(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口の直下に配置され、中央部に開口部を有する台車上に、中央部に開放部を形成した振動プレートをスプリングを介して取付け、振動プレート上に、底板に複数の回収孔を穿設したドロスバケットを着脱自在に取付けると共に振動発生装置を取付け、さらに振動プレートの直下に移動自在なアルミ回収バケットを設け、
アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口からドロスを掻き出して、直接、ドロスバケットに投入し、搬送されることなく、前記ドロスバケットにドロスが投入されたその場で、振動発生装置によって振動プレートと共にドロスバケットを振動させて、底板の回収孔からドロス中の溶融アルミニウムをアルミ回収バケット内に滴下して回収することを特徴とするアルミニウムドロス処理装置。
【請求項２】
前記振動発生装置は、エアーバイブレータ又は振動モーターであることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウムドロス処理装置。
【請求項３】
前記ドロスバケットを底板から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状とし、前記回収孔を下から上に向って拡径するテーパー状とし、前記アルミニウムの滴下後にドロスバケット内に残存している残灰を、ドロスバケットを反転させることによって取出すようにしてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウムドロス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムドロス処理装置に関する。より詳細には、アルミニウムまたはアルミニウム合金を溶解炉で溶解（精製および溶解保持を含む）する過程において発生するアルミニウムドロスから溶融アルミニウムを回収する処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムやアルミニウム合金を溶解する際に溶解炉の湯面に浮遊するドロスを炉外に掻出すと、多くのアルミニウムがドロスと共に掻出される。このドロスに含まれているアルミニウムを回収するために、従来、次のような方法が採られてきた。
【０００３】
（Ａ）ＩＧＤＣ（Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  Ｄｒｏｓｓ  Ｃｏｏｌｅｒ）法
ドロスを気密性のクーラーの中に置き、アルゴンガスを入れて不活性雰囲気を作り、アルミニウムの酸化を防止する方法である。
（Ｂ）ＡＲＯＳ法
ドロスのフィーダー部を気密化し、低酸素雰囲気の冷却ドラム中でアルミニウムを回収し、残灰を冷却、破砕、篩い分けする方法である（例えば特公昭６０−１１０９３号）。
（Ｃ）プラズマ法
プラズマを利用してアルミニウムを回収する方法である（例えば特開平２−１５１２６号）。
（Ｄ）ＭＲＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）法
ポットに入れたホットドロスを回転羽根で攪拌することによってアルミニウムを回収するもので、我国で最も一般的に使用されている方法である（例えば特許第１１０３７６３号）。
（Ｅ）プレス法
圧力を加えてアルミニウムを絞り出す方法である（例えば特許第３００１０８０号）。
（Ｆ）遠心分離法
遠心分離機でアルミニウムを分離し回収する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のうち、ＩＧＤＣ法、ＡＲＯＳ法およびプラズマ法は、１バッチで１０トン以上の多量のアルミニウムを溶解する大規模な精錬業界、圧延業界あるいは押出し業界に適した方法であり、設備費も１億円前後と格段に高い。
本発明が対象としている自動車や二輪車業界あるいはその部品製造業界さらには電気機器製造業界におけるアルミ溶解炉の容量は１０トン未満であり、その中でも５〜６トン未満が大半を占める。また、一回のドロス掻出し量は５００キログラム（ｋｇ）未満が殆どである。このような業界に、こうしたＩＧＤＣ法等は、設備費および規模の点から適していない。
【０００５】
自動車や二輪車業界等に適しているのはＭＲＭ法、プレス法および遠心分離法である。
