JPS61106732A - アルミニウム合金の脱マグネシウム用塩素化炉 - 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、「塩素化」法、即ち気体塩素又は塩素化炭化
水素を含む他の含塩素気体化合物で溶融金属を処理する
ことにより、アルミニウム合金中に含イｊされるマグネ
シウムを除去するための炉に係る。

アルミニウム又はアルミニウム合金半製品、例えばプレ
ート、ビレット等の鋳造は、アルミナと氷晶石との浴の
電解から直接前られる「−次」アルミニウム、又は溶解
残漬の再溶＆１により得られる［二次ｌアルミニウム、
史には前記２種類の金（ｌｉ　　　　い、、Ｉ２゜、□
い、い。。

後右２秤類の場合、金属は特に不純物としてマグネシウ
ムを含有しており、その含有量は、二次アルミニウムで
は数重量パーセントに達し得、−・般にその後の金属の
再生転化段階の好適な展開の妨げとなる。

従って、比較的低レベル、特に用途によっては数百１１
ＤＩを越えないレベルまで前記不純物を除去するように
、鋳造前に所謂精練処理を実施する必要がある。

現状のマグネシウム除去法、所謂［デマギング（ｄｅｍ
ａｕｉｒｏ＋）Ｊは、以下の３ｆ！１類に分類できる。

−３層電解法のような電気化学的方法。精製すべき溶融
状態の金属に直流を通し、マグネシウムを陰極に分１１
する。

−Ａｌ１ｃｆ！３、△〃Ｆ３及び他の塩をベースとする
固体フラックスを、Ｍ製すべぎ液体アルミニウムに混合
し、マグネシウムの塩化物又はフッ化物を形成する方法
であり、該塩化物又はフッ化物は比重が比較的小さいた
め、浴表面に上界するのでこれをアルミニウムから分離
する。

精製ずべきアルミニウム浴内に塩素ガスを通し、好まし
くは該塩素ガスをマグネシウムと反応させて液体塩化物
を生成し、これを浴表面で分離する塩素化法。

上記各方法には長所と短所がある。このうち第３番目の
方法は、煙の発生、大手の塩化アルミニウムの形成、処
理すべき金属のマグネシウム含有Ｍが比較的小ざい時に
効率が低いなどいくつかの問題を抱えているが、工業用
として最も広く使用されている。

塩素化法の原理はマグネシウムがアルミニウムよりも塩
素に対して熱力学的により親和性であり、従って、好ま
しくは以下の反応： Ｍｑ十０６、、−＞　　ＭｏＣ２）　２が１りられ、部
分的に形成されている塩化アルミニウム自体は以下の反
応： ２／３ＡＩＣＩ１３＋Ｍｇ→　ｚ／３Ａｊ　＋ＭｇＣｌ
１２により「デマギング」に向けられるという事実に基
づいている。

しかし乍ら、Ａｌｌの質量がマグネシウムよりも相対的
に大きいため、形成されるＡｇＣｌ３の質量が第２の反
応で全部使用されるわけではなく、Ｍｃ［１度が小さけ
れば小さい程Ａｉ）　Ｃｊ！　３の使用量は少な（なり
、「金属誌（Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｒＭ　ｅｔａｌｓ）
　Ｊ　１９８２年７月刊、５５頁に記載されているよう
に、マグネシウム１ｋｇを除去するために理論的に必要
な塩素量は２．９５ｋｇであるにも拘らず、実際には１
５に９まで使用しなければならない。

