JPS6299423A

JPS6299423A - 金属捕集装置

Info

Publication number: JPS6299423A
Application number: JP60240948A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Katagiri; 片桐　秀典; Yoji Monno; 門野　洋二; Hirohisa Miura; 三浦　宏久; Mamoru Okamoto; 守岡本; Tadao Oota; 太田　忠夫; Toshio Natsume; 夏目　敏夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1987-05-08

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】［産業上の利用分野］本発明は、被捕集金属の微粒子と酸化性ガスとの噴流を
溶湯に衝突させ、被捕集金属を溶湯に捕集させる装置に
関する。

本発明の装置ににると、溶湯中への酸化性ガスの侵入が
低減され、従って該溶湯中における被捕集金属の再酸化
が低減される。また捕集率も良好である。

［従来の技術］金属酸化物（ＭＵ　Ｏ等）を炭素等で還元して金属蒸気
と酸化性ガスとの混合ガスとし、これをノズルにて断熱
膨張して冷却した後、前記還元された金属と親和性のあ
る金属の溶湯によって捕集する方法が本出願人によって
開示（特開昭５８−８１９３４、特開昭５８−１２３８
４２）されている。

該開示された方法において、捕集の原理は以下のような
ものであると考えられる。

−３＝即ち、ノズルにて断熱膨張されて冷却された金属微粒子
及び酸化性ガスは、超音速の噴流となって溶湯の液面に
衝突し、該液面に沿って衝撃波面を形成づる。該衝撃波
面によって、質量の小さい酸化性ガスは大部分反射され
る。一方、金属微粒子の質量は比較的大きいため、該衝
撃波面では反射されず溶湯中へ侵入する。このため、金
属を溶湯にて捕集することが可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］上記した捕集方法は、以下の問題点を有する。

前記噴流は、超音速で前記溶湯の液面に衝突する。故に
、液面はその衝撃によって変動し、不安定な状態となる
。従って、該液面に沿って形成される前記衝撃波面も不
安定な状態に置かれる。このため、該衝撃波面によって
反射されるべき前記酸化性ガスの一部は、該衝撃波面に
よって反射されることなく溶湯中へ侵入し、該溶湯に捕
集された金属と接触し、該金属を再び酸化してしまうお
それがある。

又、前記噴流の衝撃によって溶湯の一部が飛散し、ノズ
ルの開口部等に付着するという問題も発生した。

本発明は、係る事情に鑑み案出されたものであり、捕集
された金属の再酸化を防止し、かつ、溶湯の飛沫のノズ
ル等への＋Ｊ着を防止し得る金属捕集装置を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、溶湯の液面に沿って通気性のある板状部材を
配置することによって、酸化性ガスの溶湯中への侵入を
防止するとともに、溶湯の飛散を防止するものである。

即ち、本発明は、被捕集金属との親和性のある金属の溶湯を収容する捕集
容器と、前記捕集容器に収容される溶湯の液面に対向する位置に
開口し、ノズルでの断熱膨張によって冷却された被捕集
金属の微粒子と酸化性ガスとの噴流を、前記液面に衝突
させるように導く噴流射入部と、前記溶湯の液面の上部空間に滞留する酸化性ガスを、前
記捕集容器の外部へ排気する排気管と、前記捕集容器に
収容される溶湯を加熱して溶融状態に保つ加熱手段とを
有し、前記溶湯の液面であって前記噴流が衝突する部位には、
通気性を有する板状部材が、前記液面に沿って配置され
ていることを特徴とする金属捕集装置である。

以下、各構成要件を説明する。

捕集容器は、金属の溶湯を収容する耐熱性容器である。

捕集に用いる金属としては、被捕集金属と同−又は親和
性のある金属を用いる。例えば、ＭＯを捕集する場合は
Ｐｂを用いるとよい。なお、捕集容器内は、溶湯および
被捕集金属の酸化を防止するために、５０ｍｍ１−１ｏ
以下、より好ましくは１０１１１１１１８（］以下の減
圧状態に保つ。

噴流射入部は、金属微粒子と酸化性ガスとの超音速噴流
を、溶湯液面に導くものである。

溶湯液面の上部空間には、液面もしくは衝撃波面で反射
された酸化性ガスが滞留する。従って、該滞留した酸化
性ガスによる、液面近傍の溶湯の酸化を防止するために
は、該酸化性ガスを排気する必要がある。排気管はこれ
に用いるものである。