【０００６】
しかし、このうち、ＭＲＭ法、プレス法あるいは遠心分離法には次のような問題点がある。
（１）ドロスを炉からかき出す場所とアルミを回収する場所（処理装置の設置場所）とが離れており、ドロスを炉から処理装置まで搬送する必要があるため、処理作業に手間を要する。
（２）ＭＲＭ法はモーターによる攪拌を必要とすると共に、攪拌中における粉塵の飛散を防止するための集塵機を必要とし、プレス法は油圧による加圧を必要としており、共に構造が複雑であり、また、両者共に５００キログラム（ｋｇ）程度のドロスを処理できる装置で１０００万円以上と高価である。
（３）ＭＲＭ法はポットと攪拌羽根が消耗品であり、プレス法はプレスヘッドが特製品で、かつ消耗品であるため、維持管理費が嵩む。
（４）ＭＲＭ法はテルミット反応を利用してドロスの温度を上げると好条件下では６０％以上のアルミニウムを回収できるものの、過度のテルミット反応を抑制するために、わざわざ冷灰を加える必要が生じ、また、プレス法のアルミニウム回収率は６０％以下であり、共に回収率を上げるためには何らかの追加作業が必要である。
（５）また、遠心分離法においては、回収されるアルミニウムは、その径が１０００ミリ（ｍｍ）近いリング状といった自社独自で再溶解して使用することが困難な大きさと形状であるため、取扱いが面倒であるといった問題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的とするところは、処理作業に多くの手間を必要とせず、簡易な構造で価格が低く、維持管理費が安く、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要とせず、さらに回収したアルミニウムの取扱いが容易なアルミニウムドロス処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のアルミニウムドロス処理装置は、アルミニウム溶解炉（８）のドロス掻出し口（８ａ）の直下に配置され、中央部に開口部（１ａ）を有する台車（１）上に、中央部に開放部（２ａ）を形成した振動プレート（２）をスプリング（３）を介して取付け、振動プレート（２）上に、底板（４ａ）に複数の回収孔（４ｃ）を穿設したドロスバケット（４）を着脱自在に取付けると共に振動発生装置（５）を取付け、さらに振動プレート（２）の直下に移動自在なアルミ回収バケット（６）を設け、アルミニウム溶解炉（８）のドロス掻出し口（８ａ）からドロス（Ｄ）を掻き出して、直接、ドロスバケット（４）に投入し、搬送されることなく、前記ドロスバケット（４）にドロス（Ｄ）が投入されたその場で、振動発生装置（５）によって振動プレート（２）と共にドロスバケット（４）を振動させて、底板（４ａ）の回収孔（４ｃ）からドロス（Ｄ）中の溶融アルミニウム（Ａ）をアルミ回収バケット（６）内に滴下してなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載のアルミニウムドロス処理装置は、前記振動発生装置を、エアーバイブレータ（５）又は振動モーターで構成したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に記載のアルミニウムドロス処理装置は、前記ドロスバケット（４）を底板（４ａ）から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状とし、前記回収孔（４ｃ）を下から上に向って拡径するテーパー状とし、前記アルミニウム（Ａ）の滴下後にドロスバケット（４）内に残存している残灰を、ドロスバケット（４）を反転させることによって取出すようにしてなることを特徴とする。
【００１１】
なお、カッコ内の記号は図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。
【００１２】
本発明の請求項１及び２に記載のアルミニウムドロス処理装置によれば、アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口から掻き出したドロスを直接ドロスバケットに投入し、その場でアルミニウムを回収するので、ドロスを溶解炉から処理装置まで搬送する必要がなく、処理作業が容易である。
