(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムとそれより高融点の金属とを含んだ原材料からアルミニウムを溶解して分離する方法であって、つぎの要件（１）（２）（３）を備える。
（１）胴部の中間高さ付近に出湯穴を貫通形成してある坩堝を炉本体内に上向きに設置して当該坩堝を外周から加熱する。
（２）アルミニウムとそれより高融点の金属とを含んだ原材料を前記坩堝に投入し、当該坩堝内でアルミニウムを溶解し、当該坩堝に溜まったアルミニウム溶湯が前記出湯穴から外部に排出される。
（３）前記坩堝内のアルミニウム溶湯中に未溶解のアルミニウムが常に存在している状態を保つように、前記原材料を適量づつ適時に前記坩堝に追加投入する。
【請求項２】
前記原材料を高融点金属材料からなるバスケットに収容して前記坩堝内に投入し、溶解せずに残った高融点金属を前記バスケットとともに引き上げて回収することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法を実施するための装置であって、胴部中間高さ付近に出湯穴を貫通形成してある坩堝と、この坩堝を炉内に上向きに設置して当該坩堝をバーナーにより外周から加熱する炉本体と、前記原材料を収容する高融点金属製のバスケットと、このバスケットを前記坩堝の上方から出し入れするためのリフトとを備えたことを特徴とするアルミニウムの溶解分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃材の効果的なリサイクル利用を主目的とし、アルミニウムとそれより高融点の金属とを含んだ原材料からアルミニウムを溶解して分離する方法および装置に関し、とくに、簡単な装置と温度制御により原材料を連続的に処理してアルミニウムのみを適切に溶解分離する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られているように、近年のリサイクル運動の潮流にともなって、廃棄された自動車やオートバイもしくは電気冷蔵庫などの金属製品は、破砕などの手段によって解体・分離され、再生地金としてリサイクルに供されている。
【０００３】
ところで、前記金属製品には鉄材もしくは銅材などを含むアルミニウム複合金属が使用されている場合が少なくないが、一般にこれらの複合金属をリサイクル可能な再生地金とする場合、人手による破砕手段に頼るのでは非効率である上、十分に解体・分離することは困難である。
【０００４】
そこで、これらのアルミニウム複合金属を溶解炉に投入し、融点の差を利用して分離する方法が知られている。例えばオートバイのエンジン部分のように鉄材を多く含むアルミニウム複合金属の場合には、炉の温度をアルミニウム材の融点よりも高くかつ鉄材よりも低くなるように保つことにより、溶解したアルミニウム材と、固体として溶湯中に沈んでいる鉄材とに分離することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
溶解炉による処理は溶解作業と溶湯の取り出し作業とを交互に繰り返すというバッチ処理である。前述のようなアルミニウム複合金属材料を大量に炉に投入し、アルミニウムが溶解し、銅や鉄などの金属は溶解しない温度に保ち、アルミニウムのみをほぼ全部溶解させる。そして、アルミニウム溶湯と未溶解の銅や鉄とを分離回収する。しかし、このような温度管理、温度制御は簡単だとはいえない。温度管理に失敗して温度を上昇させすぎてしまい、例えば銅の融点にまで達してしまうと、アルミニウム溶湯が銅と合金化してしまう。電気冷蔵庫のラジエータ部分などでは、アルミニウムと融点の近い銅材を含んでいるので、上述した理由で溶解炉を用いて適切に分離することが簡単ではなく、そのため人手により解体・分離しており、非効率であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、坩堝炉を原型とした比較的簡単な装置により溶湯温度を適切に制御しつつ原材料を連続的に処理し、アルミニウムを適切に溶解して分離する方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のうち請求項１に記載の発明は、アルミニウムとそれより高融点の金属とを含んだ原材料からアルミニウムを溶解して分離する方法であって、つぎの要件（１）（２）（３）を備えることとした。
【０００８】
（１）胴部の中間高さ付近に出湯穴を貫通形成してある坩堝を炉本体内に上向きに設置して当該坩堝を外周から加熱する。
【０００９】
（２）アルミニウムとそれより高融点の金属とを含んだ原材料を前記坩堝に投入し、当該坩堝内でアルミニウムを溶解し、当該坩堝に溜まったアルミニウム溶湯が前記出湯穴から外部に排出される。
【００１０】
（３）前記坩堝内のアルミニウム溶湯中に未溶解のアルミニウムが常に存在している状態を保つように、前記原材料を適量づつ適時に前記坩堝に追加投入する。
【００１１】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記原材料を高融点金属材料からなるバスケットに収容して前記坩堝内に投入し、溶解せずに残った高融点金属を前記バスケットとともに引き上げて回収することとした。