加熱手段は、捕集容器内の溶湯を溶融状態に保つ機能を
有する。加熱手段どしては、該機能を采しうるちのであ
れば用いることができ、ヒータ加熱、あるいは誘導加熱
を問わない。

なお、被捕集金属を捕集した溶湯を蒸溜炉等の精製工程
に送り、被捕集金属のみを除去した後、再び捕集容器に
戻すのに用いる溶湯流出配管及び溶湯流人配管を前記捕
集容器に接続してもよい。

本発明において、金属微粒子及び酸化性ガスの噴流が溶
湯の液面と衝突する付近には、該液面に沿って、通気性
を有する板状部上４が配置される。

即ち、該板状部材によって、溶湯の液面の噴流による変
動が低減され、従って、前記衝撃波面の不安定さも低減
されるものと考えられるからである。

板状部材としては、溶湯の液面の変動を十分に低減する
ことができ、かつ、金属微粒子を透過しうるちのであれ
ば用いることができる。故に、板面と垂直に板状部材を
貫通ずる貫通孔の面積の占め＝　　７　− る割合は、特許請求の範囲第５項記載のように５０〜８
０％程度、また、該貫通孔の内径（最も短い内径）は２
〜２０１１１１１程度が望ましい。また、板状部材の表
面を、特許請求の範囲第３項記載のように、溶湯によっ
て常に濡れている状態に保つと、金属微粒子の捕集が一
層効率的となる。また、特許請求の範囲第４項記載のよ
うに、板状部材を溶湯の液面近傍に浅く浸漬し、かつ、
該溶湯を常に流動状態に保つと、捕集された金属微粒子
は次々に運び去られるため、該板状部材の部分に存在す
る溶湯は被捕集金属をあまり含まない溶湯となる。

従って、捕集効率が一層良好となる。

［作用］ノズルにて断熱膨張されて冷却された金属微粒子と酸化
性ガスとの噴流は、噴流射入部に導かれて、溶湯液面に
配置された板状部材に衝突する。

該板状部材によって、溶湯液面の変動は有効に抑制され
る。また、衝撃波面の変動も有効に抑制される。板面に
沿って、安定した衝撃波面が形成されるものと考えられ
るからである。

＝　　８　　＝該衝撃波面によって、酸化性ガスは大部分反射される。

一方、金属微粒子は質量が大ぎいため、該衝撃波面によ
っては反射されず、衝撃波面を透過する。

さらに、前記板状部材は十分に通気性を有するため、該
金属微粒子は板状部材をも透過する。

従って、溶湯には金属微粒子が侵入し、該侵入した金属
微粒子は溶湯に捕集される。

なお、衝撃波面によって反射された酸化性ガスは、排気
管を介して捕集容器の外へ排気される。

［実施例］以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

（１）第１実施例第１図は本発明の第１実施例装置の断面模式図であり、
第２図は、該第１実施例装置で用いる板状部材６１の平
面模式図である。

第１図図示の装置は、耐熱性の捕集容器１と、該捕集容
器１の側壁１２の下部及び図示しない蒸溜炉等の精製工
程に連通する溶湯流出配管２１と、同じく側壁１２の下
部及び蒸溜炉等の精製工程に連通ずる図示しない溶湯流
人配管と、捕集容器１の天井部１１の中央に開口するノ
ズル３と、捕集容器１の上部空間に開口する排気管４０
と、捕集容器１の側壁１２及び底壁１３の外側近傍に配
置されたヒータ５とを有する。

捕集容器１の内部には溶湯９０が収容され、該溶湯９０
の液面付近には捕集皿７３が配置されている。該捕集皿
７３の側壁上部は溶湯液面より突出し、一方、捕集１１
１１７３の底部７４は液面下に没している。また、捕集
皿７３の側壁外面と捕集容器１の側壁内面との間には、
わずかな間隙が設けられている。なお捕集皿７３は、該
捕集皿７３の底部に開口する溶湯循環配管７６によって
支持されている。該溶湯循環配管７６はポンプ７１に接
続され、該ポンプ７１によって、溶湯循環配管７６内の
溶湯は移動せしめられる。なお、ポンプ７１はモータ７
２によって駆動される。

