JPS6134489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、金属マグネシウム製造装置に関し、
特に本発明は、酸化マグネシウム含有物質を減圧
下で還元剤を用いて電気により溶融還元し、その
際発生するマグネシウム蒸気を導入管・凝縮させ
るマグネシウム蒸気凝縮器およびその付帯設備を
含む金属マグネシウム製造装置に関するものであ
る。 従来金属マグネシウムの溶融還元法による製造
装置は単相電気炉とマグネシウム蒸気凝縮用凝縮
器とからなり、前記電気炉内で生成するマグネシ
ウム蒸気は前記凝縮器内に導入されて凝縮、固化
されている。このようにして凝縮器内に金属マグ
ネシウムが所定量凝固すると、電気炉における溶
融還元を中断した後、凝縮器を電気炉からの連結
管から離脱させた後凝縮器内の凝固マグネシウム
を取出し、このようにして取出された凝固マグネ
シウムは別途再溶解されて所定の鋳型に鋳造され
市販されていた。 かかる従来方法ならびに装置によれば、凝縮器
内のマグネシウムを出す度毎に電気炉操業を中断
しなければならず、また取出されたマグネシウム
をさらに再溶解するために少なからぬ熱エネルギ
ーが必要であつた。 本発明は、上記従来の金属マグネシウム製造装
置の有する諸欠点を除去、改良した装置を提供す
ることを目的とし、特許請求の範囲記載の装置を
提供することによつて前記目的を達成することが
できる。 すなわち本発明は、酸化マグネシウム含有物質
を減圧下で還元剤を用いて電気炉により溶融還元
し、その際発生するマグネシウム蒸気を導入・凝
縮させるマグネシウム蒸気凝縮器およびその付帯
設備を含む金属マグネシウム製造装置において、 前記凝縮器は鋼板製内壁と鋼板製外壁を有し、
前記内、外壁の間には加熱装置と断熱材が内装さ
れており、前記凝縮器の下部は凝縮した溶融マグ
ネシウムが蓄留する器底部であり、前記器底部に
は、蓄留された溶融マグネシウムを排出する排出
口が、設けられており； 前記排出口に密着してストツパーと気密鋳造室
が付設されている； ことを特徴とするマグネシウム蒸気凝縮器およ
びその付帯設備を含む金属マグネシウム製造装置
に関するものである。 従来の溶融還元法による金属マグネシウム製造
装置中溶融還元用電気炉としては、単相ジロー炉
のみが用いられ、かかる電気炉によれば設備的な
らびに操業技術的に多くの欠点があつたので、本
発明者らはこれら諸欠点を除去、改良した三相密
閉浸漬アーク式電気炉を発明して、昭和57年４月
27日付で特許出願した（特願昭57−69535号）。 前記発明の装置は、酸化マグネシウム含有物質
を減圧下で還元剤を用いて溶融還元する密閉式電
気炉を含む金属マグネシウム製造装置において、
前記電気炉は三相交流浸漬アーク式減圧自在の密
閉式電気炉であり； この電気炉の炉蓋を貫通して３本の電極が垂下
しており； 前記電極はそれぞれ上部は金属製水冷導管部、
下部は人造黒鉛質部よりなり； 前記電極は電気炉の炉蓋に設けられた貫通孔内
を上下方向に移動自在であり； 前記炉蓋貫通孔囲繞して炉蓋上に凸設された炉
内への外気侵入防止ならびに電極の上下移動の際
の横振れ防止用筒状体と前記電極の上部金属製水
冷導管部との間には耐熱性パツキングが介装され
ており； 前記筒状体と電極との隙間には不活性ガスを導
入する導入管が筒状体に連結されている密閉式電
気炉を含む金属マグネシウム製造装置に関するも
のである。 さらに、つづいて本発明者らは電気炉で発生す
るマグネシウム蒸気を凝縮させる凝縮器について
も研究を重ねた結果、従来の凝縮器の有する諸欠
点を除去、改良した凝縮器ならびにその付帯設備
に想到して本発明を完成した。 次に本発明の装置を具体的に図面について説明
する。 第１図に電気炉設備１ならびにマグネシウム蒸
気凝縮器２およびその付帯設備３，４，５を含む
マグネシウム製造装置全体の縦断面概略図を示
