JPS5976836A - アルミニウム−珪素合金を製造する方法 - 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】 本発明は天然鉱物及び炭素粉末からアルミニウムー珪素
合金を製造する方法に関する。

わずかなパーセントの珪素がしばしばアルミニウムに添
加され、アルミニウム強度を高めるため構造用材料とし
てその有用性を増している。通常珪素とアルミニウムは
個々に製造されアルミニウムが次に種々の要素に鋳造さ
れるために溶解される際に混合される。

アルミニウムー珪素合金はしばしば製造されて１２％珪
素と残部アルミニウムを含むシルミンのようＶ珪素含有
アルミニウムの合金化に用いられる。、 一次アルミニウムは極端にコストのか＼る方法である溶
融′醒解を用いながらボーキサイトから一般的に製造さ
れる。珪素は電気アーク炉で純粋な石英と極端に純粋な
石炭とコークスから製造される。これら２つの方法はか
なりのエネルギ量と出発材料に対して多くの場所を要す
る。従って、らん黒石、紅柱石のような広く市販されて
いるアルミニウムー珪素鉱物から直接アルミニウムー珪
素合金を直接回収可能にすることは非常に興味深いこと
である。そのような方法でのエネルギ消費はかなり低い
。この方向での実験はソ連でも実施されており、例えば
電気アーク炉で炭素熱的に種々のアルミニウムー珪素鉱
物からアルミニウムー珪素合金を回収する試みがなされ
ている。この場合鉱物と炭素粉末を混合してブリケット
にする。熱処理後、ブリケットを電気アーク炉内に装入
される。

この方法についての欠陥はブリケットの必要性が極端に
高く、炭素の量は正確でなければならず、ブリケットは
装入中且つ炉内で分離しないように十分に強くなければ
ならない。

炉内で確実な多孔性と導電性があることは最も重要であ
る。更に又、溶解の投資はり・リーング、混合ブリケッ
トの形成、熱処理等用の装置に関して極端に高く、同時
に電極コストが高くなる。

本発明の目的は上記欠点を取り除き且つ一段階でアルミ
ニウムー珪素合金の製造を可能し、粉末原料の使用を可
能にする方法を実施することである。

これは序論で記した方法において、炭素キャリヤの形態
の還元剤と共に粉末状の天然鉱物が、プラズマ発生機で
発生したプラズマガス内にキ４ヤリャガスによって導入
せしめられ、その後該還元ガスとエネルギ富化プラズマ
ガスと共に、該加熱天然鉱物が塊状の固体還元剤で全側
面８実質的に囲まれた反応室内に導入せしめられること
を特徴とする本発明によって達成される。

本発明の好ましい実施順様によれば該天然鉱物が紅柱石
、らん黒石、シリマイト、かすみ石、石英、ボーキサイ
トのようなアルミナ含有粘土及びこれらの鉱物の２つ又
はそれ以上の混合物からなる群から選択される。該鉱物
中に含まれるどんな揮発性成分も蒸発せしめられ排気ガ
スと共に出て凝縮され又は他の適当な方法で回収される
。該鉱物中に含まれるＡｔ２０３及び５ｉ０２の他の揮
発性成分はＮα２０とに２０である。種々の性質の揮発
性成分を含む鉱物の１例はかすみ石である。

鉱物が溶解され且つ導入炭素との反応により還元され、
溶融アルミニウムー珪素合金を作る。

珪素とアルミニウム原料の選択は本発明提案の粉末原料
を用いるために容易にしかも安価となる。

本発明提案の方法は、原料の電気的特性に無関係でもあ
り還元剤の選択性を容易にする。

導入される還元剤が例えば天然ガス、炭素粉末、木炭粉
末、無煙炭、浄化石油コークス又はコークス粉のような
炭化水素でもよい。

最小の電気消費用の最適条件を得るために、単位プラズ
マガス当たりに供給される１Ｌ気エネルギの量によって
該工程に必要な温度は容易にコントロールされる。

本発明の適当な実ｍＭ様によれば塊状の固体還元剤が連
続的に反応域に供給され消費される。

固体状の適当な還元剤はコークス、木炭、石油コークス
及び／又はカーボンブラックであり該方法で用いられる
プラズマガスは反応域がら再循還せしめられる工程ガス
からなってもよい。