本実施例において、板状部材６１は前記捕集皿７３内部
に配置されている。該板状部材６１は、第２図に解図的
に示すＪ：うに、金属たわし状の部材を板状に広げた部
材であり、十分な通気性を有し、かつ、表面積は非常に
大きい。

本実施例装置による金属の捕集は、以下のように行なわ
れる。

ヒータ５によって、捕集容器１内の鉛（Ｐｂ）及び該鉛
に捕集されたマグネシウム（Ｍｑ）の溶湯９０は加熱さ
れて溶融状態にある。また、ポンプ７１によって、溶湯
循環配管７６内の溶湯は移動せしめられ、捕集■１７３
の側壁７７上部から外方へあふれ、矢印の経路で１ｆｌ
ｌ集容器１内を循環している。

今、ノズル３の開口部Ｊ、す、該ノズル３によって断熱
膨張されて冷却されたマグネシウム（ＭＯ）の微粒子と
酸化性ガス（Ｃｏ）とが超音速の噴流８０となって捕集
容器１内に噴出し、板状部材６１の上表面に衝突して該
上表面の部分に衝撃波面を形成する。ここに、該衝撃波
面は、前記板状部材６１に沿って安定的に形成されるも
のと考えられる。従って、前記噴流８０を構成している
酸化性ガスの大部分は、該安定した衝撃波面によって反
射され、捕集容器１の上部空間８１内に滞留する。一方
、マグネシウムの微粒子はその質量が大きく、従って慣
性が大きいため、該衝撃波面で反射されずに透過する。

また、板状部材６１の通気性は、前記したように十分に
大きいため、マグネシウム微粒子は、該板状部材６１に
よっても反射されずに透過し、捕集皿７３内に存在する
溶湯に捕集される。

さらに、図示するように板状部材６１の大部分は捕集皿
７３内の溶湯に浸漬されているため、該板状部材６１の
表面は溶湯によって濡れている。

このため、該板状部材６１の表面に衝突したマグネシウ
ム微粒子は、該板状部材６１の表面の溶湯゛に捕集され
るものど考えられる。

このようにして捕集皿７３内の溶湯に捕集されたマグネ
シウム微粒子は、溶湯とともに捕集皿７３の側壁７７上
部から外方へ溢れ、その後、溶湯流出配管２１を経て図
示しない蒸溜炉に至り、該蒸溜炉にてマグネシウムは回
収される。マグネシラムを除去された鉛の溶湯は、図示
しない溶湯流人配管を経て再び捕集容器１内に還流され
る。

（２）第２実施例第３図は、本発明の第２実施例装置の断面模式図である
。第２実施例装置が前記第１実施例装置と異なる点は、
溶湯循環配管７５の配置である。

即ち、図示のように、溶湯循環配管７５は捕集皿７３の
底部７４中央には開口せず、溶湯循環配管７５を流れる
溶湯は、捕集皿７３の側壁上部より該捕集皿７３内に流
入する。

従って、捕集ｌｌ１１７３内の溶湯は図の左から右へ移
動する流れを生じる。故に、該捕集皿７３内の溶湯に捕
集されるマグネシウム微粒子は、すみやかに該流れによ
って運び去られ捕集皿７３内の溶湯は、常にマグネシウ
ムのあまり含まれていない溶湯とな、る。このため、マ
グネシウム微粒子の捕集は、より効率的に行われる。

なお、本第２実施例及び前記第１実施例において、溶湯
液面の大部分は捕集皿底壁７４によって覆われ、又、該
捕集ｌＩｒ１７３内の溶湯の液面は、板状部材６１によ
って覆われている。従って、溶湯が上部空間８１に露出
する面積は小さい。故に、捕集したマグネシウムの該液
面からの蒸発は比較的少なく、捕集率も良好である。

また、上記２つの実施例において、板状部材６１として
は第２図図示のように金属たわしを広げた形状のものを
用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第
４図〜第７図に示す形状のものを用いてもよい。第４図
及び第５図に示す板状部材６２は、貫通孔が格子状に形
成されているものである。また第６図に示す板状部材６
３は、貫通孔でない部分が、蚊取り線香状に形成されて
いるものである。また第７図に示す板状部材６４は、放
射状の隔壁と同心円状の隔壁とによって貫通孔が形成さ
れているものである。

