JPS5881934A - 金属蒸気回収方法及び装置 - Google Patents

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、特
に比較的活性の大きい金属酸化物を還元する際に発生す
る金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより金属蒸
気を構成する金属を液相状態にて回収するに適した方法
及び装置に係る。

金属酸化物を還元する際に生成する金属蒸気と一酸化炭
素や二酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる混合ガスを
急冷し、金属蒸気を構成する金属の逆反応（並存酸化性
ガスによる酸化反応）を防止しつつその金属蒸気を構成
する金属を回収する方法及び装置としては、従来より種
々のものが提案されている。

例えば亜鉛の如く比較的逆反応が生起しにくく且融点が
低い金属については、従来より一般に、還元反応により
生じた高温の混合ガスを該混合ガス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
させることにより急冷するか、または低温の金属溶湯に
て満たされた０字管形状のコンデンサを用い、真空ポン
プにより混合ガスを吸引することにより混合ガスをコン
デンサ内に通して低温の溶湯に強制的に接触させ急冷す
ることにより、金属蒸気を構成する金属の逆反応を防止
しつつ金属蒸気を凝縮液化して回収する方法が採用され
ている。

上述の金属蒸気回収方法は、比較的逆反応が生起しにく
く且融点が低い亜鉛の如き金属に対する金属蒸気回収方
法としては有効であるが、逆反応が生起し易く且比較的
融点が＾いマグネシウムやカルシウムの如き金属に対す
る金属蒸気回収方法としては不適当である。即ち、上述
の金属蒸気回収方法をマグネシウムやカルシウムの金属
蒸気の回収に適用しても、還元反応により生成されたマ
グネシウムまたはカルシウムの一部が逆反応によって酸
化されるので、回収金属の純度及び回収率が低く、従っ
て上述の金属蒸気回収方法はこれらの金属に対しては実
用に供されていない。

上述の如き金属蒸気回収方法によりマグネシウムやカル
シウムの如き金属蒸気を回収する場合に於ける前述の如
き問題を解消すべく、マグネシウムの如き金属蒸気と一
酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる高欄の混合ガスに
対し、大量の天然ガスまたは水素ガスを吹付ける所謂気
体冷却法が採用されたことがあるが、金属蒸気の逆反応
を確実に防止することは困難であり、従ってかかる気体
冷却法による金属蒸気回収方法に於ては、回収金属の純
度が極めて低く（パーマネント方式では純度５０％程度
）、また多量の冷却ガスを要するため金属蒸気の回収コ
ストが高くなるという欠点があった。

更に、還元反応により生成した金属蒸気と酸化性ガスと
よりなる混合ガスを末広ノズルに導き、該末広ノズルに
よって混合ガスを断熱膨張させることにより、逆反応を
防止しつつ急冷し、末広ノズルより噴出した混合ガスの
噴流を水冷衝突板にほぼ正面衝突させ、該水冷衝突板上
に固体金属として回収する方法が既に公表されている。

かかる金属蒸気回収方法及び装置に於ては、金属蒸気を
速やかに回収することができるという長所がある反面、
混合ガスが水冷衝突板にＩＩ突する際に金属蒸気が飛散
し易く、従って金属蒸気の回収率が７０〜８５％と低く
、また金属蒸気が固体金属として回収されるため、回収
金属を他の用途に使用するに際しては溶融の如き後処理
を要するという欠点がある。

本発明は、上述の如き従来の金属蒸気回収方法及び装置
に於ける叙上の如き不具合に鑑み、金属蒸気と酸化性ガ
スとよりなる混合ガスより金属蒸気を構成する金属を幽
純度且高回収率にて液相として能串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、金属蒸気と酸化性ガス
とよりなる混合ガスより前記金属蒸気を構成する金属を
液相状態にて回収する方法に於て前記金属蒸気を構成す
る金属の酸化反応が生じる８ｉ度以上の温度及び前記酸
化反応が生じる圧力以下の圧力に維持された前記混合ガ
スを不足膨張条件にて作動する末広ノズルへ導き、前記
末広ノズルの先端より噴出させることにより、前記混合
ガスを断熱膨張によって前記酸化反応が生じる温度以下
に急冷し、前記末広ノズルの先端より噴出した前記混合
ガスの噴流を前記金属蒸気を構成する金属と同一の金属
の溶湯の液面に衝突させ、これにより前記混合ガス中の
少なくとも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、及び金属蒸気と酸化性ガス
とよりなる混合ガスより前記金属蒸気を構成する金属を
液相状態にて回収する装置に於て、前記混合ガスを前記
金属蒸気を構成する金属の酸化反応が生じる濃度以上の
ｍ＊及び前記酸化反応が生じる圧力以下の圧力に維持し
つつ貯容する混合ガス貯容室と、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
記混合ガス貯容室と前記溶湯貯容室とを連通接続し前記
混合ガス貯容室内の前記混合ガスを断熱膨張によって前
記酸化反応が生じる濃度以下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不足膨張条件にて作
動する末広ノズルと、前記溶湯貯容室内を減圧する真空
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。