また、構造が簡易であるため他の方法よりも安価に製造できる。さらに、消耗の激しいいわゆる消耗部品を必要としないので維持管理費が安い。また、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要としない。またさらに、回収したアルミニウムはアルミ回収バケット内で凝固するので、その後の取扱いが容易な大きさと形状となる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明の作用効果に加えて、ドロスバケットを逆四角錐台形状とし、回収孔をテーパー状としたので、アルミニウム滴下後にドロスバケット内に残存している残灰（ドロスケーキ）を、ドロスバケットを反転させることによって容易に取出すことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１０を参照して、本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置について説明する。図１はアルミニウムドロス処理装置を示す正面図であり、図２はその側面図である。また、図３は本装置の台車１を示す平面図であり、図４は側面図である。図５は振動プレート２を示す平面図である。図６はドロスバケット４の底板４ａを示す平面図であり、図７は底板４ａに穿設された回収孔４ｃを示す断面図である。また、図８はアルミ回収バケット６を示す側面図、図９はその正面図、そして図１０はその平面図である。
【００１５】
本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置は、アルミニウム溶解炉８のドロス掻出し口８ａの直下に配置され、中央部に大きな開口部１ａを有し、角パイプで形成した台車１上に、同じく中央部に開放部２ａを形成した振動プレート２を四つのコイルスプリング３を介して取付けている。このスプリング３は、台車１および振動プレート２の両側端部に突設した掛止片１ｃ、２ｂに嵌合させることによってその位置を不動にしている。
【００１６】
また、振動プレート２上に、底板４ａに複数の回収孔４ｃを穿設したドロスバケット４を着脱自在に取付けると共に、圧縮空気によって作動する複数のエアーバイブレータ５を取付けている。さらに、振動プレート２の直下に、コロ６ａによって移動自在なアルミ回収バケット６を設けている。このアルミ回収バケット６も、ドロスバケット４と同様に底面から上方に向って幅広となる逆四角錐台形状としている。なお、ここでは振動発生装置としてエアーバイブレータ５を使用したが、これにかえて振動モーターなどの装置を使用してもよい。
【００１７】
そして、アルミニウム溶解炉８のドロス掻出し口８ａからドロスＤを掻き出してドロスバケット４に投入し、エアーバイブレータ５によって振動プレート２と共にドロスバケット４を振動させて、底板４ａの回収孔４ｃからドロスＤ中の溶融アルミニウムＡをアルミ回収バケット６内に滴下することとしている。
【００１８】
なお、台車１には車輪１ｂを設けてレール７上を走行自在とし、また、ドロスバケット４の下面には、フォークリフト用のポケット４ｄを設けている。
【００１９】
また、ドロスバケット４は、反転してその中で凝固した残灰を容易に取出すことができるように、その形状を底板４ａから上方に向って幅広となる逆四角錐台形状としている。このときの側板４ｂの傾斜角度θは５°（度）〜２０°（度）が適当であり、５°（度）〜１０°（度）が最も好ましい（図１および図２参照）。ちなみに、傾斜角度θが５°（度）以下であると残灰の取出しが困難となり、２０°（度）以上であるとバスケット４としての容積効率が悪くなる。
【００２０】
このドロスバケット４は普通鋼板または鋳物で形成しており、その板厚Ｔは９〜１６ｍｍが適当で、１６ｍｍが最も好ましい。板厚Ｔが９ｍｍ以下であるとドロスＤの熱によって歪みが生じやすく、エアーバイブレータ５からの振動の伝播効率が低下したり、残灰が外れ難くなる。また、板厚Ｔが１６ｍｍ以上であると、ドロスバケット４の熱容量が大きくなり、ドロスＤ投入時に当該ドロスＤの温度が急激に低下し、ドロスＤに含まれている溶融アルミニウムＡの流動性が悪くなり、回収されるアルミニウムＡの量が減ってしまう。
【００２１】
また、ドロスバケット４の底板４ａに穿設した回収孔４ｃは、下から上に向って拡径するテーパー状としている（図７参照）。拡径としないで、板厚Ｔが１６ｍｍの底板４ａにφ（直径）１０ｍｍおよびφ（直径）１５ｍｍの通常の垂直孔を穿設して、アルミニウム（ＡＤ１２）のドロスＤを処理する実験を行ったところ、前者ではアルミニウムＡの回収量が少なく、後者では回収したアルミニウムＡに多くのドロスＤが混入してしまうことを確認した。