塊状の固体還元剤は、ａとＨとまた０からなるサッカロ
ースのようなバインダによって塊状に変えられる粉末で
よい。

本発明の他の実施例によれば、プラズマ発生機は誘樺プ
ラズマ発生機であり、従って？！極からの不純物は絶対
的最小値に減少せし、められる。

本発明によって提案された方法は高純度のアルミニウム
ー珪素合金の製造に有利に用いられる。

この場合極端に純度の高いＡｔ２０３．　５ｉｎ２及び
極端にわずかな量の還元剤が原料として用いられる。

本発明をいくつかの実施例に抽づいて更に説明する。反
応は個々にシールされた供給管又は該炉の周囲のす、ノ
状供給・冴を有する溶尚炉先端を介して固体の匍元剤を
用いて連続的に炉先端に装入されるシャフト炉に似た反
応器で好まし〈実施される。

粉末ガスを、希ガス又は萌元ガスを用いて羽目から反応
炉の底に吹き込む。同時に同じ羽目から酸素ガスと同様
に水素を吹き込むことも可能である０ 反応室は、塊状の還元剤で充填された炉の底で前記塊状
の還元剤によって全側面が囲まれている。

ｈｔ２ｏ、、とＳ工０２の溶解と還元はこの還元域で即
座に生ずる。

陥濃度の一酸化炭素と水素の混合物からなる排気反応ガ
スは再循環されプラズマガス用のキャリヤガスとして用
いられる。過剰ガスはエネルギ発生用に好都合に用いら
れる。

実施例１ 実験は半分の規模で実施された。２１＋１より小さな粗
製を有するらん品行を原料として用いた。１反応室”は
コークスからなった。炭素粉末を還元剤として用い、且
つ００とＨ２からなる浄化１゛歳元ガスをキャリヤガス
とプラズマガスとして用いた。

供給電力は１０００に！であった。３ｋｙらん黒石／分
を原料として供給し、且つ１．２　ｋｙ炭素粉末／分と
０．５　ｋｇコークス／分を還元剤に用いた。

Ａｔ、６２％を含有する合計約５００ｋｐアルミニウム
ー珪素合金をこの実験で製造した。電気の平均消費は製
造されたアルミニウムー珪素合金１ｋｙに対して約１１
Ｋｆｈであった。

実施例２ “反応￥”はロータスからなった。炭素を還元剤として
用い且つ００とＨ２からなる浄化越元ガスをキャリヤガ
スとプラズマガスとして用いた。

供給電力は１０００ＫＷであった。２　ｋｇ　Ａｔ２ｏ
３と１　ｋｙ　５ｔｏ２／分を原料として供給し、且つ
１．２　ｋｙ炭素粉末／分と０．３　ｋｌコークス／分
を還元剤に用いた。

１１６２％を含有する合計約５［］Ｏｋｇアルミニウム
ー珪素合金をこの実験で製造した。電気の平均消費は製
造されたアル１＝ウム一珪素合金１ｋｇに対して約１１
にＷｈであった。

実験を小さな規模で行なった。そしてヒート損失はかな
りであった。ガス回収について電気の消費を更にかなり
減らせ、且つ熱損失を大きな設備ではかなり減らすこと
も出来る。

特許出願人 工スケーエフ　スティール エンジニアリング　アクティエボラーク特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士山口昭之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アルミナと珪素と炭素粉末を含む天然鉱物からア
   ルミニウムー珪素合金を製造する方法において、 炭素キャリヤの杉態の還元剤と共に粉末状の天然鉱物が
   、プラズマ発生機で発生したプラズマガス内にキャリヤ
   ガスによって導入せしめられ、その後該偵元ガスとエネ
   ルギ富化プラズマガスと共に、該加熱天然鉱物が塊状の
   固体還元剤で全側面を実質的に囲まれた反応室内に導入
   せしめられることを特徴とするアル１＝ウム一珪素合金
   を製造する方法。 ２、前記天然鉱物が紅柱石、らん＃、、５、シリマイト
   、かすみ石、石英、ボーキサイトのようなアルミナ含有
   粘土及びこれらの鉱物の２つ又はそれ以上の混合物から
   なる群から選択されることを特徴とする特許請求の、範
   囲第１項記載の方法。 ３、炭化水素が天然ガス、炭素粉末、木炭粉末、無煙炭
   、浄化石油コークス又はコークス粉のような炭素キャリ
   ヤとして導入せしめられることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記反応域から再循環せしめられる工程ガスが該工
   程でのプラズマガス用のキャリヤガスとして用いられる
   ことを特徴とする特ＷＦ請求のｍ　ＦＪＩ４第１項記載
   の方法。