を次の如き資
料）こよって示す： 溶融物中のナトリウム濃度が高いときすなわちプロセス
の初期段階においては、散布ガス中実質上全ての塩素が
ナトリウムによって消費され、しかして塩化アルミニウ
ムの発生は無視しつるものであった。

金属アルミニウムのナトリウム含量が１０ｐｐｍ近くに
なったとき、流出ガス中１こ塩化アルミニウムが現出し
てきた。

これは、アルミニウム１トン当り１２．８ｆｔ３の散布
ガスを注入した後のことだった。

プロセス中この時点ｔこおいて、理論量は２原子Ｎａ／
Ｃ１２から１．９６原子Ｎａ／Ｃ１２＋こ減少しており
、また流出ガスはｋｌｃ１３を０．０４４％含有した。

溶融物への散布ガス導入を続行するとき、溶融物中のナ
トリウム濃度は漸次低下せしめられ、また流出ガス中の
アルミニウム濃度は高まった。

散布ガスを１５．２ｆｔ３７トン注入した後、ナトリウ
ム濃度は５ｐｐｍｌこ減少し、そしてＡｌＣｌ３の濃度
はｏ、ｏｓ％＋こ増加した。

これは、理論比が１．９４原子Ｎａ／Ｃ１２へと若干低
下したことに由る。

所望される最終的ナトリウムレベルｌｐｐｍは、溶融物
中１こ１８．６ｆｔ３／トンの散布ガスを注入した後で
達せられ、しかしてそのときガスの注入を停止した。

この最終時点）こおいて、流出ガス中の塩化アルミニウ
ム濃度は０．３１％１こ達し、また理論比は１．７６原
子Ｎａ／Ｃ１２１こ低下していた。

この最終時点で０．３１１％であった流出ガス中の最大
塩化アルミニウム濃度から、プロセスの間抄発せるアル
ミニウム量を慎重に決定した。

流出カスの容量は、使われた散布ガスの量より且つまた
散布ガス中４係の塩素が金属中のナトリウム１こよって
本質１全て消費されたことを示す高い理論比を基にして
１８ｆｔ’／ｌ−７と算出された。

これらの資料から、ＡｌＣｌ３の最大発生量は、１８×
０．３１（ｆｔ３）（ＡｌＣｌ３）７２０００１ｂ＝０
．２８ｆｔ３（ＡｌＣｌ３）／１００１ｂ（被処理アル
ミニウム）として算出され、そしてこれは０．００２８
Ｘ０．０７７ｂ（１）／ｆｔ３（Ａ）Ｃ１３）のアルミ
ニウム揮発量（被処理金属の０．０００２重量係重量相
当する。

この揮発量は、最終時点で流出ガス中］こ存在せる最大
ｋｉｌｃ１３から算出したので、プロセスの間揮発せる
アルミニウムの積算量は０．０００２重量係重量相許容
上限よりも少いことは明らかである。

更１こ、１．７６原子Ｎａ／Ｃ１２という最終的理論比
は散布ガス中塩素の高度利用に反映し、しかして１．５
より高い理論比が概ね望ましいと認められる。

もしも、全プロセスの間一定のハロゲン濃度を有する散
布ガスが用いられるならば、金属中のナトリウムレベル
の低下に伴う流出ガスの塩化アルミニウム濃度；こおけ
る増加を避けることはできない。

大気汚染基準が汚染物質の発生量を、プロセス中いかな
る時点１こおいても流出ガス中越えることのできない最
大汚染物質濃度１こよって限定している場合）こは、散
布ガスのハロゲン含量は、流出物中の塩化アルミニウム
濃度がその最高値（こあるときの金属中量図される最終
的な低いナトリウム濃度に関し調整されるべきである。

斯かる場合、一定の塩素濃度を有する散布ガスを用いる
ことは経済上望ましくない。

何故なら、最終時点での金属における塩素化の劣悪な選
択性という効果を償うために散布ガスに要求される高い
希釈度は結局吹込み最後の期間を除く事実上全散布プロ
セスの量子活性ガスを廃棄することと同じこと１こなる
からである。

