2022.9.27 JST新技術説明会

廃乾電池を用いた廉価なアルミニウム合金用Mg濃度調整剤（地独）北海道立総合研究機構
産業技術環境研究本部

髙橋英徳

道総研 産業技術環境研究本部 工業試験場 http://www.hro.or.jp/list/industrial/research/iri/1

本研究開発の概要

ミツモアHPより回収された廃乾電池リサイクルしたアルミニウム精製した酸化物(電池滓(でんちさい) 開発した製品(Mg濃度調整剤)
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研究の背景1

アルミ製品

アルミスクラップ

北海道型アルミニウムリサイクルシステムの構築

リサイクルしたアルミリサイクル工程

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研究の背景2
目的・アルミニウムスクラップ材の、簡便で低コストなリサイクル方法の開発
・北海道発の新しいアルミニウムリサイクル技術の開発
現状
・国内のリサイクル技術は既に確立している
・大規模な装置、複雑な工程→北海道的ではない・「薄める」は簡単→スクラップ材が制限される
・北海道のスクラップ→製鋼用脱酸材
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目的のアルミニウムリサイクルは….

アルミニウムスクラップ材をダイカスト用合金（ADC12）に適用する(ベース材)
アルミスクラップ

鋳塊(ADC12)

ダイカスト製品(株)アーレスティHPよりマグネシウム濃度の制御が必要
・0.3%以下→キビシイ制限！・従来のMg調整方法は高コスト・廉価マグネシウム低減材の開発
廃棄物(廃乾電池)の利用
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従来技術の問題点
従来のMg濃度低減剤(フラックス)
フラックス＝各種試薬品の混合フッ化物
塩化物 (薬品) その他
(薬品)
(薬品)

アルミ溶湯への添加
フラックス添加有害ガス
発生

Mg含有フラックスの除去

攪拌・保持粉末(製品)

アルミ溶湯

溶湯中Mgがフラックスと反応・吸着して溶湯表面に浮上・薬品の混合物なので高価(¥300/kg)
・各種薬品の混合物→高価格(￥200/kg)
・溶湯投入時に塩素、フッ素ガス が発生するために環境負荷大・高温のアルミニウム溶湯に投入するとガス(塩素系、フッ素系)が発生する
・塩素ガス、フッ素ガス処理コスト、および装置の腐食対策によるコスト増 →腐食性ガスのために排煙設備が必要
道総研 産業技術環境研究本部 工業試験場 http://www.hro.or.jp/list/industrial/research/iri/6本研究による新しいMg濃度調整剤(フラックス)
廃乾電池処理方法

・全国的に発生回収された廃乾電池
ロータリー
ファーネス

焼成・粉砕・精製粉末(製品)
焼成炉(ロータリ－キルン) 野村興産(株)ホームページより

本製品の特徴・廃乾電池を焼成後、精製した酸化物
・廃棄物活用なので廉価(＜¥50/kg)
・酸化物なので有害ガスは発生せず環境に優しい
・ガス処理、装置メンテ経費を圧縮できる

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廃乾電池から精製した酸化物(電池滓)
野村興産（株）イトムカ鉱業所
●

●

廃乾電池
49,000 トン/年(2009)
電池工業会会員調べ

・国内では野村興産(株) 廃乾電池由来酸化物粉末と他１社で処理

電池滓(でんちさい)とは？
→使用済みの廃乾電池から鉄(表皮)などの有価金属を除去した残さ
MnO2 42 wt%, ZnO 40wt%,Fe2O3 3wt%
SiO2 14.1wt%, K2O 0.6wt%, Al2O3 0.3wt%

Mg低減反応機構 ZnMn2O4 ＋ Mg→MgMn2O4 + Zn
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開発品のMg低減性能の比較
0.5

溶湯中Mg量(wt%)

0.40.3

市販品相当の脱Mg性能を有している0.20.10

受け入れ材 市販品
溶湯ADC12(0.5%Mg) 150g

試作品

溶湯温度 800℃、2hr保持 30分ごとに攪拌

道総研 産業技術環境研究本部 工業試験場 http://www.hro.or.jp/list/industrial/research/iri/9溶湯中Mg濃度と酸化物重量の関係
5.0
AC7A
4.0

ADC12

3.0
2.0

1.0
0.00204060
粒子添加量(g)80100

溶湯 AC7A(5%Mg)、ADC12(0.5%Mg) 150g 溶湯温度 800℃、2hr保持 30分ごとに攪拌
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10アルミリサイクル現場での実証試験
溶湯量：２０t

フラックスの投入

フラックスの撹拌
溶湯表面に投入されたフラックス

フラックスの撹拌

フラックスの撹拌11

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フラックスの撹拌フラックスの撹拌

溶湯中Mgがフラックスと反応・吸着して溶湯表面に浮上浮上したフラックスを除去＝Mg除去

フラックスの投入
溶湯上のフラックスフラックス除去(除滓)

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12実用化における問題点
操業現場では脱Mg性能が得られない十分に反応していない→溶湯温度と攪拌・添加温度が想定温度(760℃)よりも低い
ex.740℃
・添加量が多い(添加倍率が高い)
Mg量の約8倍→10~12倍→塩化物の添加で改善→塩素ガス発生など現行品に近づく
・溶湯と十分に攪拌されていない →添加方法を工夫する
ランス

キャリアガス(Ar)

フラックス

アルミ溶湯

インジェクションフラック
ス(IF)法○溶湯と十分に攪拌される
×大量添加には不向き

現行法(表面投げ込み法)○添加が容易×溶湯全体の攪拌が困難

フラックス添加(IF法)道総研 産業技術環境研究本部 工業試験場 http://www.hro.or.jp/list/industrial/research/iri/

現場でのフラックス撹拌
13現状における改善方法
改善方法

フラックス補充剤として用いる→市販品に所定の割合で混ぜて添加する

・反応性の高い市販品(溶湯温度に適合)が起点となり、開発品の反応を促進する
・既製品の50%を置換→50％コストダウン

混合フラックス（市販品＋開発品)

溶湯表面に投入したフラックス

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企業様への期待• アルミニウム用フラックスは、使用する企業ごとに使用条件(温度など)が異なるため、製造条件に合った製品仕様が必要である。そのためには、現場で試用して頂き、必要な条件などの明確化にご協力頂きたい。

開発したMg濃度調整用フラックス

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本技術に関する知的財産権
発明１

特許5034103号

アルミニウム回収用ペレット又は粒状材料、同ペレット又は粒状材料の製造方法
及びアルミニウムの回収方法• 出願人：北海道立総合研究機構
発明者：高橋英徳

発明2

特許5223177号

アルミニウム回収用材料、同材料の製造方法及びアルミニウムの回収方法
・ 出願人：北海道立総合研究機構 発明者 ：高橋英徳
発明3

特許5572887号

アルミニウム合金溶湯用マグネシウム濃度調整剤及びそれを用いたマグネシウム濃度調整方法
・ 出願人：北海道立総合研究機構

発明者 ：高橋英徳ほか

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お問い合わせ先

北海道立総合研究機構
研究事業部 知的財産グループ
ＴＥＬ：０１１－７４７－２８０６

ＦＡＸ：０１１－７４７－０２１１
E-mail：hq-ip@hro.or.jp
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