本発明による金属蒸気回収方法の一つの詳細な特徴によ
れば、末広ノズルの先端より噴出した混合ガス中の金属
蒸気が溶湯の液面に直接衝突することにより該金属蒸気
が飛散するのを防止すべく、混合ガスの噴流を少なくと
も一つの噴流減速装置に衝突させて運動エネルギを吸収
することにより減速させた後、混合ガス中の少なくとも
金属熱気を構成する金属をその金属と同一の金属の溶湯
中に導いてよく、またこれと同様に本発明による金属蒸
気回収装置の一つの詳細な特徴によれば、金属蒸気回収
装ばは混合ガス貯容室、溶湯貯容室、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混合ガスの噴
流を減速し且混合ガス中の少なくとも金属蒸気を構成す
る金属を溶湯内へ導く噴流減速装置を含んでいてよい。

本発明による金属蒸気回収方法及び装置の他の一つの詳
細な特徴によれば、前記噴流減速装置は混合ガスの噴流
の進行方向に対し傾斜し適当な反射面形状を有する衝突
板、または複数個の羽根を有し各羽根に前記噴流を受は
得るよう構成された羽根車、またはそれらの組合せであ
ってよい。

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、金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスが、
末広ノズルによる断熱膨張によって金属蒸気の逆反応の
如き酸化反応が生じることなく急冷され、また末広ノズ
ルより噴出した混合ガス中の金属蒸気が飛散することな
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、亜鉛の如く比較的酸化反応が生起しにくく且融
点が低い金属については勿論のこと、マグネシウムやカ
ルシウムの如く酸化反応が生起し易く且比較ガスとより
なる混合ガスより金属蒸気を高純度且高回収率にて能率
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混合ガス中の金属蒸気を構
成する金属は、その金属と同一金属の溶Ｉｉ（捕集環ｌ
Ｉ）中に導かれるので、金属蒸気を補集溶湯中に液相状
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
収金属を補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、その好ましい幾つかの実施例
について詳細に説明する。

添付の第１図は、酸化亜鉛の炭素還元に対し適用された
本発明による金属蒸気回収装置の第一の実施例を示す解
図的縦断面図である。図に於て、１は酸化亜鉛を還元し
て亜鉛蒸気と一酸化炭素や二酸化炭素の如き酸化性ガス
とよりなる混合ガスを生成する還元炉であり、内部に断
熱材２を含む炉体３により、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。

還元炉１の上壁６には反応原料装入ボート７が設けられ
ており、該反応原料装入ボート７には反応原料装入ホッ
パ８が接続されている。反応原料装入ホッパ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、反応原料装入ホッパ８の装入口１１
を経て炉室４内へ供給される反応原料１２の量を制御し
得るようになっている。炉室４内へ供給された反応原料
１２が還元炉１内に於て還元されることにより生成する
反応残渣は、還元炉１の底！！１３に設けられた反応残
渣排出ボート１４を経て、還元炉１より排出されるよう
になっている。

還元炉１の側！１１５には還元炉１内に於ける酸化金属
の還元反応により生じた金属蒸気（亜鉛蒸気）と−酸化
炭素や二酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる混合ガス
を還元炉１外に排出するための混合゛ガス排出ボート１
６が設けられている。混合ガス排出ボート１６の炉室側
には有孔ｉ！１７が接続されており、また混合ガス排出
ボート１６の炉外側にはベント管１８が接続されている
。ベント管１８の先端には不足膨張条件にて作動する末
広ノズル１９が接続されており、該末広ノズルの先端は
金属蒸気を構成する金属、即ち還元されるべき金属（亜
鉛）と同一の金属の溶湯２０を貯容する金属蒸気捕集炉
２１の炉室２２内に開口している。

