(57)【要約】【課題】アルミニウムドロスからアルミニウムを効率良く分離、回収するための灰絞り用フラックスを提供する。【解決手段】ＮａＮＯ３：２５〜５５質量％、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であることを特徴とする灰絞り用フラックス。さらに、ＮａＮＯ３に代えて、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下含んでいてもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムドロスからアルミニウムを分離、回収するための灰絞り用フラックスであって、ＮａＮＯ３：２５〜５５質量％、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であることを特徴とする灰絞り用フラックス。
【請求項２】
さらに、ＮａＮＯ３に代えて、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下含むことを特徴とする請求項１に記載の灰絞り用フラックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムの溶湯から排出されたドロス灰を圧搾機によってメタル分を絞る際に使用される灰絞り用フラックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミニウム又はアルミニウム合金を溶解炉で溶製したり、保持炉において鎮静保持した際に、酸化物、窒化物等のいわゆる非金属介在物が浮上分離して発生するドロス灰を圧搾機や金属回収装置等によって絞り、ドロス灰に含まれるメタル分を回収することが行われてきた。その際にドロス灰にフラックスを散布することによって、メタル分の回収を促進することが行われてきた。
【０００３】
特許文献１には、多孔板またはスリットを形成した容器底板上にアルミニウムの融点以上とされたドロスを収容し、該ドロスに対し圧下力と共に振動を作用せしめて前記ドロス中の溶融金属アルミニウムの酸化被膜を破ると共に空気の分離性を改善し、アルミニウム液滴および空気からなる流動成分を排除すると共にドロス中酸化アルミなどの固形分高密度化を図る技術が記載されている。特許文献１には、アルミニウムドロスから金属アルミニウムを回収する従来技術として、容器に収容したドロスにフラックスを加え、アルミニウムを酸化発熱させ、酸化した皮膜を弱くすると共に溶融金属アルミニウムの流動性を高め、このようなアルミニウムを機械的に攪拌することにより酸化皮膜を破り、メタル同士を結合させて大きくなったアルミニウム液滴を容器下部に沈降させて分離する技術が紹介されている。
【０００４】
特許文献２には、溶解炉中のアルミニウム溶湯から分離および排出された滓を、炉外にて攪拌処理し、滓からアルミニウム分を分離および回収するための方法であって、前記排出された滓を容器内に収容し、フラックスの添加によって滓を加熱するとともに滓の攪拌を行って、アルミニウム分と滓とを分離することを含み、前記フラックスが、ＫＮＯ３:２０〜３０ｗｔ％ 、ＡｌＦ３:２０〜３０ｗｔ％ を含有し、残部がＫＣｌからなる滓からアルミニウム分を分離および回収するための方法が紹介されている。これによると、フラックスの発熱によって滓を加熱するとともに、処理される滓の温度が、Ａｌ溶湯温度以下の低温であっても、Ａｌ分と滓との分離効率を高めることが可能となるとのことである。
【０００５】
特許文献３には、回転撹拌体をポット底部から離れた状態で回転・上下動可能に構成し、ポット底部の出湯口に、回転撹拌体から独立して開閉可能な開閉栓を配設した金属回収装置が提唱されている。これによると、アルミドロスの装入と同時、あるいは装入後の撹拌中においては、アルミドロスを所定の高温域まで温度上昇させるために、Ｎａ、Ｆ、Ｃｌを主成分とする発熱剤（フラックス）や、練り灰を適量投入することが紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開０７−２１６４７１号公報
【特許文献２】特開２０００−３０９８３２号公報
【特許文献３】特開２００６−２０６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、ドロス灰からメタル分を回収する装置において、種々のフラックスを適量投入、散布することで、フラックスの発熱によりドロスを加熱し、さらにメタルとドロスとの分離を促進することが行われてきた。しかしながら、上述のような圧搾機や金属回収装置において、ドロスからメタル分を回収するには、２０〜３０分程度の時間を要する場合が多い。したがって、たとえ適量のフラックスを散布していたとしても、処理中のドロス温度の低下が激しく、処理の最終段階において、効率よくメタル分を回収することができない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは、従来から用いられてきたフラックスの各成分の調整を行うとともに、その成分の中で特に発熱剤として使用される硝酸ソーダの粒径を従来のものよりも大きくして、その発熱効果の持続性を向上させた灰絞り用フラックスを完成させた。
【０００９】
