(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃航空機アルミニウム合金をリサイクルすることにより２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金を生産するための方法であって、
（１）前記廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される前処理を施す前処理ステップと、
（２）前記前処理された廃航空機アルミニウム合金を７００℃〜８００℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する溶錬ステップと、
（３）アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用して前記アルミニウム液体を浄化する不純物除去ステップであって、溶融していない前記不純物が、鉄合金、チタン合金および炭素繊維を含む、不純物除去ステップと、
（４）前記アルミニウム液体中の成分を試験し、それらを目標アルミニウム合金成分と比較し、前記アルミニウム液体中の前記成分を、その前記成分が前記目標アルミニウム合金成分に関する要件を満たすまで他の廃アルミニウム合金および中間合金を使用して調整する成分調整ステップと、
（５）前記アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用して前記アルミニウム液体を浄化する濾過ステップと、
（６）精製剤および脱ガス剤を加えることによって前記アルミニウム液体を精製し、前記精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、前記アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用して前記アルミニウム液体を２回浄化する精製および浄化ステップと、
（７）不純物を精製および除去した後、目標成分を含む前記アルミニウム合金を得るために前記アルミニウム液体を鋳込む鋳込みステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ステップ（４）における前記他の廃アルミニウム合金が、塗料が除去された廃アルミニウムポップトップ缶および廃パッケージアルミニウム合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルすることにより２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金を生産するための方法。
【請求項３】
前記ステップ（６）における第２の浄化時に溶融していない濾過された物質が、廃航空機アルミニウム合金原料および前記廃アルミニウム合金原料に付着した無機被覆材料であることを特徴とする、請求項１に記載の、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルすることにより２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金を生産するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルすることにより２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金を生産するための方法を提供し、この方法は循環経済のための技術に属し、本発明は特に、格下げされることなく廃航空機アルミニウム合金をリサイクルするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機リサイクル協会（Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｆｌｅｅｔ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＡＦＲＡ）の予測によれば、６０００〜８０００機の航空機が今後１０〜２０年で退役する。廃航空機は大量のアルミニウム合金を含む。例えば、民間航空機に使用されるアルミニウム合金は全重量の約７０％を占め、主に、２ＸＸＸ系および７ＸＸＸ系のアルミニウム合金を含む。廃航空機の長期放置中、アルミニウム合金の劣化が紫外線、降雨、酸化などによって引き起こされるであろうし、一方、環境問題、例えば土壌および地下水の汚染も生じ、広大な土地資源も占有されるであろう。したがって、廃航空機アルミニウム合金のリサイクルはエネルギーの節約になるだけでなく、環境を保護し、優れた経済的利益もあるであろう。廃航空機アルミニウム合金からの２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金の再生における主な問題は：廃航空機アルミニウム合金が多くのリベット部品を含み、名称の異なるアルミニウム合金を他の不純物から選別により分離することが困難であること；廃航空機アルミニウム合金が高含有量のさまざまな合金元素を含み、そのため、溶錬プロセスにおいて多量の純アルミニウムを加えることによる過剰な元素の希釈が通常実施され、生産コストの著しい増加を招くことである。
【０００３】
中国特許ＺＬ２００７８００２３４３５．６号明細書には、航空産業向けアルミニウム合金の生産が意図されたアルミニウム系の再溶融ブロックを製造するためのプロセスが開示されている。この方法は、分別結晶化を利用して廃航空機アルミニウム合金溶融物を浄化し、これにより、アルミニウム溶融物中の不純物、例えば鉄およびケイ素を効果的に除去することができて、他の合金元素への影響がより少ない。しかし、この方法は、設備に関する要件が非常に高度であり、生産コストがより高い。中国特許ＺＬ２０１３１００１８０８８．５号明細書には、原料としての種々の廃アルミニウムに、磁選による除鉄、前処理、溶錬、溶融液成分分析、計算、配合および成分調整を施すことにより目標アルミニウム合金を得るための方法が開示されている。成分調整のプロセス中、目標合金成分の範囲の上限を超える元素を調整するために純アルミニウムが加えられ、これには生産コストがより高いという不利な点がある。中国特許ＺＬ２０１０１０１９０７５３．５号明細書には、高性能および均一性を有するアルミニウム合金インゴットならびにその生産のための方法が開示されており、これにより、廃アルミニウム材料中の非金属材料を効果的に除去し、溶錬プロセスにおいて生成されるスラグを低減することができる。しかし、この方法はアルミニウム合金成分の配合とは関係ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許ＺＬ２００７８００２３４３５．６号明細書