金属蒸気捕集炉２１の炉体２３の一部にはヒータ２４が
埋設されており、これにより金属蒸気捕集炉２１内に貯
容された金属溶湯２０及び該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２１の炉体２３の側壁
の上方部には真空ボート２５及び２６が設けられており
、それぞれのボートは導！２７及び２８を経て真空ボン
プ２９に接続されており、これにより金属蒸気捕集炉２
１の炉室２２及び還元炉１の炉室４内が減圧されるよう
になっている。

更に、金属蒸気捕集炉２１の炉体２３の下方部には金属
蒸気捕集炉２１内に回収され貯容された金属溶湯２０を
取出すための溶湯取出しボート３０が設けられている。

溶湯取出しボート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、これにより金属蒸気
捕集炉２１内の溶湯を取出し導管３２を経て取鍋３３へ
取出し得るようになっている。尚、図には示されていな
いが、金属蒸気捕集炉２１には溶１１２０の液面に浮遊
するスラグを連続的に取出すためのスラグボートが設け
られている。

特に、この第一の実施例による金属蒸気回収装置に於て
は、末広ノズル１９はその軸線３４が金属蒸気捕集炉２
１内に貯容された溶１２０の液面に対し垂直であるよう
、金属蒸気捕集炉２１の土壁に固定されており、これに
より末広ノズル１９の先端より噴射された混合ガスの噴
流３５が溶湯２０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。

上述の第一の実施例による金属蒸気回収装置を用いて、
本発明の第一の実施例による金属蒸気回収方法を実施す
るには、まず硫化亜鉛を酸化し精製することにより形成
された酸化亜鉛粉末と炭素粉末とを混合し、その混粉を
団塊状に形成した反応原料１２を反応原料装入ホッパ８
内に装入し、該反応原料装入ホッパよりヒータ５により
９５０〜１０５０℃の温度に維持され、４５０〜５５０
Ｔ　ｏｒｒの圧力に維持された炉室４内へ導入し、還元
炉１内に於て酸化亜鉛を炭素にて熱還元する。

そして還元炉１内に於て生成された亜鉛蒸気と一酸化炭
素や二酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる混合ガスを
、真空ポンプ２９によって吸引することにより有孔管１
７、混合ガス排出ボート１６、ベントｌ１１８を経て末
広ノズル１９へ導き、ヒータ２４及び真空ポンプ２９に
よりａｉ度５００℃、圧力５０〜９０　Ｔ　Ｏｒｒに維
持された金属蒸気捕集炉２１の炉室２０内へ末広ノズル
１９の先端より噴出させ、これにより亜鉛蒸気の逆反応
（酸化反応）が生じる温度以下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１９の先端より噴射さ
れた混合ガスの噴流を亜鉛浴１２０の液面に衝突させ、
これにより混合ガス中の亜鉛蒸気を亜鉛溶湯２０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混合ガス
中の亜鉛蒸気は亜鉛浴１１２０に捕集されることにより
その亜鉛溶湯に溶は込むが、混合ガス中の酸化性ガスは
一旦亜鉛溶瀾中に潜り込んだ後気泡３６となって亜鉛浴
１２０の液面に浮き上がり、真空ポンプ２９によって吸
引されることにより、炉室２２より真空ボート２５．２
６及び導管２７．２８を経て金属蒸気捕集炉２１外へ排
出される。

上述の第一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亜鉛蒸気の回収
実験を行なったところ、下記の表２に示す結果を得た。

尚、混合ガスによる溶湯２０の液面の窪みは約５’Ｏｎ
＋であった。

表−」− 項　目　　　　　　　実験条件 原料状態　　　　　　　団塊ブリケット原料投入量　　
　　　　　１６５ｋｏ／Ｈｒ末広ノズルのど径　　　　
　２５１ｍ 平均還元炉内圧力　　　　５００Ｔｏｒｒ平均還元炉内
温度　　　１０００℃ 平均捕集炉内圧力　　　　　７０　Ｔ　ｏｒｒ平均捕集
炉内温度　　　　５００℃ −Ｌ 項　目　　　　　　　　実験結果 回収用′ＩＡ鏝　　　　　　　１６４．７にΩ／Ｈｒ回
　　収　　率　　　　　　　　　　　　　９９．３％回
収地金平均純度　　　　　９８．０％この亜鉛蒸気の回
収実験の結果より、本発明の第一の実施例によれば、亜
鉛の如く比較的酸化反応が生起しにくく且融点が低い金
属については、衝突板の如き噴流減速装置を用いなくて
も、１００％に近い純度及び″回収率にて金属蒸気を回
収し得ることが解る。