本発明の灰絞り用フラックスは、その目的を達成するため、アルミニウムドロスからアルミニウムを分離、回収するための灰絞り用フラックスであって、ＮａＮＯ３：２５〜５５質量％、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であることを特徴とする。さらに、ＮａＮＯ３に代えて、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
このような成分のフラックスとすることにより、硝酸塩であるＮａＮＯ３は、比較的低温でメタル分と反応して発熱し、加熱されたドロス内で、塩化物は、介在物同士の吸着・凝集を促進するとともに、フッ化物は、メタル分と介在物との分離性を良くしてドライな滓を生成し、メタル分が回収される。しかも、硝酸塩であるＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であるため、発熱反応の持続時間が長くなり、圧搾機や金属回収装置におけるドロスの温度低下を防止することができる。また、ＮａＮＯ３以外の酸化物を含む場合には、これら酸化物が比較的高温でメタル分と反応して発熱するため、ドロスの温度低下を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例２の試験に使用したフラックスの外観写真
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前述のように、ドロス灰からメタル分を回収する装置において、種々のフラックスを適量投入、散布することで、フラックスの発熱によりドロスを加熱し、さらにメタルとドロスとの分離を促進することが行われてきた。しかしながら、たとえ適量のフラックスを散布していたとしても、処理中のドロス温度の低下が激しく、処理の最終段階において、効率よくメタル分を回収することができない、という問題があった。
本発明者等は、アルミニウムドロスからアルミニウム分を分離、回収するための灰絞り用フラックスとして、各種の塩化物、フッ化物および酸化物を含む灰絞り用フラックスについて鋭意検討を重ねてきた。その過程で、比較的低温で発熱剤として作用するＮａＮＯ３の粒径を従来のものより大きくすることで、フラックスの発熱効果を持続させることが可能であることを見いだし、本願発明に到達した。
以下に、その詳細を説明する。
【００１３】
以下に、各成分の限定理由を述べる。
ＮａＮＯ３：２５〜５５質量％
ＮａＮＯ３は、融点３０８℃、沸点が３８０℃であるため、非常に低い温度であってもＡｌと反応して発熱剤として作用する。このため、ＮａＮＯ３は、ドロスの温度が低下し易い状態で使用される灰絞り用フラックスには、必要不可欠な成分であり、比較的高い含有量で配合されている。ＮａＮＯ３の含有量が２５質量％未満である場合、特に温度が低下したドロスにおける発熱が十分ではなく、塩化物の溶融塩化が促進されず、フッ化物の反応も鈍くなるため、メタル分の回収率が低下する。ＮａＮＯ３の含有量が５５質量％を超えると、発熱量は増加するものの、ドロスの温度が急激に上昇してしまい、メタルの酸化が促進されるとともに、他のフラックス成分である塩化物やフッ化物の含有量も少なくなるため、結果的にメタル分の回収率が低下する。
【００１４】
ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上
上記のようにＮａＮＯ３は、比較的低温で作用する発熱剤として使用され、ドロスの温度が低下し易い状態で使用される灰絞り用フラックスには、必要不可欠な成分であり、比較的高い含有量で配合されている。前述のように、ＮａＮＯ３は、融点３０８℃、沸点が３８０℃であるため、非常に低い温度であってもＡｌと反応して発熱剤として作用し、その分減耗も激しい。灰絞り用フラックスとして使用される場合、メタル回収装置における処理時間にもよるが、最低でも２０分間程度は、発熱剤としての効果を持続させる必要がある。本願発明において、好ましいＮａＮＯ３の粒径の範囲規定は、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上である。このようにＮａＮＯ３の粒径の範囲を規定することによって、ＮａＮＯ３粒子の比表面積を小さくすることができ、ドロスの急激な温度上昇によって、全てのＮａＮＯ３が短時間のうちに減耗することを防止できる。このため、本願発明の灰絞り用フラックスは、長時間発熱を持続させる、いわゆる発熱持続性に優れている。より好ましいＮａＮＯ３の粒径の範囲規定は、ＮａＮＯ３のうち粒径が２〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上である。
【００１５】
酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、
ＮａＣｌ、ＫＣｌのような塩化物は、ＮａＮＯ３のような発熱剤によりドロスの温度が上昇することによって、フッ化物と反応して溶融塩化が進み、フラックスの濡れ性が改善され、介在物同士の吸着・凝集が促進されるので、灰絞り用フラックスには、必要不可欠な成分である。塩化物の含有量が１０質量％未満であると、フッ化物等との溶融塩化も進まず、フラックスの濡れ性が改善されないため、介在物同士の吸着・凝集が促進されず、メタルの回収率が低下する。塩化物の含有量が５０質量％を超えると、フッ化物の含有量が低下して、滓とメタル分との分離が促進されず、メタルの回収率が低下する。したがって、好ましい塩化物の含有量は１０〜５０質量％の範囲である。より好ましい塩化物の含有量は１５〜４５質量％の範囲である。さらに好ましい塩化物の含有量は２０〜４０質量％の範囲である。