このため、当業者は、特に上記反応に好適な処理装置を
構成することにより塩素利用効率を改良する試みに着目
している。

仏国特許公開第２２００３６４号は、それぞれ回転式塩
素インジェクタを備える数個のチャンバに分割されてお
り、該チＶンバ内でマグネシウムｋ（ｌ当たり約３ｋ（
ｌの塩素Ｍでマグネシウムを連続的に塩素化するような
反応圏を教示している。しかし乍ら、「軽金属１９７３
１米国鉱呆伎術ぢ協会冶金学会（ｌ　ｉｇｈｔ　　１ｙ
ｌｅｔａｌｓ　１９７８　ｄｅ　Ｉａ　　Ｍｅｔａｌｌ
ｕｒｇｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａ、　　Ｉ　、
　Ｍ、巳所収の論文に記載されているように、このよう
な反応器は、それぞれ長さ７６０〜１２００ｍ　、幅６
００　ｍｒｔ＋の３個のチャンバから構成され得る。従
って、比較的広い床面積を占める設備を精練所内に設り
なければならず、排出、除滓等の作業時の取扱いが困ｆ
ｌぐある。そのｖ３渠、設備投資の上背はａうまでもな
く保守費用も比較、、　　　ｒｎ　ａ“″′″６゜ そこで本願出願人は、ロータにより発散される塩素含有
ガスを通過させてマグシウムを除去するという原則を維
持しながら、従来技術の装置の大型及び固定性という欠
点を伴わない装囮を見出すこと、即ち比較的小容積であ
りながらこれまでの炉よりも処理容量の大きい炉を作成
することを、発明の目的とした。

多くの実験の結果、この問題を解決するための唯一の方
法は、２種の流体を同一方向にできるだけ合理的に流す
ことにより金属をガス処理することであるという結論に
達した。このために、本願出願人は、従来通りに外側金
属ケースと、内側耐火性ライニングと、金属流入口及び
排出口と、炉底との間に金属循環用スペースを設けてお
り、供給室と塩素含有ガスの径方向分散用ロータを浸）
ｄさけた独自の処理室とに炉を分割する内部鉛直隔壁、
＝　ｈｔら構成さ０る１業用順流”早炉８作成６ｔ′・
　　　　　：該炉は、処理室が、隔壁の低部から伸延し
ており且つロータの回転軸に一致する軸を有する開口を
中心に設けられた水平壁により底部を１１止されている
ことを特徴とする。

即ち、本発明は従来の炉に補助水平壁を付加することに
より、処理室を供給室かうより完全に隔離し、ｊｈ素金
含有ガス分配用ロータ軸内に適正に配置された開口を介
して、ロータにより径方向に発散されるガスの軌道と同
−向きで且つ該軌道と実質的に平行な特定方向に従って
金属を流通させることができる。このような炉を使用す
ると、理想的な順流循環条件に近付く。

実際に順流循環自体は従来技術で使用されている。例え
ば仏国特許公開第２２００３６４号に開示されている第
２の処理チャンバ内で、ガスは同一方向に流れる。しか
し乍ら、この場合には、順流循環を使用するという急回
よりもむしろ金属をチＶンバ間で移動させるための構成
の方が問題とされている。このことの裏付番ノとして、
前記特許公報では第２のチｔ？ンバに於ける処即効率の
高さについて言及していないという点を指摘することが
できる。従って、この流れは特別の注意を払わずに形成
されており、金属が反応器の底部と平行に流れながらチ
ャンバ内に導入されるのでむしろ不正確であるといえる
。

本願出願人は順流循環条件を有効に再現することにより
、この種の循環がマグネシウムの最）＾除去に不可欠で
あることを確認した。

実際に、それぞれ１ＴＩｔの液体金属容Ｊを何する２個
の処理炉を使用し、０．５％のＭＯを含有する同一の溶
融合金を１０ｔ／ｈの流量で該炉に通し、同一・型のロ
ータを使用して同一・流量の塩素含有ガスを一方の炉で
は向流、他方の炉では本発明の手段に従って順流に通過
さゼたところ、各循環方式について、マグネシウムの最
終含有Ｍの関数として以下の塩素利用効率が確認された
。

マグネシウムの１最終含有吊が比較的大きい場合に（よ
循環方式は余り問題にならないが、ＯｒＩ記ａ有呈が小
さいと、順流式の効率は実質的に向上しており、このよ
うな結末は、従来技術で使用されているよりも小型の炉
に比較的流量の大きい金属を循環させて１１られたもの
である。

本発明の炉の処理室の水平壁は、好ましくは円形の開口
を備えτいるが、該開口の外形は円形に限らず該至の水
平断面に類似する任意の形状を使用できる。要覧よ、金
属及びガスの軌道が１」−夕の）ｌ’、、　　　４＊　
ＣＮ　Ｌ、、　Ｔ″Ｊ　’８　Ｋ　Ｎ　！　ｆ　（Ｏｋ
ｌ、　９５ａ　ｔ　ｔＬ　ｆｌ　Ｚ　ＭＥＴ　？ＩｉＥ
　＠県条件を最適に確保できるように、所定の類似形に
形成することである。開口の断面積は、好ましくは処理
室の断面積の１／１０から１／１５であり、このような
比により最適結果が得られる。