第２図は酸化マグネシウムの炭素還元に対し適用された
本発明による金属蒸気回収装置の第二の実施例を示す第
１図と同様の解図的縦断面図である。尚、第２図に於て
、第１図に示された部材と実質的に同一の部材には第１
図に付された符号と同一の符号が付されている。

この第二の実施例に於ては、末広ノズル１９はその軸線
３４が実質的に水平に延在するよう、混合ガス排出ポー
ト１６に直接取付けられている。

また金属蒸気捕集炉２１内には、末広ノズル１９の先端
より噴射された混合ガスを金属蒸気捕集炉２１内に貯容
された酸化マグネシウムの溶１２２の液面へ向けて反射
する噴流減速装置としての衝突板３７が設けられている
。この衝突板３７は末広ノズル１９の軸線３４に対する
傾斜角を４５〜６０度の範囲にて調整し得るようになっ
ており、またその裏面に当接する冷却水導管３８によっ
て所定の濃度に冷却されるようになっている。また衝突
板３７は、それに衝突する噴流３５が約９０変進行方向
を変えるよう反射され且かくして反射された噴流が散逸
しないよう、凹状の適当な外形を有する反射面を有して
いる。この第二の実施例による金属蒸気回収装置の他の
点は、上述の第一の実施例による金属蒸気回収装置と同
様に構成されており、該第−の実施例による金属蒸気回
収装置と同様に機能するようになっている。

この第二の実施例による金属蒸気回収装置を用いて本発
明の第二の実施例による金属蒸気回収方法を実施するに
は、まず酸化マグネシウム粉末と炭素粉末とを混合し、
その混粉を団塊状に形成した反応原料１２を反応原料装
入ホッパ８内に装入し、該反応原料装入ホッパよりヒー
タ５により１７５０〜１８５０℃の濃度に維持され、５
０〜７Ｑ　Ｔｏｒｒの任力に維持された炉室４内へ導入
し、還元炉１内に於て酸化マグネシウムを還元する。

そして還元炉１内に於て生成されたマグネシウム蒸気と
一酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる混合ガスを、真
空ポンプ２９によって吸引することにより有孔管１７、
混合ガス排出ボート１６を経て末広ノズル１９へ導き、
ヒータ２４及び真空ポンプ２９により濃度７００℃、圧
力１０〜１７ＴＯ「「に維持された金属蒸気捕集炉２１
の炉室２２内へ末広ノズル１９の先端より噴出させ、こ
れによりマグネシウム蒸気の逆反応（酸化反応）が生じ
る濃度以下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１９の先端より噴射された混合ガスの噴流
を衝突板３７に衝突させ、該衝突板により反射された噴
流を金属マグネシウムの溶１２０の液面に衝突させ、こ
れにより混合ガス中のマグネシウム蒸気を１１２０内に
導くことによって回収する。

従ってこの第；の実施例に於ては、末広ノズル１９の先
端より噴射された混合ガスの噴流は衝突板３７に衝突す
ることにより減速せしめられるので、混合ガス中の金属
蒸気が金属溶［１２０の液面に衝突する際に周囲に飛散
することが、衝突板を使用せずに直接溶湯に吹き込む場
合よりも低減される。

この第二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３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４に示す結果を
得た。尚、混合ガスによる１１１２０の液面の窪みは３
０〜５０Ｉｌ程度であり、溶湯の液面に於けるマグネシ
ウム蒸気の反射飛散は実質的にＯであった。

表　　３ 項　目　　　　　　　実験条件 原料状態　　　　　　　団塊ブリケット原料投入−１２
，９ｋａ／Ｈｒ 末広ノズルのど径　　　　　２５１ｍ 平均還元炉内圧力　　　　　６’０Ｔｏｒｒ平均還元炉
内温度　　’１８００℃ 平均捕集炉内圧力　　　　　１５Ｔｏｒｒ平均捕集炉内
温度　　　　７００℃ 衝突板表面温度　　　　　６６０℃ 衝突板傾斜角　　　　　　　５５度 去−！Ｌ 項　目　　　　　　　　実験結果 回収出湯量　　　　　　　５　、７　ｋａ／　Ｈｒ回　
　収　　率　　　　　　　　　　　９０〜９５％回収地
金平均純度　　　　　９２．３％このマグネシウム蒸気
回収実験の結果より、上述の第二の実施例による金属蒸
気回収方法及び装置によれば、逆反応が生起し易く且比
較的融点が高いマグネシウムであっても、従来の何れの
７２″ネシウム陳気回収方法及び装置よりも＾純度且高
回収率にてマグネシウム蒸気を回収し得ることが解る。