【００１６】
Ｎａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のようなフッ化物は、滓のドライ化に寄与する。反応時に発熱反応して、塩化物を溶融させる効果がある。また塩化物溶融塩の表面張力を小さくし、塩化物による介在物除去を促進させる効果があり、メタル分と滓との分離性を良くし、ドライな滓を生成することができる。フッ化物が１０質量％未満である場合、滓とメタル分との分離が促進されず、メタルの回収率が低下する。フッ化物の含有量が５０質量％を超えると、塩化物の含有量が低下して、フラックスの濡れ性が低下して、介在物同士の吸着・凝集も促進されず、メタルの回収率が低下する。したがって、好ましいフッ化物の含有量は１０〜５０質量％の範囲である。より好ましいフッ化物の含有量は１５〜４５質量％の範囲である。さらに好ましいフッ化物の含有量は２０〜４０質量％の範囲である。
【００１７】
以上のことを勘案すると、本願発明において、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含むことが必要であるといえる。
【００１８】
さらに、ＮａＮＯ３に代えて、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下含む
酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４は、比較的高温でＡｌと反応して発熱剤として作用する。このため、これら酸化物は、ドロスの温度が低下し易い状態で使用される灰絞り用フラックスとして必須の成分ではないが、高温状態のドロスの保温を目的として、ＮａＮＯ３に代えて２０質量％以下であれば含有していてもよい。
これら酸化物を２０質量％以下含む場合の各フラックス成分等の具体的な範囲は、ＮａＮＯ３：２５〜３５質量％、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上である。
【００１９】
残部不可避的不純物からなり、
本発明において、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ａｌ粉、ＭｇＣｌ２、ＮＨ４Ｃｌ、遊離酸、有機物、水分等の不可避的不純物をそれぞれ３％未満含有していても、本発明の効果を阻害することはない。
【実施例】
【００２０】
〔実施例１〕
灰絞り用フラックスの最適な成分を決定するために、表１に示す９種類のフラックスを１０ｇずつ準備した。なお、これらフラックスについては、粒径が０．５〜１．５ｍｍ未満である通常のフラックス粉末を使用している。次に、ＡＤＣ１２組成相当の配合インゴットを８ｋｇ準備して、内面に離型剤を塗布した＃３０黒鉛坩堝に挿入し、丸型電気炉にこの＃３０坩堝を設置した。インゴットを８００℃で溶解した後、７６０℃まで溶湯温度を下げ、小型の回転脱ガス装置を使用して、Ａｒガス流量：２Ｌ／ｍｉｎ、ローター回転数５００ｒｐｍの条件下で、６分間の脱ガス脱滓処理を行った。
【００２１】
脱ガス脱滓処理の終了後、溶湯表面に浮上した滓を撹拌棒にて掻き集め、溶湯上の滓の上に１０ｇのフラックスを振りかけた。このフラックス散布直後に、フラックスの反応性を赤熱の程度によって目視評価し、赤熱した場合を良好（○）、やや赤熱した場合をやや良好（△）、殆ど赤熱しなかった場合を不良（×）とした。また、フラックスの発熱持続性の評価については、フラックス散布後、３０秒以上の赤熱が認められた場合を良好（○）、１０〜３０秒未満の赤熱が認められた場合をやや良好（△）、殆ど赤熱しなかった場合を不良（×）とした。フラックスの反応性および発熱持続性についての評価結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2015083711.tif 000002
【００２３】
表１の評価結果から、以下のようなことが考察された。反応性の良好なフラックスを得るためには、ＮａＮＯ３を２５質量％以上含んでいることが必要であると考えられた。そして、Ｎｏ.１，Ｎｏ.４〜Ｎｏ.９のフラックスの成分は、本願発明で規定するフラックスの成分範囲内であり、フラックスの反応性、発熱持続性の評価とも、良好（○）又はやや良好（△）であった。これに対して、Ｎｏ.２，Ｎｏ.３のフラックスの成分は、ＮａＮＯ３が２５質量％未満であったため、本願発明で規定するフラックスの成分範囲外であり、フラックスの反応性、発熱持続性の評価とも、不良（×）であった。さらにこれらの結果から、反応性の良好な灰絞り用フラックスとして、表１に記載のＮｏ.９のフラックスの成分、即ち、ＮａＣｌ：２０質量％、Ｎａ２ＳｉＦ６：２５質量％、ＮａＮＯ３：３０質量％、ＡｌＦ３：１５質量％、Ｎａ２ＳＯ４：１０質量％の成分を、次に紹介する実施例２に使用するフラックスの成分として抽出した。
【００２４】
〔実施例２〕
