JPS5941499B2 - アルミニウムの精製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、不純物を含む精製すべきアルミニウムから
より純度の高い高純度アルミニウムを得るためのアルミ
ニウムの精製方法に関する。

アルミニウム中に不純物、とくにアルミニウムと共晶を
生成するＦｅ、Ｓｉ、ＣｕＸＭｇなどの不純物が含まれ
ている場合、これらの不純物を除去するためには、この
アルミニウムを溶融シ、コレを冷却して凝固させるさい
の初晶アルミニラムラ選択的に取り出すことが効果的で
あるという原理は周知である。

このような原理を利用した従来の不純アルミニウムの精
製方法には、たとえは、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇなどの
不純物を含んだ溶融アルミニウム中に１つの回転体を浸
漬し、この回転体を１方向だけに回転させながら回転体
で溶融アルミニウムを冷却し、回転体で溶融アルミニウ
ムを冷却し、回転体の周囲に高純度アルミニウムを晶出
させる方法がある。

ところが、この方法でもいまだ充分な精製効果を得られ
ない。

この発明は、上述したような従来の精製方法より精製効
率の高いアルミニウムの精製方法を提供するものである
。

この発明の第１のアルミニウムの精製方法は、不純物を
含む精製すべきアルミニウムを溶解した後、この溶融ア
ルミニウム中に冷却体を浸漬し、この冷却体を間歇的に
正逆回転させながら冷却体で溶融アルミニウムを冷却し
て冷却体の表面に高純度アルミニウムを晶出させること
を特徴とするものであり、この発明の第２のアルミニウ
ムの精製方法は、不純物を含む精製すべきアルミニウム
を溶解した後、この溶融アルミニウム中に２以上の冷却
体を浸漬し、これらの冷却体を相互に逆方向に回転させ
るとともに相互に押しつけながら冷却体で溶融アルミニ
ウムを冷却して、冷却体の表面に高純度アルミニウムを
晶出させることを特徴とするものである。

溶融アルミニウム中に冷却体を浸漬し、この冷動体で溶
融アルミニウムを冷却すると、冷却体の周面にアルミニ
ウムが晶出する。

このアルミニウムの樹枝状の初晶は純度の高いものであ
るが、アルミニウムと共晶を生成するＦｅ、ＳｉＸＭｇ
、Ｃｕなどの不純物元素は溶融アルミニウム中で濃縮さ
れ、これは樹枝状晶の隙間においてとくに著しい。

また、樹枝状晶の隙間の不純物の濃度によってはＦｅＭ
３のような金属間化合物が生成する。

凝固を利用して高純度アルミニウムを得るためには、不
純物元素の濃化された液体またはすでに形成された不純
物元素の金属間化合物を固液の界面近傍から除去しつつ
アルミニウムを晶出させ、このアルミニウム結晶を回収
することが必要である。

溶融アルミニウム中に浸漬した冷却体を間歇的に正逆回
転させると、回転体を１方向だけに回転させる場合に比
べて、上記濃縮不純物または不純物元素の金属間化合物
は樹枝状晶の隙間から効率良く除去され、溶融アルミニ
ウム中に流し落とされる。

また、溶融アルミニウム中に２以上の冷却体を浸漬し、
これらの隣り合う冷却体を相互に逆方向に回転させると
ともに相互に押しつけると、樹枝状の初晶アルミニウム
の隙間に含まれでいる不純物元素または不純物元素の金
層間化合物は、冷却体の回転により溶融アルミニウム中
に流し落とされるとともに、冷却体が相互に押しつけら
れることにより、すでに凝固した固相の凹部から押し出
されるように溶融アルミニウム中に排出される。