第３図は導入部開口径５０ｇ１ｓ、のど径２５ｍ５、先
端部開口径２８−１、のど部より先端開口部までの長さ
６０−一である末広ノズルを用いて行なわれた上述のマ
グネシウム蒸気回収寒験に於ける混合ガスの圧力、温度
、速度の変化を示す解図的グラフである。また＃Ｉ４８
図及びｆｌＪｂ図は、それぞれ上述の末広ノズルを用い
て上述の第二の実施例による金属蒸気回収方法に従って
行なわれた理論回収量６ｋａのバッチテストに於ける還
元炉内圧力及び回収率（回収溶湯重鎖／理論回収ＩＩ）
の値の時間的変化を示す解図的グラフである。

上述のマグネシウム蒸気回収実験とこのバッチテストと
の比較より、上述の第二の実施例による金属蒸気回収方
法及び＠置は、バッチ式に実施されても＾回収率にてマ
グネシウム蒸気を回収し得るが、連続的に実施されるの
が好ましいことが解る。かくして上述の第二の実施例に
よる金属蒸気回収方法及び装置がバッチ式に実施された
場合その回収率が連続式に実施された場合よりも多少低
下するのは、マグネシウム蒸気の一部が衝突板の表面等
に付着し、それらのマグネシウムを回収金属の一部とし
て測定す仝ことができなかったこと等によるものと考え
られる。

第５図は酸化マグネシウムの炭素還元に対し適用された
本発明による金属蒸気回収装置の第三の実施例を示す第
１図と同様の解図的縦断面図である。尚、第５図に於て
、第１図に示された部材と実質的に同一の部材には、第
１図に付された符号と同一の符号が付されている。

この第三の実施例による金属蒸気回収装置は、金属蒸気
捕集炉２１内に噴流減速装置としての羽根車３９が設け
られている点を除き、上述の第一の実施例による金属蒸
気回収装置と同様に構成されている。羽根車３９は回転
軸４０の周りに放射状に取付けられた複数個の羽根４１
を有しており該羽根の少なくとも一部は金属マグネシウ
ムの溶１２０内に浸漬されている。この羽根車３９は、
末広ノズル１９の先端より噴射された混合ガスの噴流中
の大部分のマグネシウム蒸気をその羽根４１上に受け、
また混合ガスの噴流により回転軸４０の周りに回転され
ることにより、羽根４１上に受けた溶融状態の金属マグ
ネシウム４２を溶１１２０内へ比較的穏やかに導くよう
になっている。

この第三の実施例による金属蒸気回収装置を用いて本発
明の第三の実施例による金属蒸気回収方法を実施するに
は、まず酸化マグネシウム粉末と炭素粉末とを混合し、
その混粉を団塊状に形成した反応原料１２を反応ｖＡ′
料咳入ホッパ８内に装入し、談反応原料装入ホッパより
ヒータ５により１７５０〜１８５０℃の温度に維持され
、５０〜７０Ｔｏｒｒの圧りに維持された炉室４内へ導
入し、還元炉１内に於て酸化マグネシウムを炭素にて熱
還元する。そして還元炉１内に於て生成されたマグネシ
ウム蒸気と一酸化炭素の如き酸化性ガスとよりなる混合
ガスを、真空ポンプ２９によって吸引することにより有
孔管１７、混合ガス排出ボート１６、ベント！１８を経
て末広ノズル１９へ導き、ヒータ２４及び真空ポンプ２
９により濃度７００℃、圧力５〜１０Ｔｏｒｒに維持さ
れた金属蒸気捕集炉２１の炉室２２内へ末広ノズル１９
の先端より噴射させ、これによりマグネシウム蒸気の逆
反応（酸化反応）が生じる温度以下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１９の先端より噴
射された混合ガスの噴流を羽根車３９の各喜、根４１に
衝突させ、羽根車３９により混合ガス中のマグネシウム
蒸気を各羽根４１上に付着した溶融状態の金属マグネシ
ウム４２として金属マグネシウム溶１２０内に導くこと
によって回収する。