従って、改良されたガスの経済性は、ナＩ−ＩＪウムの
選択的塩素化を最大限１こすると同時蚤こ流出ガス中の
塩化アルミニウム濃度を確実１こ許容限度以下とすべく
全吹込み段階においてガス中の塩素濃度を最高可能レベ
ルに保つよう組成を変えた散布ガスを金属１こ導入する
ことによって達成することができる。

斯かるプログラミングされた散布プロセスの原理は第３
図で説明されている。

この図では、第２図に示された曲線が中央部に再現され
ており、しかしてこれら曲線は、アルミニウム溶融物中
のナトリウム不純物を４０ｐｐｍから所望される低いレ
ベルｔこ低下させるための散布ガス要求量を示している
。

第３図の右側にプロットされた曲線群は、散布の間ナト
リウムと反応しないガス混合物中の過剰塩素と溶融物中
のナトリウム濃度との相関関係を示している。

未反応の塩素は、使われたガス中のＡｌＣｌ３の相当濃
度（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａ−ｔｉｏ
ｎ）ｔこよって表わされている（第３図の右上）こある
水平目盛りを参照のこと）。

斯かる曲線から知られるように、混合物中の塩素濃度が
高ければ高いほど、溶融物中定められたナトリウム不純
物のどのレベルにおいても、流出ガス中に形成されたＡ
ｌＣｌ３のモル分率相当は高い。

このことは、第１図で既に例示せる如く、選択性Ｉこ対
する塩素濃度の効果ｔこ直接反映する。

また、これらの曲線は、金属が一定の塩素濃度を有する
散布ガスによって処理されるときナトリウム濃度が流出
ガス中の塩化アルミニウム濃度に及ぼす効果を明瞭に示
している。

斯くして、溶融物中のナトリウムレベルが減少するにつ
れて、塩化アルミニウム濃度は高まる。

（ＮＡｌｏ１３の自然対数は、グラフ中右上の水平目盛
りにおいてより低い負の値へと変化する）。

プログラミングされた吹込みによる散布プロセスの最適
化は本発明の好ましい具体例を構成し、しかしてこれを
下記の例によって例示する。

例２ アルゴンを不活性キャリアーガスとする散布ガスの塩素
濃度を段階的（こ減少せしめることによって、アルミニ
ウム溶融物のナトリウム含量を４０ｐｐｍからｌｐｐｍ
へと低下せしめた。

浴からの塩化アルミニウム発生物の許容限度は流出ガス
中０．０４３容量係であり、しかしてこの濃度は、散布
プロセス中いかなる時点においても越えさせることがで
きない。

第３図を見る１こ、所定発生限度は、グラフの右手、１
ｎＮＡＺＯＺ３ニー７．７５（これは塩化アルミニウム
０．０００４３モル分率）こ相当する）（こおいて曲線
群を横ぎって引かれた垂直線ｌこより表わされている。

散布ガスは、その気泡が金属浴中に滞留する間溶融物と
十分平衡状態を保つように、よく分布せる気泡形態で金
属浴本体へと導入される。

第３図中水平矢］こよって示される如く、アルミニウム
浴への散布ガス導入は、塩素８チを含有するガス混合物
を以てアルミニウム浴への散布ガス導入を開始し、そし
て流出ガス中所定発生限度が達せられるまで導入し続け
た。

この時点１こおいて、金属中のナトリウム濃度は１６．
６ｐｐｍであった。

グラフの左手（こ在る曲線群からは、ナトリウムレベル
を４０ｐｐｍから１６．６ｐｐｍｆこ低下させた際の８
係塩素ガス混合物の消費は５ｆｔ３／トンであることが
知られる。