【特許文献２】中国特許ＺＬ２０１３１００１８０８８．５号明細書
【特許文献３】中国特許ＺＬ２０１０１０１９０７５３．５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルするための既存の方法には程度の差こそあれ、いくつかの問題、例えば、より高い生産コスト、不完全な成分調整、格下げによるアルミニウム合金生成物の使用などがあり、格下げされることなく廃航空機アルミニウム合金をリサイクルするための方法を開発することが緊急に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルする現行のプロセス中の成分の配合において直面する問題に関して、廃航空機アルミニウム合金をリサイクルすることにより２０２４アルミニウム合金および７０７５アルミニウム合金を生産するための方法を提供する。特定のステップは以下の通りである：
（１）廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去などを施す前処理ステップ；
（２）前処理された廃航空機アルミニウム合金を７００℃〜８００℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する溶錬ステップ；
（３）アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する不純物除去ステップ；
（４）アルミニウム液体中の成分を試験し、それらを目標アルミニウム合金成分と比較し、アルミニウム液体中の成分を、アルミニウム液体の成分が目標アルミニウム合金成分に関する要件を満たすまで他の廃アルミニウム合金および中間合金を使用して調整する成分調整ステップ；
（５）アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する濾過ステップ；
（６）精製剤および脱ガス剤を加えることによってアルミニウム液体を精製し、精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を２回浄化する精製および浄化ステップ；
（７）不純物を精製および除去した後、目標成分を含むアルミニウム合金を得るためにアルミニウム液体を鋳込む鋳込みステップ。
【０００７】
本発明は、塗料が除去された廃アルミニウムポップトップ缶および廃パッケージアルミニウム合金を使用して廃航空機アルミニウム合金溶融物の成分が調整され、これは、生産コストの大幅な削減を可能にし、かつ産業用途に有益であるという点でいくつかの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】廃航空機アルミニウム合金をリサイクルするためのプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで、以下の実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００１０】
実施例１
廃航空機アルミニウム合金のリサイクルによる７０７５アルミニウム合金の生産
（１）前処理：廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去などを施す；
（２）溶錬：前処理された廃航空機アルミニウム合金を７００℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する；
（３）不純物除去：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（４）成分調整：不純物の除去後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。
【００１１】
標準７０７５アルミニウム合金中、成分調整剤としての廃パッケージアルミニウム合金中、および「ＧＢ／Ｔ３１９０−２００８変形アルミニウムおよびアルミニウム合金成分」中の不純物除去時のアルミニウム溶融物中の成分を表１に示す。
【００１２】
【表１】
0006930034.tif 000002
【００１３】
成分調整前のアルミニウム合金溶融物成分と標準７０７５アルミニウム合金成分との比較により、ＣｕおよびＭｎの含有量は過剰である一方、Ｚｎ、ＭｇおよびＣｒの含有量は不十分であることが分かる。計算後、塗料が除去された廃パッケージアルミニウム合金２５％、アルミニウム−クロム合金１．６％、金属亜鉛３．５％およびアルミニウム−マグネシウム合金１％を溶融物に加え、よく撹拌する。加えた材料が完全に溶融した後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。調整されたアルミニウム溶融物成分と標準７０７５アルミニウム合金成分との比較を表２に示しており、そこでアルミニウム溶融物成分は、標準７０７５アルミニウム合金に関する要件を既に満たしている。
【００１４】
【表２】
0006930034.tif 000003
【００１５】
（５）濾過：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（６）精製および浄化：精製剤および脱ガス剤を加えることによってアルミニウム液体を精製し、精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を２回浄化する；
（７）鋳込み：不純物を精製および除去した後、７０７５アルミニウム合金インゴットを得るためにアルミニウム液体を鋳込む。
【００１６】
実施例２
廃航空機アルミニウム合金のリサイクルによる２０２４アルミニウム合金の生産
（１）前処理：廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去などを施す；
（２）溶錬：前処理された廃航空機アルミニウム合金を８００℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する；
（３）不純物除去：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（４）成分調整：不純物の除去後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。
【００１７】
標準２０２４アルミニウム合金中、成分調整剤としての廃アルミニウムポップトップ缶中、および「ＧＢ／Ｔ３１９０−２００８変形アルミニウムおよびアルミニウム合金成分」中の不純物除去時のアルミニウム溶融物中の成分を表３に示す。
【００１８】
【表３】
0006930034.tif 000004