し、第２図に本発明に係るマグネシウム蒸気凝縮
器およびその付帯設備の縦断面図を示したもので
ある。 第１図において、電気炉１で還元蒸発したマグ
ネシウム蒸気は、前記電気炉内のガスとをもにマ
グネシウム蒸気導入管６を経由して凝縮器内に導
入され、前記凝縮器２内で凝縮し、液体状となつ
て凝縮器下部に蓄留する。その際、流入ガスは、
凝縮器２のほぼ中央部に設けられた導入ガスガイ
ド管７により、まず凝縮器下部に流入し、ついで
上部に流出するようにして、マグネシウム蒸気の
凝縮をより完全に行わせる。 第２図において、前記凝縮器２の内壁８と外壁
９は共に鋼板製であり、凝縮器２のほぼ中央部に
電気炉１に接続されているマグネシウム蒸気導入
管６を有している。前記凝縮器２ならびに導入管
６の前記内壁８と外壁９の間には、内壁８に接し
て加熱装置１０が内装されており、前記加熱装置
を包むようにして断熱材１１が内装されている。 前記加熱装置としては電熱線発熱体、あるいは
非金属発熱体あるいは高周波加熱コイルを使用す
ることができ、さらに前記発熱体には１つあるい
は２つ以上の温度調節計が接続されており、凝縮
器２内の各所に設置されている温度計１２と連動
されることによつて凝縮器内部の温度をマグネシ
ウムの融点と沸点の間の所定の温度に自動的に調
整保持することができる。高周波加熱コイルの場
合は水冷式中空加熱コイルを用いることによつて
加熱のほかに冷却も可能であり、凝縮器内の温度
調整をより容易に行なうことができる。 また、前記内壁８と外壁９でかこまれた室は密
閉室であり、外壁９に設けられたガス導入管１３
によつて、凝縮器２内と同じガスで、前記密閉室
内を凝縮器２内とほぼ同じ圧力または若干プラス
圧に保持される。このように凝縮器２内と前記密
閉室内の圧力を平衡させることは、前記内壁８に
薄い鋼板使用をして発熱体凝縮器内部への熱伝導
を良好にする効果、ならびに高温度に保持する際
の鋼板の材料強度の低下に対する保護の効果、不
活性ガス置換によつて鋼板の酸化を防止する効果
をもたせることができる。さらにリークに対する
保護ならびにチエツクにも使用することができ
る。 凝縮器２の下部には、蓄留した液体マグネシウ
ムを排出するための排出口１４を有し、必要によ
り前記排出口１４側には溶融マグネシウム上に浮
遊するドロスまたはダストが液体マグネシウムと
共に排出することを防止するための抑制板１５を
設けることができる。 前記排出口１４にはストツパー１６が設けられ
ており、前記ストツパー１６は前記排出口１４の
内側たは外側何れにも設けることができる。また
前記排出口１４の外側に付設された気密鋳造室３
には溶融マグネシウムを鋳造するための鋳型１８
を内装せることができる。さらに前記排出口１４
の外側に固定式または旋回自在式の排出樋１７を
設けて前記鋳型１８を連続鋳造鋳型とすることが
できる。 さらに、凝縮器の下部に、液体マグネシウム排
出のための前記排出口１４と別に凝縮器内に蓄留
したドロスおよびダストを排出するための排出口
１９を設けることがでる。前記排出口１９にはス
トツパー２０が設けられ、その外側に排出樋とド
ロス受器２１を有する気密室４を付設することが
できる。なお前記ドロスおよびダストは液体マグ
ネシウム排出口１４を用いて排出させることもで
きる。 前記凝縮器２の上部にはマグネシウム蒸気が凝
縮除去されたあとの残ガスを排出するための排出
管２２が設けられており、その排出管を介して前
記残ガス中の粉塵を集塵し、かつ集塵粉を排出す
るための集塵器２２が付設されている。集塵粉を
排出するためには通常使用される排出機構を用い
ることができるが、前記集塵粉にはアルカリ金属
を含むため、大気中ではきわめて発火し易いので
非酸化性雰囲気中で取り出される。 前記凝縮器２およびその付帯設備には、それぞ
れ測温計、圧力計、ならびに点検孔を１個所ある
いは２個所以上設け、運転状況の監視ならびに保
守ができる。 次に本発明の金属マグネシウム製造装置を用い