開口への金属導入については、均等な供給を確保し、流
れの中の攪乱により適正な順流循環が追われることのな
いように、まず隔壁のある水平面のレベルにおける幅が
炉内のセル幅に近似し、開口の近傍では開口の最大寸法
に対応する幅になるまで狭くなるような液体通路を炉の
底部に備えることが好ましい。

径方向分配用ロータは、その下面が、少なくとも高さ０
．０２ｉＬのスペースを設けて開口の最近傍にくるよう
に配置される。該ロータは、開口の寸法に近似する寸法
の水平断面積を有する。

該ロータは任意の径方向ガス分配型であり骨、例えば仏
国特許公開第２５１２０６７号に開示されているような
型であり得、液体循環通路を省略するか又は省略せずに
使用され得る。もつとも、該ロータ（よ、２４０　ｋｇ
／ｈに達する塩素含有ガス流量を確保し、従って、特に
マグネシウムを含有する合金に対しても数トン／時の処
理宿世を得るに十分な数のガス通路を備える必要がある
。前記塩素含有ガスは、塩素元素又はアルミニウムの塩
素化に一般に使用されている他の任意の塩素誘導体であ
り１ｑる。

本発明の塩素化炉は小型であるという点で仏国特許公開
第２５１４３７０号に開示の型であり１９、従って、マ
グネシウムの除去にあたり、以下のように該へ“１の全
利点を享受し得る。

鋳造のための単なる傾動により、炉内に含まれている金
属を完全に排出することができ、従って、金属が１０失
されず、後続工程の金属と混合する危険が全くない。

傾動以外の操作を何ら使用せずに金属又は合金を叩外に
取換られるので、相Ｕにｎ換性の不可な継続して処理タ
ベぎ合金の場合にも連続又は非連続鋳造が可ｒｉ　ｒ’
ある。

蓋の取外し可能部分により処理中に容易に除滓できるの
で、長時間連続鋳造に特に有用である。

空の炉を長手方向く又は場合によっては横方向）に傾動
することにより処理後の清掃が容易ひあり、後続チャー
ジを汚染する危険のある溶滓及び固化金属の全残渣を除
去することができる。

加熱システムが炉から独立しているので、実施中の５１
！１理を妨げることなく交換又【よ修理を行うことがで
きる。

鋳造用出発金属を急速に過熱可能である。

処理剤のインジェクタの型の選択が限定されず、公知の
金型の回転体を容易に適用できる。

インジェクタ及び加熱システムを迅速に交換できるので
、所望の時に所望の作用を使用できる。

−視覚的検査、除滓、形成された塩化マグネシウムの回
収のために、鉛を迅速に脱着できる。

−単純な構成と材料の選択とにより、空気及び処即剤に
よる腐食の危険が小さい。

−流出気体を容易に捕集できる。

史に、傾動、器の脱着、加熱システム及びインジェクタ
の取外し、交換及び取付け、予熱、温度維持等の全操作
を完全に自動化さヒ゛るといった別の利点を加えること
もでき、これらの操作は、必要な各安全性及び抑制と共
にプログラムされ得、蓋、加熱システム及びインジェク
タの各傾動及び品降用ジヤツキを駆動する中央油圧系統
をも制御）グ する遠隔制御盤に集中され得る。

以下、図面（二関して本発明をより詳細に説明する。

第１図は、外側金属製ケース１、内側耐火性ライニング
２、処理ツベぎ金属５の流入口３、排出口４、内部鉛直
遠隔壁６を示しており、該隔壁は炉底の間に金ｒｉＡ循
環用スペース７を設は且つ炉を供給室８と処ＢＪ室９と
に分割しており、該処理室９には、Ｍ１２の上方に配置
されたモータ（図示せず）に連結されたシャフト１１の
回転運動により駆動されるロータ１０が配置されている
。全９は、隔壁６の低部から伸延しており且つロータ１
０の軸に一致する軸を有する開口１４を中心に設けられ
た水平壁１３により底部を閉止されている。