この第三の実施例による金属蒸気回収方法及び装置に従
って、上述の第二の回収実験に於ける同様の実施条件に
てマグネシウム蒸気の回収実験を行なったところ、上述
の第二の実施例に於ける回収実験の結果とほぼ同様の結
果を得た。

第６図は酸化マグネシウムの炭素還元に対し適用された
本発明による金属蒸気回収装置の第四の実施例を示す第
２図と同様の解図的縦断面図である。尚、第７図に於て
、第２図に示された部材と実質的に同一の部材には、第
２図に付された符号と同一の符号が付されている。

この第四の実施例による金属蒸気回収装置は、金属蒸気
捕寒炉２１内に噴流減速装置としての衝突板３７及び羽
根車３９が設けられている点を除き、上述の第二の実施
例によ′葛金属蒸気回収装置と同様に構成されている。

従ってこの第四の実施例による金属蒸気回収装置に於て
は、末広ノズル１９の先端より噴射された混合ガスの噴
流は衝突板３７に衝突して羽根車３９へ向けて反射され
、混合ガスの噴流中の大部分のマグネシウム蒸気が羽根
車３９の羽根４１上に受けられ、溶融状態の金属マグネ
シウム４２として羽根車３９により金属マグネシウム溶
湯２０内へ比較的穏やかに導かれる。

この第四の実施例による金属蒸気回収＠胃を用いて本発
明の第四の実施例よる金属蒸気回収方法を実施するには
、上述の第二の実施例の場合と同様、まず酸化マグネシ
ウム粉末と炭素粉末とを混合し、その混粉を団塊状に形
成した反応原料１２を反応原料装入ホッパ８内に装入し
、該反応原料装入ホッパよりヒータ５により１７５０〜
１８５０℃の温度に維持され、３０〜５’０Ｔｏｒｒの
圧力に維持された炉室４内へ導入し、還元炉１内に於て
酸化マグネシウムを炭素にて熱還元する。そして還元炉
１内に於て生成されたマグネシウム蒸気と一酸化炭素の
如き酸化性ガスとよりなる混合ガスを、真空ポンプ２９
によって吸引することにより有孔管１７、混合ガス排出
ボート１６を経て末広ノズル１９へ導き、ヒータ２４及
び真空ポンプ２９により温度７００℃、圧力５〜１’０
Ｔｏｒｒに維持された金属蒸気捕集室２１の炉室２２内
へ末広ノズル１９の先端より噴出させ、これによりマグ
ネシウム蒸気の逆反応（酸化反応）が生じる温度以下に
断熱膨張によって急冷する。そしてかくして末広ノズル
１９の先端より噴射された混合ガスの噴流をまず衝突板
３７に衝突させ、次いで該衝突板３７により反射された
混合ガスの噴流を羽根車３９の各羽根４１に衝突させ、
羽根車３９により混合ガス中のマグネシウム蒸気を各羽
根４１上に付着した溶融状態の金属マグネシウム４２と
して金属マグネシウム溶［１２０内に導くことによって
回収實る。

この第四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５に示す実施条件にて酸化マグネシウム
の回収実験を行なったところ、下記の表６に示す結果を
得た。

ｉ 項　目　　　　　　　　　実験条件 原料状態　　　　　　　団塊ブリケット原料投入ＩＩ　
　　　　　　　１０ｋｏ／Ｈｒ末広ノズルのど径　　　
　　　２８−１平均還元炉内圧力　　　　　、４０．２
ＴＯｒｒ平均還元平均部度　　　　１８００℃ 平均捕集炉内圧力　　　　　　７．ＩＴｏｒｒ平均捕集
炉内濃度　　　　　７００℃ 衝突板表面澗度　　　　　　６６０℃ 衝突板傾斜角　　　　　　　　５５度 九−灸 項　目　　　　　　　　実験結果 回収出湯饅　　　　　　４．２２ｋｇ／Ｈ丁回　　収　
　率　　　　　　　　　　　　９３〜９６％回収地金平
均調度　　　　　９３．３％この第四の実施例による金
属蒸気回収方法に従って行なわれた上述のマグネシウム
蒸気回収実験の結果より、この第四の実施例による金属
蒸気回収方法及び装置は上述の第二又は第三の実施例に
よる金属蒸気回収方法及び装置よりも＾い純度及び回収
率にてマグネシウム蒸気を回収し得ることが解る。従っ
て、本発明による金属蒸気回収方法及び装置に於ては、
特にそれらがマグネシウムの如く酸化反応が生起し易く
且比較的融点が高い金属に対し適用される場合には、末
広ノズルより噴射された混合ガスの噴流を衝突板によっ
て減速しその中に含まれる金属蒸気を羽根車により比較
的穏やかに金属溶湯中に導くのが最も好ましいことが解
る。