【００１２】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の方法を実施するための装置であって、胴部中間高さ付近に出湯穴を貫通形成してある坩堝と、この坩堝を炉内に上向きに設置して当該坩堝をバーナーにより外周から加熱する炉本体と、前記原材料を収容する高融点金属製のバスケットと、このバスケットを前記坩堝の上方から出し入れするためのリフトとを備えることとした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例を図１に示している。炉本体１の内張り耐火物で囲まれた燃焼室の中央に台２を設置し、台２の上に坩堝３を載置している。台２および坩堝３は炉本体１の側壁部分の穴に設置されているバーナー（図示せず）により加熱される。炉本体１の側壁部分には掃除口４が２箇所に設けられている。また、炉本体１の上部には覆い被さる形態で架台５を設置している。坩堝３の胴部中間高さ付近には出湯穴６が貫通形成されている。
【００１４】
図示した原材料１０は電気冷蔵庫のラジエータであり、アルミニウムフィン部８および銅パイプ部９との複合材料である。この原材料１０を、ワイヤ１１に結んで吊下げ、坩堝３内に上部開口１２から収容し、バーナーで坩堝３を外周から加熱する。アルミニウムの融点（６６０．４℃）は銅の融点（１０８４．５℃）に比べて低いため、アルミニウムフィン部８が銅パイプ部９よりも先に下方から溶解し始める。このとき、アルミニウムフィン部８が全て溶解してしまわないように原材料１０を投入していき、固体のアルミニウム材が常に坩堝３内に残留するようにすれば、バーナーからの熱の一部は固体のアルミニウム材の融解熱（９４．８Ｋｃａｌ／Ｋｇ）として消費されて溶湯の温度はアルミニウムの融点近傍にほぼ一定に保持され、溶湯の温度が上昇して銅パイプ部９が溶解してしまうことはない。
【００１５】
図３はアルミニウムの加熱時間に対する温度変化をグラフで示したものである。加熱してしばらくの間は急激に温度が上昇しているが、１３．２秒後に温度上昇が鈍り始め、６０．６秒後までは殆どアルミニウムの温度は融点近傍に保たれている。これはアルミニウムの融解熱がアルミニウムの温度上昇を抑制していることを示している。
【００１６】
アルミニウムフィン部８の溶解により湯面が上昇し上述した出湯穴６の高さにまで達すると、溶湯は出湯穴６からこぼれ出て坩堝３の外部に排出され、炉本体１の保持室１３へ流れて溜まる。炉本体１の内部には燃焼室１４から保持室１３そして出湯樋１５につながる湯道が形成されており、保持室１３に溜まったアルミニウム溶湯は重力の作用で出湯樋１５から炉外に排出される。保持室１３のアルミニウム溶湯の冷却を防止するために、炉本体１には補助バーナー１６を設置してあり、これにより保持室１３の上方から溶湯を加熱する。
【００１７】
ところで、原材料１０はいきなり溶湯に接するのではなく、坩堝３内の上部空間で加熱しながら徐々に溶湯に浸漬させるようにする。原材料１０に付着した水分や油分などは坩堝３内の上部空間を通過する間に除去され、水蒸気爆発などのような激しい反応が起きるおそれは少なく、安全性が高い。
【００１８】
図２ではアルミニウムよりも融点が高い鉄製のバスケット１７に、電気冷蔵庫を破砕して鉄材を電磁力で分離して残ったアルミニウム複合金属を原材料１０として入れて坩堝３内へ収容している。原材料１０はバスケット１７が残留物で一杯になるまで追加する。このようにすれば、アルミニウム複合金属が溶解してしまった直後に、バスケット１７を引上げて鉄材などの残留物を容易に回収することができる。また、バスケット１７をワイヤ１１で吊下げ、ワイヤ１１をリフト１８により上下させるようにすれば、人手による作業が軽減される上、坩堝３への廃材の投入および回収作業を迅速に行うことができる。
【００１９】
また、リフト１８が水平方向に移動可能となるように坩堝３の上方に設けたレール１９にリフト１８が垂下するようにすれば、架台５と坩堝３の上部においてバスケット１７の平行移動が容易になり作業のスピードアップを図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
（１）アルミニウム溶湯中に固体のアルミニウムが常に残留するように坩堝に原材料を適量づつ適時に投入するため、アルミニウムの融解熱により特別な装置を用いることなく容易に溶湯温度を一定に保つことができ、溶解分離処理を効率よく連続して実施することができる。
【００２１】
（２）広く一般的に使われている坩堝炉を原型としているため、設置スペースが小さくてすみ、特に設備費や保守費および運転経費も安い。
【００２２】
（３）坩堝へ投入する廃材をバスケットに収納しているため、溶解せずに坩堝内に残留した金属を容易に回収することができる。また、バスケットをリフトにより巻き上げるため、バスケットの昇降が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の縦断面図である。
【図２】同上実施例の縦断面図である。
【図３】アルミニウムインゴットを加熱した時の温度変化を表わすグラフである。
【符号の説明】
１  炉本体
２  台
３  坩堝
４  掃除口
５  架台
６  出湯穴
８  アルミニウムフィン部
９  銅パイプ部
１０  ラジエータ
１１  ワイヤ
１２  上部開口
１３  保持室
１４  燃焼室
１５  出湯樋
１６  補助バーナー
１７  バスケット
１８  リフト
１９  レール
【図１】
0003671099.tif 000002
【図２】
0003671099.tif 000003
【図３】
0003671099.tif 000004