【００１９】
成分調整前のアルミニウム合金溶融物成分と標準２０２４アルミニウム合金成分との比較により、Ｚｎの含有量は過剰である一方、Ｃｕの含有量は不十分であることが分かる。計算後、塗料が除去された廃アルミニウムポップトップ缶シート６５０％、アルミニウム−クロム合金１．６％、金属銅２２．５％およびアルミニウム−マグネシウム合金１０％を溶融物に加え、よく撹拌する。加えた材料が完全に溶融した後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。調整されたアルミニウム溶融物成分と標準２０２４アルミニウム合金成分との比較を表４に示しており、そこでアルミニウム溶融物成分は、標準２０２４アルミニウム合金に関する要件を既に満たしている。
【００２０】
【表４】
0006930034.tif 000005
【００２１】
（５）濾過：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（６）精製および浄化：精製剤および脱ガス剤を加えることによってアルミニウム液体を精製し、精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を２回浄化する；
（７）鋳込み：不純物を精製および除去した後、２０２４アルミニウム合金インゴットを得るためにアルミニウム液体を鋳込む。
【００２２】
実施例３
廃航空機アルミニウム合金のリサイクルによる７０７５アルミニウム合金の生産
（１）前処理：廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去などを施す；
（２）溶錬：前処理された廃航空機アルミニウム合金を７５０℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する；
（３）不純物除去：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（４）成分調整：不純物の除去後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。
【００２３】
標準７０７５アルミニウム合金中、成分調整剤としての廃パッケージアルミニウム合金中、および「ＧＢ／Ｔ３１９０−２００８変形アルミニウムおよびアルミニウム合金成分」中の不純物除去時のアルミニウム溶融物中の成分を表５に示す。
【００２４】
【表５】
0006930034.tif 000006
【００２５】
成分調整前のアルミニウム合金溶融物成分と標準７０７５アルミニウム合金成分との比較により、ＣｕおよびＭｎの含有量は過剰である一方、Ｚｎ、ＭｇおよびＣｒの含有量は不十分であることが分かる。計算後、塗料が除去された廃パッケージアルミニウム合金２５％、アルミニウム−クロム合金２％、金属亜鉛４％およびアルミニウム−マグネシウム合金１％を溶融物に加え、よく撹拌する。加えた材料が完全に溶融した後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。調整されたアルミニウム溶融物成分と標準７０７５アルミニウム合金成分との比較を表６に示しており、そこでアルミニウム溶融物成分は、標準７０７５アルミニウム合金に関する要件を既に満たしている。
【００２６】
【表６】
0006930034.tif 000007
【００２７】
（５）濾過：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（６）精製および浄化：精製剤および脱ガス剤を加えることによってアルミニウム液体を精製し、精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を２回浄化する；
（７）鋳込み：不純物を精製および除去した後、７０７５アルミニウム合金インゴットを得るためにアルミニウム液体を鋳込む。
【００２８】
実施例４
廃航空機アルミニウム合金のリサイクルによる２０２４アルミニウム合金の生産
（１）前処理：廃航空機アルミニウム合金に、破砕、磁選による除鉄、浮選による重金属の除去、風簸によるポリマーおよび複合材料の除去、渦電流選別によるガラスの除去などを施す；
（２）溶錬：前処理された廃航空機アルミニウム合金を７５０℃の溶錬温度での完全溶融まで溶錬する；
（３）不純物除去：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、１０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（４）成分調整：不純物の除去後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。
【００２９】
標準２０２４アルミニウム合金中、成分調整剤としての廃アルミニウムポップトップ缶中、および「ＧＢ／Ｔ３１９０−２００８変形アルミニウムおよびアルミニウム合金成分」中の不純物除去時のアルミニウム溶融物中の成分を表７に示す。
【００３０】
【表７】
0006930034.tif 000008
【００３１】
アルミニウム合金溶融物成分と成分調整前の標準２０２４アルミニウム合金成分との比較により、Ｚｎの含有量は過剰である一方、Ｃｕの含有量は不十分であることが分かる。計算後、塗料が除去された廃アルミニウムポップトップ缶シート６５０％、アルミニウム−クロム合金１．５％、金属銅２３％およびアルミニウム−マグネシウム合金１０％を溶融物に加え、よく撹拌する。加えた材料が完全に溶融した後、成分分析のためにアルミニウム溶融物の異なる部分から２つのサンプルを採取する。調整されたアルミニウム溶融物成分と標準２０２４アルミニウム合金成分との比較を表８に示しており、そこでアルミニウム溶融物成分は、標準２０２４アルミニウム合金に関する要件を既に満たしている。
【００３２】
【表８】
0006930034.tif 000009
【００３３】
（５）濾過：アルミニウム液体中で溶融していない不純物を分離するために、２０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を浄化する；
（６）精製および浄化：精製剤および脱ガス剤を加えることによってアルミニウム液体を精製し、精製されたアルミニウム液体をある期間放置し、次いで、アルミニウム液体中で溶融していない物質を分離するために、それぞれ４０ｐｐｉおよび６０ｐｐｉの細孔径を有する発泡セラミック濾板を使用してアルミニウム液体を２回浄化する；
（７）鋳込み：不純物を精製および除去した後、２０２４アルミニウム合金インゴットを得るためにアルミニウム液体を鋳込む。
【図１】
0006930034.tif 000010