尚、金属蒸気捕集炉２１内に於て金属蒸気を捕集するた
、めに使用される金属溜［１２０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１９の先端より
金属蒸気捕集炉２１内に噴射された混合ガス中の金属蒸
気を金属蒸気捕集炉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により固体金属として捕集さ
れた金属を金属蒸気捕集炉２１内に於てヒータ２４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、酸化亜鉛または酸化マグネシウムの炭素
還元に対し適用された幾つかの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こ
れらの元素の金属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金属酸化物の還元の場合に限ら
ず、金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより金属
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】

第１図は酸化亜鉛の炭素還元に対し適用された本発明に
よる金属蒸気回収装置の第一の実施例を示す解重的縦断
面図、第２図は酸化マグネシウムの炭素還元に対し適用
された本発明による金属蒸気回収装置の第二の実施例′
を示す第１図と同様の解重的縦断面図、第３図は第二の
実施例による金属蒸気回収方法に従って行なわれたマグ
ネシウム蒸気回収実験に於ける混合ガスの圧力、濃度、
速度の変化を示す解図的グラフ、第４ａ図及び第４ｂ図
は、それぞれ、第二の実施例による金属蒸気回収方法に
従って行なわれた理論回収量６ｋｇのバッチテストに於
ける還元炉内圧力及び回収率（回収溶瀾重鎖／理論回収
最）の値の変化を示す解図的グラフ、第５図は酸化マグ
ネシウムの還元に対し適用された本発明による金属蒸気
回収装置の第三の実施例を示す第１図と同様の解重的縦
断面図、第６図は酸化マグネシウムの還元に対し適用さ
れた本発明による金属蒸気回収装置の第四の実施例を示
す第２図と同様の解重的縦断面図である。 １・・・還元炉、２・・・断熱材、３・・・炉体、４・
・・炉室。 ５・・・ヒータ、６・・・上壁、７・・・反応原料挿入
ボート。 ８・・・反応原料挿入ホッパ、９．１０・・・制御弁、
１１・・・挿入０．１２・・・反応原料、１３・・・底
壁、１４・・・反応残渣排出ボート、１５−・・側壁、
１６・・・混合ガス排出ボート、１７・・・有孔管、１
８・・・ベント管。 １９・・・末広ノズル、２０・・・溶湯、２１・・・金
属蒸気捕集炉、２２・・・炉室、２３・・・炉体、２４
・・・ヒータ。 ２５．２６・・・真空ボート、２７．２８・・・導管、
２９・・・真空ポンプ、３０・・・溶湯取出しボート、
３１・・・開閉弁、３２・・・導管、３３・・・溶湯取
鍋、３４・・・軸線、３５・・・噴流、３６・・・気泡
、３７・・・衝突板。 ３８・・・冷却水導管、３９・・・羽根車、４０・・・
回転軸。 ４１・・・羽根、４２・・・金属マグネシウム特　許　
出　願　人　トヨタ自動車工業株式会社代　　　　　理
　　　　　人　　弁理士　　　明　　石　　昌　　毅第
１図 第２図 第３図 第４図 一デ　ｒｈＪｉｌｌ曽を 第５図 ７