【００２２】
こうした点に鑑み、回収孔４ｃをテーパー状とし、板厚Ｔが１６ｍｍの底板４ａにφ（直径）１０ｍｍの直孔Ｐを穿設し、２ｍｍの基準高さＨを経て拡径角度αが９０°のテーパー状としている。なお、直孔Ｐはφ（直径）１０ｍｍ〜φ（直径）１２ｍｍが適当である。また、基準高さＨは０ｍｍとしても良いが、その場合、アルミニウムＡの強い侵食性によって直孔Ｐの周囲が侵され、孔径が大きくなって長期間の使用に耐えることが難しい。そのため、基準高さＨを１ｍｍ〜２ｍｍ程度確保することによって、長期間（１年以上）の使用に耐えることができるようにしている。
【００２３】
こうした寸法形状の回収孔４ｃは、シリコンを多く含むＡＤ１２（シリコン含有率：９．６〜１２．０％）を処理する場合に極めて好ましい回収効果を得ることができる。シリコンを多く含むアルミニウム合金は、溶融状態での流動性が高いからである。従って、シリコンが少なく、あるいはマグネシウムが多いアルミニウム合金を処理する場合は、直孔Ｐをφ（直径）１３ｍｍ〜φ（直径）１８ｍｍ程度に設定すると良い。
【００２４】
底板４ａに穿設する回収孔４ｃの数は限定されないが、底板４ａの開口率として１．２％〜５．０％が好ましい。投入されるドロスＤの重量と、回収孔４ｃを通過するアルミニウムＡの回収性を考慮したものである。
【００２５】
エアーバイブレータ５によって、ドロスバケット４に投入されたドロスＤに加えられる振動は、振動数において２５Ｈｚ〜７５Ｈｚが好ましい。振動数が２５Ｈｚ未満ではアルミニウムＡの回収率が乏しく、また、７５Ｈｚを超えると騒音が大きくなるからである。
【００２６】
なお、ドロスバケット４の底板４ａは、投入されるドロスＤの温度低下およびそれに伴う流動性の低下を防止するために、あらかじめバーナーで予熱しておくと良い。
【００２７】
本実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置によって、ドロスＤ中の溶融アルミニウムＡを回収するには、次のように行う。図１１および図１２を参照して説明する。
（１）本処理装置を溶解炉８のドロス掻出し口８ａの直下に配置する。台車１には車輪１ｂを設け、またアルミ回収バケット６にはコロ６ａを設けているので、容易に移動させることができる。
（２）アルミニウム溶解炉８からドロスＤを掻き出す直前に、エアーバイブレータ５を高圧空気によって作動させる。振動プレート２に取付けられているスプリング３の作用によってドロスバケット４は激しく振動する。
（３）溶解炉８のドロスＤを掻き出して、シュート８ｃを介してドロスバケット４へ投入する。ドロスバケット４へ投入されたドロスＤに含まれている溶融アルミニウムＡは、底板４ａの回収孔４ｃを通って滴下し、アルミ回収バケット６内へ回収される。溶融アルミニウムＡの滴下は、ドロスバケット４が振動しているため効果的に行われる。また、掻き出されたドロスＤは、搬送されることなくそのまま処理されるので、ドロスＤ中の溶融アルミニウムＡが酸素と化合して酸化アルミニウムになることを抑制することができる。なお、溶解炉８の掻出し口８ａには粉塵捕集用のフード８ｂが設置されているため、本処理装置によるドロス処理のための集塵機は不要である。ドロスＤをドロスバケット４に投入する際に発生する粉塵は、この既存のフード８ｂを通って集塵機に至る。
（４）ドロスＤの掻き出し完了後、数分後にエアーバイブレータ５の作動を停止する。これによって、ドロスバケット４の振動が止る。
（５）ドロスバケット４内の残灰と、アルミ回収バケット６に回収した溶融アルミニウムＡを、そのままその位置で自然冷却する。この状態では、なおもドロスＤ中の溶融アルミニウムＡが滴下する。
（６）ドロスバケット４内の残灰とアルミ回収バケット６内のアルミニウムＡが凝固した後、本処理装置を溶解炉８から離脱させる。これは、台車１とアルミ回収バケット６を移動させることによって行う。
（７）ドロスバケット４から残灰と取出すと共に、アルミ回収バケット６からアルミニウムＡを取出す。ドロスバケット４はそのポケット４ｄにフォークリフトのフォークを挿入して移動した後、反転してその中の残灰を取出す。この際、ドロスバケット４は逆四角錐台形状とし、その底板４ａの回収孔４ｃはテーパー状としているので、残灰は引っ掛かることなく円滑に取出される。同様に、アルミ回収バケット６も逆四角錐台形状としているので、凝固したアルミニウムＡも引っ掛かることなく容易に取出される。
