(57)【要約】【課題】アルミニウムスクラップのリサイクルにおいて、合金元素および介在物除去のためには複雑な装置や工程が必要となり、別の手法においては、塩化物や塩素系ガスの使用による環境への影響の問題を生じている。【解決手段】本発明は、アルミニウム溶湯中の合金元素と反応して表面に吸着する性質を持つほう酸アルミニウム短繊維で作製したフィルタでアルミニウム溶湯を高圧でろ過することにより溶湯中のマグネシウムを除去すること、およびホタテ貝殻から精製した炭酸カルシウム短繊維によるフィルタにアルミニウム溶湯を高圧で通過させることにより、フィルタに溶湯中の非金属介在物および溶湯中に晶出した鉄およびシリコン含有化合物を補着して除去する方法に関するもので、装置や工程が簡便で、加えて環境負荷が小さいアルミニウムリサイクル方法を提供するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯中の合金元素と反応してその表面に吸着する性質を持つセラミックス短繊維で作製したフィルタにアルミニウム溶湯を通すことにより、溶湯中の合金元素を除去することを特徴とするアルミニウムスクラップ溶湯のリサイクル方法
【請求項２】
セラミックス短繊維によるフィルタにアルミニウム溶湯を高圧で通すことにより、溶湯中に晶出した鉄またはシリコンを含んだ金属間化合物および非金属介在物をフィルタ表面に補着して除去することを特徴とするアルミニウムスクラップ溶湯のリサイクル方法
【請求項３】
請求項１および２記載のセラミックス短繊維にほう酸アルミニウムを用いることを特徴とするアルミニウムスクラップ溶湯中のリサイクル方法
【請求項４】
請求項２記載のセラミックス短繊維にホタテ貝殻から精製した炭酸カルシウムを用いることを特徴とするアルミニウムスクラップ溶湯中のリサイクル方法
【請求項５】
請求項３および４記載のセラミックス短繊維によるフィルタを重ねて複層にしたことにより、鉄またはシリコンを含んだ金属間化合物および非金属介在物を補着して除去する、と同時に溶湯中の合金元素を除去することを特徴とするアルミニウムスクラップ溶湯のリサイクル方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はアルミニウムのリサイクルに関し、特にアルミニウムスクラップ溶湯から非金属介在物および合金元素を除去するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  アルミニウムは、スクラップを再溶解して再生地金を製造する際に要するエネルギーが、新地金を電解精錬により製造するに比べ約３％ですむことから、リサイクルのメリットが大きい材料である。しかし、スクラップを再溶解したアルミニウム溶湯中には、多くの非金属介在物や合金元素が不純物として混入していることから、通常、新地金に比べて品質が著しく劣っている。【０００３】  この非金属介在物や合金元素の除去のために沈降法、溶湯ろ過法、活性ガス法などの方法が行われている。【０００４】  沈降法は非金属介在物と溶湯の比重差を利用して、非金属介在物を沈降または表面に浮かせるものであるが、非金属介在物と溶湯の比重差はそれほど大きくなく、また、沈降に時間がかかるために、溶湯中に多くの非金属介在物が残存するという欠点を有している。例えば特許３３３１４９０号に示されている回転冷却体浸漬法では、精製室で溶湯中に回転する冷却体を挿入し、初晶がある程度に成長した時点で初晶を回収するものであるが、初晶の成長に長時間を必要としていることに加えて装置設備が大型になる。【０００５】  溶湯ろ過法は、耐火物製のフィルタに溶湯を通過させる方法であり、通常は孔径が１００ミクロン程度のフィルタを用いて非金属介在物を除去している。しかし、アルミニウムスクラップ溶湯中には２５ミクロン程度の非金属介在物が最も多いことが知られている。これについて、特開平９−２３５６２９のＡｌ溶湯用フィルタでは、微少な非金属介在物が除去できるとしているが、溶湯が自重で通過できるフィルタの粗さには限界があるために、この方法では１０〜２５ミクロンの非金属介在物除去が限界であり、これ以下の微細な非金属介在物はフィルタを通過し溶湯中に残存したままである。【０００６】  活性ガス法は、不活性ガスまたはハロゲンガスを溶湯中に導入し、生じた気泡に非金属介在物を吸着させて浮上させたものを取り除くものである。この方法は、塩素ガス吹き込みによるマグネシウム除去法としても応用されているが、塩素ガス使用による環境への影響、さらには環境省ダイオキシン排出抑制対策検討会  第二次報告（平成１１年６月ダイオキシン排出抑制対策検討会）に報告されているように、ダイオキシン類発生が懸念される。
【発明の開示】