て金属マグネシウムを製造する方法の一つの実施
例につい説明する。 実施例 原料は酸化マグネシウム含有物質として焼成ド
ロマイト（2CaO・MgO）と焼成マグネサイト
（MgO）を用い、造滓剤としてポーキサイト（Ａ
₂O₃）、還元剤としてフエロシリコン（FeSi）
を用いた。それぞれの原料の成分組成ならびに配
合比率を第１表に示す。また原料粒度は１〜1.5
mm程度である。

【表】

【表】 100KVAの三相交流密閉式電気炉により溶融還
元を実施するに当り電気炉内を不活性ガス雰囲気
とし、前記配合原料混合物を投入しながら通電し
て原料を溶解した。つぎに、電気炉内の圧力を30
―50Torrの範囲内に減圧し、そのままに保つ
た。各電極の電力のバランスが良くなるように電
極を上下して調節する。電極の上下は各電極の負
荷に応じて自動調節又は手動で行つた。 電力を65KWの負荷としたのち、前記原料を逐
次投入した。原料投入を開始すると、酸化マグネ
シウムが還元されて金属マグネシウムとなり、該
金属マグネシウムはマグネシウム蒸気となる。そ
のマグネシウム蒸気は電気炉１のマグネシウム蒸
気導入口６を通り、電気炉１に接続された本発明
に係るマグネシウム蒸気凝縮器２に導入され、液
体マグネシウムとして集められた。 操業中、溶湯温度は約1600℃を保つように、た
電気炉内の原料が完全に溶解するように、電極先
端位置、電圧を調節した。また炉蓋の電極貫通孔
や原料投入口から一定のガス流量で不活性ガスを
流、該部分へのマグネシウム蒸気の凝縮による閉
塞や電気的トラブルを防止した。 前記マグネシウム蒸気凝縮器２内の温度は650
〜950℃の範囲内で状況に応じた適切な温度を保
持するように調整した。 一定時間操業して、マグネシウム凝縮器２の器
底に液体マグネシウムが一定量蓄留したとき、溶
融マグネシウム排出口１４を開口して液体マグネ
シウムを気密鋳造室３内に流出させ鋳型１８に直
接鋳造した。また、前記マグネシウム凝縮器２内
にダストやドロスが蓄積したときは、ドロス排出
口１９を開口して気密室４内に設置されているド
ロス受器２１に排出させた。これらの液体マグネ
シウムおよびドロスの排出はそれぞれの気密室
３，４内を前記マグネシウム凝縮器２内と同圧力
（30〜50Torr）に保持しておくことによつて、前
記電気炉１の操業を中断することなく実施するこ
とができた。 なお、電気炉操業を継続すると電気炉１内には
スラグおよび副生メタルが次第に蓄積したので、
電気炉１ならびに凝縮器２内の圧力を不活性ガス
を用て常圧に戻した後、電気炉１のスラグ排出口
２５からスラグおよび副生メタルを排出した。こ
の際同時に前記気密鋳造室３から先に鋳造したマ
グネシウム・インゴツトおよび気密室４からドロ
スを収容したドロス受器２１を取り出した。 上記スラグおよび副生メタルの排出が完了した
後、直ちに電気炉１および凝縮器２その他付帯設
備の圧力を30〜50Torrに戻して正常操業に復帰
させた。 上記の一日毎の操業結果を第２表に示した。ま
た、製造された金属マグネシウムの品位およびス
ラグ、副生メタルの組成を第３表に示した。

【表】

【表】 従来のマグネシウム凝縮器内にマグネシウム溶
湯およびドロスが蓄留すると電気炉操業を停止し
て、前記マグネシウム溶湯およびドロスが冷却固
化した後これらを取出していたが、本発明の装置
によれば、電気炉操業を停止することなしにマグ
ネシウム溶湯を取出すことができる点において、
従来の装置にはみられない大きな特徴がある。 なお、凝縮器２の器底からのドロスの取出し
と、電気炉１からのスラグの取出しと気密鋳造室
３内からの連続鋳造されたマグネシウム・インゴ
ツトの取出しの際には電気炉１および凝縮器２内
の不活性ガス力を常圧に戻し上でそれぞれを取出
す必要があるが、この際といえども電気炉内へ原
料の装入を中止して、電気炉負荷を低下させるだ