動作中、金属は、ロータにより径方向に発散されるガス
流の軌道１６に順流状の軌道１５に沿って開口１４を通
る。

塩素含有ガスの作用下で、マグネシウムは液体塩化マグ
ネシウムを生成するべく反応し、生成された塩化マグネ
シウムは溶融金属浴表面に蓄積されて層１７を形成し、
他方、精製された金属排出口４から流出する。

第２図は第１図のｘ′Ｘ面における炉の断面図であり、
外側金属製ケース１、内側耐火性ライニング２、供給室
８、鉛直隔壁６、開口１４付近の金属通路の軌跡１８を
示している。

本発明は以下の実施例により更によく理解されよう。

有効寸法１ｍＸ０．１５ｍの供給室と有効寸法１１Ｌ×
１扉の処理室とを有し、０．８０扉の金属高さで機能し
１する流入口及び排出口を備える有効高さ１ｍの炉に、
直径０．３２　ｍの円形中心開口を備える水平壁を炉底
から０．０５ｍの距離ｉに設置ノ、直径０．００１５罷
の孔部を１３６個備えでおり速度２５０回転／分で回転
ｔ　ル１ｆＮ１０．３２ｉ　、　Ｑす０．２７５　ＷＬ
ｒＤ　ｏ　−夕ヲ、聞［１の軸内で且つ壁から０．０３
ｍの距離に配置した。

該炉に　処理室内の温度を７５０〜８００℃に維持する
に適した温度′アルミニウム合金、及び純粋塩素を連続
供給した。

使用流量及びマグネシウムの初期含有量に従い、マグネ
シウムの最終含有量、塩素流量及び収率に圓して以下の
結果が得られた。

この結果、容積的１ｙｒｌの炉の場合、適正なマグネシ
ウム除去収率で約２０トン／時の処理容量に達し得るこ
とが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の炉の長子方向中央面に従う鉛直断面図
、及び第２図は第１図のＸ′　Ｘ面に従う水平断面図で
ある。 １・・・・・・ケース、２・・・・・・ライニング、３
・・・・・・処理用金属流入口、４・・・・・・精製金
属排出口、６・・・・・・隔壁、８・・・・・・供給子
、９・・・・・・処理Ｙ、１０・・・・・・ロータ、１
１・・・・・・シャフト、１２・・・・・・蓋、１４・
・・・・・開口、１６・・・・・・塩素ガス流軌道、１
７・・・・・・塩化マグネシウム層。 出履人　７９ＪニウＬ＼゛り〉冬 代理人　弁理士Ｊｌ　口　義　雄 手続ネｉｆ７正書（方式） 昭和６０年１１月２Ｄ日 １、事ｆ４の表示　　　昭和６０年特許願第１６５００
５号２、発明の名称　　　アルミニウム合金の脱マグネ
シウム用塩素化炉 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウムを除去するべく構成された溶融アル
   ミニウム合金の順流通過式塩素化炉であって、外側金属
   製ケースと、内側耐火性ライニングと、金属流入口及び
   排出口と、炉底との間に金属循環用スペースとを設けて
   おり、供給室と塩素含有ガスの径方向分散用ロータを収
   容する独特の処理室とに炉を分割する内部鉛直隔壁とか
   ら構成されて成る前記炉において、処理室が、隔壁の低
   部から伸延しており且つロータの回転軸と一致する軸を
   有する開口を中心に設けられた水平壁により底部を閉止
   されていることを特徴とする塩素化炉。
2. （２）炉の有効容量が最大１ｍ＾２であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の炉。
3. （３）開口の断面積が処理室の断面積の１／１０から１
   ／１５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の炉。
4. （４）まず隔壁のある水平面のレベルにおける幅が炉内
   のセル幅に近似し、開口の近傍では開口の最大寸法に対
   応する幅となるように狭くなっている通路に沿って、隔
   壁の低部から開口に向かって金属が流れることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の炉。
5. （５）ロータが、開口寸法に近似する寸法の水平断面積
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の炉。
6. （６）ロータが、２４０ｋｇ／ｈの流量を確保するに十
   分な断面積を有する塩素含有ガス分配通路を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の炉。
7. （７）塩素含有ガスが、塩素元素及びその誘導体により
   構成されるグループに属することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の炉。