（８）最後に、本処理装置を再び溶解炉８の掻出し口８ａの直下に配置し、次の処理作業に備える。
【００２８】
なお、本処理装置は、ドロスを掻き出してドロスバケット４内へ投入するのみでアルミニウムＡを回収できるといったきわめて簡易な構造であるためアルミニウムＡの回収率も従来装置と比較して格段に優れているとは言えない。従って、ドロスバケット４内の残灰を再生業者の手に委ねて、当該残灰中のアルミニウムＡをさらに回収することとしている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び２に記載のアルミニウムドロス処理装置によれば、アルミニウム溶解炉のドロス掻出し口から掻き出したドロスを直接ドロスバケットに投入し、その場でアルミニウムを回収するので、ドロスを溶解炉から処理装置まで搬送する必要がなく、処理作業が容易である。また、構造が簡易であるため他の方法よりも安価に製造できる。さらに、消耗の激しいいわゆる消耗部品を必要としないので維持管理費が安い。また、アルミニウムの回収率を上げるための追加作業を必要としない。またさらに、回収したアルミニウムはアルミ回収バケット内で固化するので、その後の取扱いが容易な大きさと形状となる。
【００３０】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明の作用効果に加えて、ドロスバケットを逆四角錐台形状とし、回収孔をテーパー状としたので、アルミニウム滴下後にドロスバケット内に残存している残灰を、ドロスバケットを反転させることによって容易に取出すことができる。従って、処理作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置を示す正面図である。
【図２】図１に示すアルミニウムドロス処理装置の側面図である。
【図３】図１に示すアルミニウムドロス処理装置の台車を示す平面図である。
【図４】図１に示すアルミニウムドロス処理装置の台車を示す側面図である。
【図５】図１に示すアルミニウムドロス処理装置の振動プレートを示す平面図である。
【図６】図１に示すアルミニウムドロス処理装置のドロスバケットの底板を示す平面図である。
【図７】図６の底板に穿設された回収孔を示す拡大断面図である。
【図８】図１に示すアルミ回収バケットを示す側面図である。
【図９】図１に示すアルミ回収バケットの正面図である。
【図１０】図１に示すアルミ回収バケットの平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置の使用状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るアルミニウムドロス処理装置の使用状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１    台車
１ａ  開口部
１ｂ  車輪
１ｃ  掛止片
２    振動プレート
２ａ  開放部
２ｂ  掛止片
３    スプリング
４    ドロスバケット
４ａ  底板
４ｂ  側板
４ｃ  回収孔
４ｄ  ポケット
５    エアーバイブレータ
６    アルミ回収バケット
６ａ  コロ
７    レール
８    溶解炉
８ａ  掻出し口
８ｂ  フード
８ｃ  シュート
Ｄ    ドロス
Ａ    アルミニウム
θ    傾斜角度
Ｔ    板厚
Ｐ    直孔
Ｈ    基準高さ
α    拡径角度
【図１】
0003568469.tif 000002
【図２】
0003568469.tif 000003
【図３】
0003568469.tif 000004
【図４】
0003568469.tif 000005
【図５】
0003568469.tif 000006
【図６】
0003568469.tif 000007
【図７】
0003568469.tif 000008
【図８】
0003568469.tif 000009
【図９】
0003568469.tif 000010
【図１０】
0003568469.tif 000011
【図１１】
0003568469.tif 000012
【図１２】
0003568469.tif 000013