けでよく、電気炉操業を休止させる必要は全然な
い。 以上、本発明のマグネシウム蒸気凝縮器および
その付帯設備を含む金属マグネシウム製造装置に
よれば、従来のマグネシウム蒸気凝縮器と異な
り、同器内に液体状態で保持し、電気炉操業に関
係なく鋳造できるため、電気炉操業を中断する必
要がなく長期連続操業が可能になると共に、製造
された金属マグネシウムは再溶解することなく現
在の市販品と同等以上の品位が得られ、マグネシ
ウム製造における全エネルギー原単位が大巾に向
上することにより、金属マグネシウムを低廉なコ
ストで量産することが初めて可能になり、マグネ
シウム合金、マグネシウムを含有するアルミニウ
ム合金ならびにマグネシウムを含有する鉄鋼用接
種剤などの分野でより多くの使用が期待される。

【図面の簡単な説明】

１図はマグネシウム製造装置全体を示す縦断面
説明図、第２図はマグネシウム蒸気凝縮器および
その付帯設備の縦断面図である。 １…三相交流浸漬アーク式密閉型電気炉、２…
マグネシウム蒸気凝縮器、３…気密鋳造室、４…
気密室、５…集塵器、６…マグネシウム蒸気導入
管、７…導入ガスガイド管、８…内壁、９…外
壁、１０…発熱体、１１…断熱材、１２…測温
計、１３…ガス導入管、１４…液体マグネシウム
排出口、１５…抑制板、１６…ストツパー、１７
…排出樋、１８…鋳型、１９…ドロス排出口、２
０…ストツパー、２１…ドロス受器、２２…残ガ
ス排出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化マグネシウム含有物質を減圧下で還元剤
   を用いて電気炉により溶融還元し、その際発生す
   るマグネシウム蒸気を導入・凝縮させるマグネシ
   ウム蒸気凝縮器およびその付帯設備を含む金属マ
   グネシウム製造装置において、 前記凝縮器は鋼板製内壁と鋼板製外壁を有し、
   前記内、外壁の間には加熱装置と断熱材が内装さ
   れており、前記凝縮器の下部は凝縮した溶融マグ
   ネシウムが蓄留する器底部であり、前記器底部に
   は、蓄留された溶融マグネシウムを排出する排出
   口が設けられており； 前記排出口に密着してストツパーと気密鋳造室
   が付設されている； ことを特徴とするマグネシウム蒸気凝縮器およ
   びその付帯設備を含む金属マグネシウム製造装
   置。 ２ 前記凝縮器の鋼板製内壁と外壁との間に内装
   された加熱装置は電熱線発熱体、非金属発熱体あ
   るいは高周波加熱コイルの何れか少なくとも１種
   よりなる加熱装置である特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 前記凝縮器の内壁と外壁とにより囲まれる室
   には、前記室内の圧力を凝縮器内の圧力と平衡さ
   せるための不活性ガス導入管が設けられてなる特
   許請求の範囲第１あるいは２項に記載の装置。 ４ 前記排出口の内側に溶融マグネシウム上に浮
   遊するドロスの排出を抑制する抑制板が設けられ
   ている特許請求の範囲第１〜３項の何れかに記載
   の装置。 ５ 前記凝縮器の下部に密着して付設された気密
   鋳造室中には、前記排出口の外側に固定式、旋回
   自在式の何れかの排出樋と金属マグネシウム鋳造
   用の鋳型あるいは連続鋳造鋳型を有する特許請求
   の範囲第１〜４項の何れかに記載の装置。 ６ 前記器底部には、ドロス排出口とこの排出口
   に密着してストツパーと排出樋とドロス受器とを
   有する気密室が付設されている特許請求の範囲第
   １〜５項の何れかに記載の装置。 ７ 前記凝縮器の上部には、排ガス排出管を介し
   て排ガス中の粉塵を集塵するための集塵器が付帯
   されている特許請求の範囲第１〜６項の何れかに
   記載の装置。 ８ 前記凝縮器、気密鋳造室のそれぞれには測温
   計、点検孔が設けられてなる特許請求の範囲第１
   〜７項の何れかに記載の装置。