実施例１において抽出した上記Ｎｏ.９のフラックス成分において、ＮａＮＯ３について粒径が０．５〜１．５ｍｍ未満である通常のフラックス粉末を使用した場合（以下、「小粒径品」という。）、ＮａＮＯ３について粒径が２．０〜４．０ｍｍである通常のフラックス粉末よりもサイズの大きいものを使用した場合（以下、「大粒径品」という。）で、フラックスの発熱持続性がどのように変化するのかを調査した。なお、小粒径品、大粒径品とも、ＮａＮＯ３以外のフラックスについては、粒径が０．５〜１．５ｍｍ未満である通常のフラックス粉末を使用している。
まず、小粒径品、大粒径品の二種類のフラックスをそれぞれ３００ｇずつ準備して、それぞれのフラックスを３等分して、１００ｇずつに分けておいた。
次に、ＡＤＣ１２組成相当の配合インゴットを５００ｋｇ準備して、内面に離型剤を塗布した黒鉛坩堝電気炉に挿入し加熱した。インゴットを８００℃で溶解した後、７６０℃まで溶湯温度を下げ、回転脱ガス装置を使用して、Ａｒガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ、ローター回転数５００ｒｐｍの条件下で、１０分間の脱ガス脱滓処理を行った。
【００２５】
脱ガス脱滓処理の終了後、溶湯表面に浮上した滓を撹拌棒にて掻き集め、そのアルミニウムを含んだ滓の塊を、予め準備しておいた３００℃に予熱済みのセラミックスボード上に載せ、１００ｇのフラックスを滓の上から振りかけた。このフラックス散布直後に、フラックスの反応性を赤熱の程度によって目視評価し、赤熱した場合を良好（○）、やや赤熱した場合をやや良好（△）とした。また、フラックスの発熱持続性の評価については、フラックス散布後、３０秒以上の赤熱が認められた場合を良好（○）、１０〜３０秒未満の赤熱が認められた場合をやや良好（△）とした。フラックスの反応性および発熱持続性についての評価結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2015083711.tif 000003
【００２７】
表２の評価結果から、以下のようなことが考察された。小粒径品の場合には、ＮａＮＯ３の粒径が０．５〜１．５ｍｍ未満であったため、ＮａＮＯ３粒子の比表面積が比較的大きく、ドロスの急激な温度上昇によって、ＮａＮＯ３粒子が減耗して急速に消滅してしまい、発熱剤としての効果を持続することができなかったと考えられた。
大粒径品の場合には、ＮａＮＯ３の粒径が２．０〜４．０ｍｍであったため、ＮａＮＯ３粒子の比表面積が比較的小さく、ドロスの急激な温度上昇によっても、ＮａＮＯ３粒子が直ぐには消滅してしまわずに、発熱剤としての効果を持続することができたと考えられた。
【００２８】
この試験結果から、ＮａＣｌ：２０質量％、Ｎａ２ＳｉＦ６：２５質量％、ＮａＮＯ３：３０質量％、ＡｌＦ３：１５質量％、Ｎａ２ＳＯ４：１０質量％の成分を有する灰絞り用フラックスにおいて、ＮａＮＯ３の粒径を比較的大きく調整した大粒径品は、発熱持続性に優れているということが判明した。
【００２９】
本発明者らは、アルミニウムドロスからアルミニウムを分離、回収するための灰絞り用フラックスであって、ＮａＮＯ３：２５〜５５質量％、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であることを特徴とする灰絞り用フラックスを完成させた。
【００３０】
このような成分のフラックスとすることにより、硝酸塩であるＮａＮＯ３は、比較的低温でメタル分と反応して発熱し、加熱されたドロス内で、塩化物は、介在物同士の吸着・凝集を促進するとともに、フッ化物は、メタル分と介在物との分離性を良くしてドライな滓を生成し、メタル分が回収される。しかも、硝酸塩であるＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であるため、発熱反応の持続時間が長くなり、圧搾機や金属回収装置におけるドロスの温度低下を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、従来から用いられてきたフラックスの各成分の調整を行うとともに、その成分の中で特に発熱剤として使用される硝酸ソーダの粒径を従来のものよりも大きくして、その発熱効果の持続性を向上させた灰絞り用フラックスが提供される。
【図１】
2015083711.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月1日(2014.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
アルミニウムドロスからアルミニウムを分離、回収するための灰絞り用フラックスであって、ＮａＮＯ３：２５〜３５質量％、酸化物であるＮａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、Ｋ２ＳＯ４のうちいずれか一種以上を２０質量％以下、酸化物以外の成分として、塩化物であるＮａＣｌ、ＫＣｌのうちいずれか一種以上と、フッ化物であるＮａ２ＳｉＦ６、ＡｌＦ３、Ｋ３ＡｌＦ６のうちいずれか一種以上を合計で４５〜７５質量％含み、残部不可避的不純物からなり、ＮａＮＯ３のうち粒径が１．５〜５ｍｍであるものがＮａＮＯ３全体の９０質量％以上であることを特徴とする灰絞り用フラックス。