ここで、溶融物への８チ塩素混合物の導入を停止して、
６チ塩素混合物を溶融物１こ導入した。

しかして、ここでも、溶融物中１４ｐｐｍのナトリウム
レベルに相当する発生限度が達せられるまで散布ガスを
導入し続けた。

□次いで、混合物中の塩素濃度を４％に減少せしめた。

しかして、その後は、ｌｐｐｍより低い最終的ナトリウ
ム濃度が達せられるまで段階的に低下せしめた塩素（す
なわち１０ｐｐｍ、７．６ｐｐｍおよび４．６ｐｐｍの
ナトリウムレベル（こおいて夫々３％、２％および１係
の塩素）を含有するガス混合物を連続的に置換えること
（こよってプロセスを反復した。

散布操作全体にわたる累積ガス消費量を横座標の下方目
盛り上に示す。

それによると、流出物中の塩化アルミニウム濃度を常に
０．０４３％限度以下に保持したこの吹込みプログラミ
ングにおいては、金属のナトリウム含量を４０ｐｐｍか
らｉｐｐｍに低下させるのに全部で２４．２ｆ１３７ト
ン（金属）の散布ガスが必要とされた。

例２で説示せるプログラミングされた散布技術を限られ
た工程数又は段階数で実施する必要は必ずしもなく、む
しろ散布ガス混合物の塩素含量を連続的態様１こおいて
低下せしめうろことについては、熱論、当業者によって
理解されよう。

例えば、装置から流出してくる使われたガス中の汚染物
質濃度を測定し且つ最適化された工程１こ沿って散布ガ
スの組成を絶えず監視する検出装置に応じて自動的にガ
ス中の塩素濃度を低下させることかで゛き□・る。

別法として、基礎的且つ定型的散布手順）こ関してプロ
グラミングせる或は先行加熱からのフィードバック情報
を利用せるコンピューターの助けによって、散布ガス組
成の最適化および監視を実施することかできる。

散布ガスの組成および散布ガスと溶融物との物理的な接
触態様は、散布ガスのハロゲン成分と溶融物中のアルカ
リ金属不純物との反応に関して高い選択性を得るという
立場からして等しく重要である。

ガス−金属間の平衡状態に近づけるためには、溶融物と
散布ガスとを十分に且つ一様に接触させるべきである。

これは、溶融金属全体１こよく分布せしめられる個々の
小気泡形態で散布ガスを導入することにより達成される
。

小気泡はガス／金属界面領域を大きなものとなし、また
溶融物中のガス滞留時間を長からしめる。

しかして、斯かる条件は平衡状態を助成し且つガス混合
物中の塩素をしてナトリウムと選択的）こ反応せしめる
。

溶融物中の一様な気泡分布は、気泡同士が合体するチャ
ンスを減じ、そしてまた溶融物中の濃度層別を阻止する
。

すなわち、該一様な気泡分布は、柱状気泡又はガス流路
周囲１こおける局所的なナトリウム減少を妨げる。

なお、斯かる濃度層別の効果は、散布ガスが浴中他所の
金属よりも低い濃度でナトリウムを含有する垂直層の金
属と接触せしめられるということであり、しかしてそれ
は結果的に、アルミニウム中のナトリウムの選択的塩素
化条件に悪影響を与える。

この理由から、気泡は、金属浴の断面を横ぎって且つま
た上下方向に一様（こ分布されるべきである。

この要求に応じしかもアルミニウム溶融物中に個々の小
気泡を生成せしめうるガス注入法であればいずれも、本
発明を実施するのに適している。

この目的には、米国特許第３７４３２６３号に開示され
る如き回転式ガス注入装置が好まれる。

本発明の方法は、上述の態様で散布ガスを溶融アルミニ
ウム中（こ導入することができ且つ、好ましくは制御目
的のために希釈されざる形態の流出ガス引出し用出口穴
を有する蓋でプロセスの間密封することのできる任意タ
イプの容器内で実施されうる。

一般に、原アルミニウムをポットラインから鋳造室に移
送するの１ご用いられる移行式とりべ又はサイホン式と
りべの如きとりべが、第４図１こ示される如き比較的簡
単な修正によって処理装置へと変換せしめられうる。