したがって、精製効果は、冷却体を回転させるのみの場
合よりも一層向上する。

冷却体の形状としては、円筒状であることが好ましいが
、これに限定されるものではない。

冷却体の表面にくっついて晶出した高純度アルミニウム
を回収するには、たとえば、晶出した高純度アルミニウ
ムを溶融分離して回収する方法などがある。

次にこの発明を図面を参照して説明する。

第１図には、第１の発明の実施に用いられる装置が示さ
れている。

第１図において、るつぼ１の中にはアルミニウムと共晶
を生成する不純物を含んだ溶融アルミニウム２が入れら
れ、この溶融アルミニウム２中に回転自在でかつ両端が
閉塞された円筒状の冷却体３が浸漬されている。

冷却体３の上端には上方に伸び、かつ冷却体３の内部と
連通した中空状回転軸４が連設されており、回転軸４の
内部には、下端部が冷却体３内に入り込んだ冷却力゛ス
送風管５が入れられている。

また、冷却体３の上面および下面、ならびに回転軸４の
溶融アルミニウム２中に存在する部分は、断熱材６て被
覆しておいて、これらの部分にアルミニウムを晶出させ
ないようにしておくことが望ましい。

なぜならば、冷却体３の回転による効果が上記の各部分
ては冷却体３の周面よりも劣るので、これらの部分に晶
出するアルミニウムの純度が、周面に晶出するアルミニ
ウムの純度よりも低くなるからである。

このようξ状態！において、溶融アルミニウム２を溶融
点に近い温度で保持しておき、冷却体３を、間歇的に回
転方向を逆転しながら回転させる。

このとき、冷却体３の内部に、冷却ガス送風管５がら空
気窒素、アルゴンなどの冷却ガスを、冷却体３の周囲の
溶融アルミニウム２が徐冷されるように調節しながら送
り込む。

すると、冷却体３の周面に高純度のアルミニウム初晶が
晶出し始める。

所定量のアルミニウムが晶出した後、冷却体３を取り出
し、晶出した高純度アルミニウムを回収する。

第２図には、第２の発明の実施に用いられる装置が示さ
れている。

第２図において、るつぼ１の中にはアルミニウムと共晶
を生成する不純物を含んだ溶融アルミニウム２が入れら
れ、この溶融アルミニウム２中に、第１図に示す冷却体
３と同じ冷却体３が隣り合うように浸漬されている。

この状態において、溶融アルミニウム２をその溶融点に
近い温度に保持しておき、内冷動体３をそれぞれ相互に
逆方向に回転させるととも１テ、相互に周面どうしを押
しつける。

このとき、冷却体３の内部に冷却ガスを送り込んでおく
と、冷却体３の周面に高純度つアルミニウム初晶が晶出
し始めるが、２つの冷却体３が相互に押しつけられてい
るので、冷却体３を回転させてもなお樹枝状のアルミニ
ウム初晶の隙間に残る不純物濃度の高い融液は、押し出
されるように溶融アルミニウム中に排出され、あたかも
冷却体３周面のアルミニウムは突き固められたような状
態になる。

所定量のアルミニウムが晶出したときに、この操作を終
了し、冷却体３を取り出して、晶出した高純度アルミニ
ウムを回収する。

このようにして得られたアルミニウムの純度は、第１の
発明の実施により得られたアルミニウムの純度よりも一
層高くなっている。

上記第１の発明および第２の発明において、それぞれの
操作を、漸次アルミニウム純度の高い溶融アルミニウム
中で繰り返すことにより、より一層高純度のアルミニウ
ムを得ることができる。

以上のよつに、この発明によれは、冷却体を、間歇的に
回転方向を逆転しながら回転させることによって、樹枝
状の初晶アルミニウムの隙間に残された不純物濃度の高
い融液を排出しつつ冷却体の周面にアルミニウムを晶出
させることができるから、精製効果は大きく、得られた
アルミニウムの純度は高くなる。

とくに、第２の発明によれは、２以上の冷却体を相互に
逆方向に回転させるとともに相等に押しつけることによ
って、初晶アルミニウムの隙間に残った不純物濃度の高
い融液を効果的に排出しつつ冷却体の周面にアルミニウ
ムを晶出させることができるから、精製効果は一層大き
くなり、得られるアルミニウムの純度も一層高くなる。