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより前
   記金属蒸気を構成する金属を液相状態にて回収する方法
   に於て、前記金属蒸気を構成する金属の酸化反応が生じ
   る温度以上の温度及び前記酸化反応が生じる圧力以下の
   圧力に維持された前記混合ガスを不足膨張条件にて作動
   する末広ノズルへ導き、前記末広ノズルの先端より噴出
   させることにより、前記混合ガスを断熱膨張によって前
   記酸化反応が生じる濃度以下に急冷し、前記末広ノズル
   の先端より噴出した前記混合ガスの噴流を前記金属蒸気
   を構成する金属と同一の金属の溶湯の液面に衝突させ、
   これにより前記混合ガス中の少なくとも前記金属蒸気を
   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. （２）金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより前
   記金属蒸気を構成する金属を液相状態にて回収する方法
   に於て、前記金属蒸気を構成する金属の酸化反応が生じ
   る温度以上の濃度及び前記酸化反応が生じる圧力以下の
   圧力に維持された前記混合ガスを不足膨張条件にて作動
   する末広ノズルへ導き、前記末広ノズルの先端より噴出
   させることにより、前記混合ガスを断熱膨張によって前
   記酸化反応が生じる温度以下に急冷し、前記末広ノズル
   の先端より噴出した前記混合ガスの噴流を少なくとも一
   つの噴流減速装置に衝突させ、前記噴流減速装置により
   前記混合ガス中の少なくとも前記金属蒸気を構成する金
   属を前記金属蒸気を構成する金属と同一の金属の溶湯中
   に導くことを特徴とする方法。
3. （３）特許請求の範囲第２項の方法に於て、前記噴流減
   速装置は前記噴流の進行方向に対し傾斜した衝突板であ
   ることを特徴とする方法。
4. （４）特許請求の範囲第２項の方法に於て、前記噴流減
   速装置は複数個の羽根を有し各羽根に前記噴流を受は得
   るよう構成された羽根車であることを特徴とする特許
5. （５）特許請求の範囲第２項の方法に於て、前記噴流減
   速装置は、前記噴流の進行方向に対し傾斜した衝突板と
   、複数個の羽根を有し各羽根に前記噴流を受は得るよう
   構成された羽根車とよりなっていることを特徴とする方
   法。
6. （６）金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより前
   記金属蒸気を構成する金属を液相状態にて回収する装置
   に於て、前記混合ガスを前記金属蒸気を構成する金属の
   酸化反応が生じる濃度以上の濃度及び前記酸化反応が生
   じる圧力以下の圧力に維持しつつ貯容する混合ガス貯容
   室と、前記金属蒸気を構成する金属と同一の金属の溶湯
   を貯容する溶楊貯容室と、前記混合ガス貯容室と前記溶
   楊貯容室とを連通接続し前記混合ガス貯容室内の前記混
   合ガスを断熱膨張によって前記酸化反応が生じる濃度以
   下に急冷しつつ前記ＩＩＩ貯容室内の前記溶湯の液面へ
   衝突させる不足膨張条件にて作動する末広ノズルと、前
   記溶湯貯容室内を減圧する真空装置とを有していること
   を特徴とする装置。
7. （７）金属蒸気と酸化性ガスとよりなる混合ガスより前
   記金属蒸気を構成する金属を液相状態にて回収する装置
   に於て、前記混合ガスを前記金属蒸気を構成する金属の
   酸化反応が生じる濃度以上の温度及び前記酸化反応が生
   じる圧力以下の圧力に維持しつつ貯容する混合ガス貯容
   室と、前記金属蒸気を構成する金属と同一の金属の溶湯
   を貯容する溶楊貯容室と、前記混合ガス貯容室と前記溶
   楊貯容室とを連通接続し前記混合ガス貯容室内の前記混
   合ガスを断熱膨張によって前記酸化反応が生じる温度以
   下に急冷しつつ前記溶湯貯容室内へ噴射する不足膨張条
   件にて作動する末広ノズルと、咳末広ノズルより噴射さ
   れた前記混合ガスの噴流を減速し且前記混合ガス中の少
   なくとも前記金属蒸気を構成する金属を前記溶湯内へ導
   く噴流減速装置と、前記溶湯貯容室内を減圧する真空装
   置とを有していることを特徴とする装置。
8. （８）特許請求の範囲第７項の装置に於て、前記噴流減
   速装置は前記噴流の進行方向に対し傾斜した衝突板であ
   ることを特徴とする装置。
9. （９）特許請求の範囲第７項の装置に於て、前記噴流減
   速装置は複数個の羽根を有し各羽根に前記噴流を受は得
   るよう構成された羽根車であることを特徴とする装置。
10. （１０）特許請求の範囲第７項の装置に於て、前記噴流
    減速装置は、前記噴流の進行方向に対し傾斜した衝突板
    と、複数個の羽根を有し各羽根に前記噴流を受は得るよ
    う構成された羽根車とよりなっていることを特徴とする
    装置。