【本発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は上記事情に着目してなされたものであって、アルミニウム溶湯を高圧によってフィルタに通すだけで、アルミニウム溶湯中の非金属介在物および合金元素の除去が図られ、複雑な装置が不要なうえに工程が簡便で短時間であり、さらには環境への影響が低いアルミニウムリサイクル方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記問題を解決した本発明とは、アルミニウム溶湯中の合金元素と反応して表面に吸着する性質を持つセラミックス短繊維で作製したフィルタにアルミニウム溶湯を通すことにより溶湯中の合金元素を除去すること、およびセラミックス短繊維によるフィルタにアルミニウム溶湯を高圧で通すことにより、非金属介在物および溶湯中に晶出した金属間化合物をフィルタに補着して除去することを特徴とするものである。そのフィルタに用いられるセラミックス短繊維は、ほう酸アルミニウムまたはホタテ貝殻から精製した炭酸カルシウムの単独、あるいは重ねて複層にしたものを用いるものである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、アルミニウム溶湯を高圧でフィルタに通すだけでアルミニウム溶湯中の合金元素および介在物の除去ができ、複雑な装置が不要であり、工程が簡便となりその上短時間で行うことができ、さらには環境負荷の小さいアルミニウムリサイクル方法である。なお、フィルタに用いるセラミックス短繊維にほう酸アルミニウムを用いると溶湯中のマグネシウムを除去できる効果があり、ホタテ貝殻から精製した炭酸カルシウムを用いると１０ミクロン以下の微細な非金属介在物および鉄およびシリコンを含む金属間化合物が除去できる効果がある。本方法により、アルミニウムスクラップリサイクルの品質を大幅に向上できることが可能となり、アルミニウム材料のリサイクル性向上が期待できる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００１０】  図１にプロセスの概略を示す。図１（ａ）中１の金型内部にセラミックス短繊維によるフィルタ２を設置する。ここでは複層フィルタを用いた場合について説明する。そこへ（ｂ）所定の温度に加熱したアルミニウムスクラップ溶湯３を注ぎ、直ちに高圧下で溶湯を通過させる。この際、溶湯の温度制御により溶湯中の合金元素を金属間化合物として晶出させ、他の非金属介在物と共に（ｃ）第一層のフィルタ４表面で補着６させる。さらに通過中のセラミックス短繊維との反応により、合金元素が第二層のフィルタ５内部のセラミックス短繊維に吸着７され、その結果、（ｄ）合金元素が除去された溶湯８が金型下部に排出されるというものである。
【実施例】
【００１１】  ここでは、ほう酸アルミニウムを例に説明する。ほう酸アルミニウム
（９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３）はマグネシウムと反応して、その表面に反応生成物（ＭｇＡｌ２Ｏ４）を作る。この性質を利用すると、アルミニウム溶湯からのマグネシウムの除去が可能となる。この短繊維はほう酸アルミニウムに限定せず、アルミニウムスクラップ溶湯中の合金元素と反応するものであれば他のセラミックス短繊維でもよい。【００１２】  アルミニウム溶湯がフィルタ内部を通過中に凝固することを防ぐために、溶湯温度以上に十分に加熱したフィルタを金型の所定の位置においた。このフィルタの繊維体積率は３５体積％であり、加熱は９００℃で１時間行った。８００℃に加熱したアルミニウムスクラップ溶湯を注ぎ、直ちに高圧下（約７０ｋｇ／ｃｍ２）で溶湯を通過させた。【００１３】  図２にほう酸アルミニウムウイスカの外観、図３にマグネシウムと反応後のほう酸アルミニウムウイスカの外観を示す。このように、反応後のウイスカ表面には無数の凹凸があり、これは反応生成物（ＭｇＡｌ２Ｏ４）としてウイスカ表面に吸着されたマグネシウムａである。図４にフィルタ通過前後のマグネシウム量の変化を示す。ＪＩＳ  Ａ６０６１合金を主成分とするアルミニウムスクラップ溶湯（マグネシウム１．１％）を短繊維の体積率３５％、厚さ２０ｍｍのフィルタに通したところ、溶湯中のマグネシウムは０．０５％まで減少した。【００１４】  溶湯中の鉄およびシリコンを除去する場合には、溶湯中に金属間化合物として晶出させるために溶湯温度を７２０〜６８０℃まで下げた。図５に溶湯通過後の炭酸カルシウム短繊維の外観を示す。これと図６に示した溶湯通過前の炭酸カルシウム短繊維の外観と比較すると、図５に示す非金属介在物ａおよび鉄およびシリコンを含んだ金属間化合物ｂが補着されている。
【産業上利用の可能性】
【００１５】  本発明は、従来にないアルミニウムリサイクル方法であることから、産業上での利用の可能性はきわめて高い
【図面の簡単な説明】
【図１】本図は、アルミニウム溶湯のフィルタ通過プロセスの概略である
【図２】本図は、反応前のほう酸アルミニウム短繊維の外観である
【図３】本図は、アルミニウム通過後のフィルタから取り出した反応後のほう酸アルミニウム短繊維の外観である
【図４】本表は、フィルタ通過前後の溶湯中マグネシウム量の変化を示したものである。
【図５】本図は、アルミニウム通過後のフィルタから取り出した炭酸カルシウム短繊維の外観である
【図６】本図は、溶湯通過前の炭酸カルシウム短繊維の外観である
【符号の説明】
１  金型
２  フィルタ
３  アルミニウムスクラップ溶湯
４  第一層フィルタ
５  第二層フィルタ
６  補着された非金属介在物または金属間化合物
７  吸着された合金元素
８  合金元素および非金属介在物を除去したアルミニウム溶湯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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