次にこの発明の実施例を比較例とともに示す。

実施例１は第１図に示す装置を用いて行ったものであり
、実施例２は第２図に示す装置を用いて行ったものであ
る。

実施例 す るつは１にＦｅ０．０８ｗｔ％およびＳｉ０．０５ｗｔ
％を含む溶融アルミニウム２を入れて６７０°Ｃに保持
する。

ついで、冷却体３内に空気を送り込みながら、冷却体３
を回転速度３００ｒｐｍで間歇的に正逆回転させた。

１方向の回転時間は３０秒、停止時間は５秒である。

この操作を３０分間続けた後、冷却体３を取出した。

冷却体３の周面には３、０ ｋｇのアルミニウムが晶出
しており、このアルミニウム中の不純物濃度はＦｅ Ｏ
，０１ｗｔ％、ＳｉＯ，０２ｗｔ％であった。

実施例 ２ るつぼ１にＦｅ０．０８ｗｔおよびＳｉ０．０５ｗｔ％
を含む溶融アルミニウム２を入れて６７０°Ｃに保持す
る。

ついで、２本の冷却体３の内部に空気を送り込み、両全
動体３を２０Ｏｒｐｍの速度でそれぞれ相互に逆方向に
回転させるとともに２ｋｙｆ。

力で周面どうし相互に押しつけた。

この操作を３０分間続けた後、冷却体３を取り出した。

各冷却体の周面には２．８ ｋｇのアルミニウムが晶出
しており、このアルミニウム中の不純物濃度はＦｅＯ，
００８ｗｔ％、ＳｉＯ，０１ｗｔ％であった。

比較例 るつぼ１にＦｅ Ｏ，０８ｗｔ％３よｔｒ’； Ｓ ｉ
Ｏ，０５ｗｔ％を含む溶融アルミニウムを入れて６７
０°Ｃに保持する。

ついで、外径５０ｍｍの冷却体３の内部に冷却ガス送風
管５を通して空気を送り込みながら、冷却体３を３０Ｏ
ｒｐｍの速度で回転させた。

この操作を３０分間続けた後、冷却体３を取り出した。

冷却体３の周面には３．１ ｋｇのアルミニウムが晶出
しており、このアルミニウム中の不純物濃度を測定した
ところ、Ｆｅ Ｏ，０３ｗｔ、 Ｓ ｉ Ｏ，０３ｗｔ
％であった。

以上の結果から明らかなように、冷却体を溶融アルミニ
ウム中で、間歇的に回転方向を逆転させながら回転させ
た場合は、単に１方向にだけ回転させる場合に比べて、
不純物濃度の低い、換言すれば高純度のアルミニウムを
得ることができる。

さらに、２本の冷却体を、溶融アルミニウム中で相互に
逆方向に回転させるとともに相互に押しつけると、回転
のみさせる場合に比べてより高純度のアルミニウムを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施に用いる装置の一例を示す縦
断面図、第２図は第２の発明の実施に用いる装置の一例
を示するつぼのみを断面した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不純物を含む精製すべきアルミニウムを溶解した後
   、この溶融アルミニウム中に冷却体を浸漬し、この冷却
   体を間歇的に正逆回転させながら冷却体で溶融アルミニ
   ウムを冷却して、冷却体の表面に高純度アルミニウムを
   晶出させることを特徴とするアルミニウムの精製方法。 ２ 不純物を含む精製すべきアルミニウムを溶解した後
   、この溶融アルミニウム中に２以上の冷却体を浸漬し、
   これらの冷却体を相互に逆方向に回転させるとともに相
   互に押しつけながら冷却体で溶融アルミニウムを冷却し
   て、冷却体の表面に高純度アルミニウムを晶出させるこ
   とを特徴とするアルミニウムの精製方法。