該装置は絶縁された、蓋５付きとりべ１を包含する。

蓋３はとりべ１のフランジ部分１０１こ置かれている。

侵入空気の妨害を受けることなく流出ガスが引出されう
るよう１こ、とりべ１と蓋３との間Ｉこは気密シールが
与えられる。

ガスを溶融物中に高い流量でしかもよく分布せる小気泡
形で注入することのできる回転式ガス注入装置２が蓋３
１こ締結され且つ該蓋から支持される。

塩素の如きハロゲンと窒素の如き不活性ガスとを含む散
布ガスはライン１１に通され、且つガス注入装置２１こ
よって、合金１こされてないアルミニウム溶融物４へと
注入されて、該溶融物全体に小気泡の形で分散される。

溶融金属を通過後、ヘッドスペース５ｔこ流出ガスが集
まり、しかしてそれは処理装置から導管６を通って排出
される。

導管６は枝管７を経てガス検出装置８と連通している。

この検出装置は、とりべ１から排出してくる流出ガス中
の汚染物濃度を連続的に測定する。

検出装置８からの出力信号に応じて散布ガス中の塩素濃
度が混合室９内で増減するよう１こ、検出装置８は混合
室９の自動弁）こ電気的１こ結合している。

溶融物に供給される散布ガスの流量は計器１２によって
測定される。

金属の散布ガス処理は所要量の散布ガスが処理装置内に
導入されたときに停止される。

なお、本発明方法に使用されうる散布ガスは約Ｏ〜１０
容量係の塩素を含有しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、散布ガス中の塩素濃度の関数として、アルミ
ニウム溶融物中のナトリウムの塩素化の選択性を金属ア
ルミニウム中のナトリウム濃度に対しプロットしたグラ
フである。 第２図は、アルミニウム１トン中のナトリウム濃度を４
０ｐｐｍしプロットしたグラフである。 第２図は、アルミニウム１トン中のナトリウム濃度を４
９ｐ％から１咽へと低下させるのに必要な散布ガスの容
量を散布ガス中の塩素濃度の関数として例示したグラフ
である。 第３図は、アルミニウム１トン中のナトリウム濃度を４
０咽から１卿へと低下させつつ一方では塩化アルミニウ
ムの発生を所定限度以下に保持するための、６エ程にプ
ログラミングされ散布ガス中の塩素濃度低下を例示して
いる。 第４図は、本発明を実施するのに適した装置の概略図で
ある。 なお、第４図中主要な部分を表わす符号の説明は以下の
通りである。 １・・・・・・とりべ、２・・・・・・回転式ガス注入
装置、４・・・・・・溶融アルミニウム、８・・・・・
・ガス検出装置、９・・・・・・混合も

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（１）溶融アルミニウムを処理する容器にして該溶融
   アルミニウム１こガスを導入するための入口手段および
   該容器から流出ガスを引出すためのガス出口手段を備え
   た容器を準備し、 （２）ｉ融アルミニウムを、該溶融アルミニウムへのい
   かなる合金成分添加１こも先立って前記容器内（こ導入
   し、 （３）該溶融浴中に、塩素、ふっ素、含ハロゲン化合物
   およびこれらの混合物よりなる群から選ばれるガスとア
   ルミニウムＩこ対して不活性なガスとの混合物を含む散
   布ガスをよく分散せる個々の気泡形態で導入して、該気
   泡が前記金属浴中の溶融アルミニウムの実質上全体と一
   様Ｅど接触するよう（こし、そして （４）ハロゲン１モル）こ対するアルカリ金属原子比が
   １．５〜２．０範囲１こ保たれるようにして、前記溶融
   物中のアルカリ金属不純物濃度を漸次低下させ且つそれ
   に伴って、前記散布ガス中のハロゲン濃度を漸次低減さ
   せる工程を包含するところの、アルミニウムからアルカ
   リ金属不純物を除去すると同時に環境上有害なガスおよ
   びヒユームの発生を実質上排除する方法。