このように板状部材としては、前記衝撃波面を安定的に
形成でき、かつ、被捕集金属の溶湯への侵入を妨げない
ものであれば用いることができる。

［効果］以上述べたように本発明は、ノズルにて断熱膨張し冷却
した被捕集金属の微粒子を溶湯にて捕集する装置におい
て、該溶潟の液面付近であって前記金属微粒子の噴流が
衝突づる部分に、該金属微粒子の透過に十分な通気性を
有し、かつ、該噴流に抗して液面を安定させる板状部材
を配置したものである。

実施例に述べた所からも明らかなように、本発明の装置
によると、板状部材によって溶湯液面の変動が抑制され
る。このため衝撃波面も安定的に形成されるものと考え
られる。故に、該衝撃波面によって酸化性ガスは反射さ
れる。一方、板状部材によって金属微粒子の侵入が妨げ
られることはない。即ち、溶湯には金属微粒子が侵入し
、酸化性ガスの侵入は有効に妨げられる。従って、金属
溶湯中に捕集された金属微粒子が、酸化性ガスによって
再び酸化されるということを防止でき、また、溶潟が噴
流にＪ：って飛散しノズル等の開口部に付着するといっ
た事態も防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例装置の断面模式図であり、
第２図は第１実施例及び第２実施例装置において用いる
板状部材の平面模式図である。第３図は第２実施例装置
の断面模式図である。第４図は板状部材の他の例を示す
断面模式図、第５図は第４図に示す板状部材の平面模式
図である。第６図及び第７図は板状部材の他の例を示す
断面模式図である。１・・・捕集容器　　２１・・・溶湯流出配管３・・・
ノズル　　　４０・・・排気管５・・・ヒーター　　６
１〜６４・・・板状部材特許出願人　　トヨタ自動車株
式会社代Ｊ■！人　　　弁理士　　大川　定向　　　　弁理士　　丸山明夫第３図８１　　　　　　３　　Ｍ７２汐８０鬼４０　　、−一一／昌６″ 〜　　　　−・　・ノア５゜ −５−檜目二　Ｐ°７１一一一一　　□　ノ＼２１）°；　　、　、　ｅ＠凸１八第７図 ’ｊＵ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被捕集金属との親和性のある金属の溶湯を収容す
る捕集容器と、前記捕集容器に収容される溶湯の液面に対向する位置に
開口し、ノズルでの断熱膨張によって冷却された被捕集
金属の微粒子と酸化性ガスとの噴流を、前記液面に衝突
させるように導く噴流射入部と、前記溶湯の液面の上部空間に滞留する酸化性ガスを、前
記捕集容器の外部へ排気する排気管と、前記捕集容器に
収容される溶湯を加熱して溶融状態に保つ加熱手段と、を有し、前記溶湯の液面であって前記噴流が衝突する部位には、
通気性を有する板状部材が、前記液面に沿って配置され
ていることを特徴とする金属捕集装置。
（２）前記板状部材への前記噴流の衝突によって、該板
状部材に沿う衝撃波面が形成され、該衝撃波面によって前記酸化性ガスが反射される特許請
求の範囲第１項記載の装置。
（３）前記板状部材の表面は、前記溶湯によって濡れて
いる特許請求の範囲第１項記載の装置。
（４）前記板状部材は、前記溶湯の液面近傍に浅く浸漬
され、該溶湯は該板状部材の面に沿って所定方向に流動
して捕集された金属を運び去る特許請求の範囲第１項記
載の装置。
（５）前記板状部材は、該部材を板面と垂直方向に貫通
する多数の貫通孔を有し、前記板面において前記貫通孔の面積の占める割合は５０
〜８０％であり、各貫通孔の短径は２〜２０ｍｍである特許請求の範囲第
１項記載の装置。
（６）前記貫通孔は格子状に形成されている特許請求の
範囲第５項記載の装置。
（７）前記板状部材の温度は、被捕集金属の融点以下に
保たれている特許請求の範囲第１項記載の装置。