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JP2003147447A - 金属溶融物を蒸留するための装置 - Google Patents

金属溶融物を蒸留するための装置

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Publication number
JP2003147447A
JP2003147447A JP2002227476A JP2002227476A JP2003147447A JP 2003147447 A JP2003147447 A JP 2003147447A JP 2002227476 A JP2002227476 A JP 2002227476A JP 2002227476 A JP2002227476 A JP 2002227476A JP 2003147447 A JP2003147447 A JP 2003147447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing part
metal vapor
vacuum
metal
shaped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002227476A
Other languages
English (en)
Inventor
Ivaylo Popov
ポポフ イファイロ
Hans-Juergen Kemmer
ケマー ハンス−ユルゲン
Harald Scholz
ショルツ ハラルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALD Vacuum Technologies GmbH
Original Assignee
ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ALD Vacuum Technologies GmbH filed Critical ALD Vacuum Technologies GmbH
Publication of JP2003147447A publication Critical patent/JP2003147447A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001—Dry processes
    • C22B7/003—Dry processes only remelting, e.g. of chips, borings, turnings; apparatus used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/04—Obtaining zinc by distilling
    • C22B19/12—Obtaining zinc by distilling in crucible furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属を蒸留する装置であって、主として
２部分から成る真空がま、真空がまの下部ケーシング部
分（３）内に配置された溶融坩堝（５）、溶融坩堝
（５）を取囲む加熱スパイラル（４）、真空がま（２）
の上部ケーシング（６）内に保持されたハット状の金属
蒸気凝縮器（８）、溶融坩堝（５）と金属蒸気凝縮器
（８）との間に配置された滴下トラフ（１０）とから成
る形式のものを改良し、合金構成部分の完全な分離が可
能でかつ装置が構造的に簡単にかつできるだけ万能的に
使用できるようにすること。 【解決手段】 金属蒸気凝縮器（８）の上側にて上部ケ
ーシング部分（６）の開口（１５）内に、フィルタエレ
メント（１６）と該フィルタエレメント（１６）を貫通
する、フィーラ（２０）を備えた金属蒸気温度測定エレ
メント（１９）とが設けられており、フィルタエレメン
ト（１６）を取囲むフィルタコップ（１７）とコイル後
室（２２）と上部ケーシング部分（６）とのいずれもが
別個の個有の真空導管（１８，２３，２５）を介し１つ
の真空源（７）に接続されていること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融金属を蒸留する
装置であって、加熱スパイラルによって取囲まれた溶融
坩堝を受容するための鉢形の下部ケーシング部分と、下
部ケーシング部分に圧密に結合可能なフード形の上部ケ
ーシング部分とを有する形式のものに関する。
【０００２】金属加工する工業企業においては常に、多
数の種々異なる合金金属を含む多量の材料残留物が発生
する。この場合、前記合金金属は大部分はわずかな又は
変化する混合比で材料に含まれている。経済的な理由か
らだけではなく前記材料残留物及び技術的な生産物は後
続加工に供給されることが必要である。この場合には合
金金属が異なる融点を有し、金属合金が融解する場合に
分解し、種々異なる温度で沸騰もしくは蒸発するという
事実が利用される。合金が例えば銅と亜鉛（黄銅）から
成っていると銅は１０８３℃で溶融しかつ銅と溶融した
亜鉛は４１９℃で溶融する。この場合、亜鉛は２０７℃
及び７６０ｍｍＱＳでその沸点に達する。したがって種
々の沸点を有する種々の金属の混合物は蒸留とそれに続
く凝縮によって互いに分離させられ、つまり再生させら
れる。
【０００３】加熱スパイラルと共に真空室内に配置され
た溶融坩堝から成る、溶融金属を蒸留しかつ凝縮するた
めの装置が既に提案されている。この場合には溶融坩堝
の上側に、溶融物から発生する金属蒸留を凝縮する装置
が設けられている。この形式の公知の装置はしかし、合
金に含まれた金属が完全に互いに分離できず、坩堝内に
残る金属、つまり最高の融点を有する金属が完全に純粋
な形で発生させられないという欠点を有している。
【０００４】さらに非鉄金属から成るスクラップ及び廃
棄物を溶解する装置であって、溶融坩堝を受容する炉、
坩堝を覆うフード、フードに接続された、溶解しようと
する被溶解物を貯蔵する貯蔵容器、供給装置及びフード
に接続された吸引装置を有する形式のものも公知である
（ＤＥ３３３７６５７Ｃ２号明細書）。この場合、フー
ドは被覆位置と側方の坩堝開放位置との間で走行可能で
ありかつ被覆位置にて有効になるシール装置がフードと
坩堝との間に設けられており、貯蔵容器が真空密に閉鎖
可能な回分貯蔵容器として構成され、フードと真空密に
結合されており、かつ吸引装置が真空ポンプを有してい
る。
【０００５】さらに例えば金属溶融物からの残留材料の
蒸発しやすい金属、亜鉛及び鉛を含む、それよりも揮発
性の低い金属、例えば銅を同時に分離する装置であっ
て、反応室と、上側の供給室と、該反応室と供給室とを
接続する垂直に延びる管とを有する反応器から成る形式
のものが公知である。この場合、反応室は酸素源に接続
されかつプラズマ発生器で加熱可能であり、供給室は導
管を介して、ガス排出口を備えた凝縮器と接続されかつ
回分供給量の被処理物を供給するためのロックゲートを
備えている（ＧＢ２２１０６２９Ａ号明細書）。管内へ
装入された被処理物はプラズマ発生器によって融解され
る。この場合、揮発性の構成部分は反応室から管内の被
処理物を通って供給室まで上昇し、そこで、装入された
被処理物の上側にクラウドを形成する。この場合、揮発
性の構成部分の一部は導管を介し凝縮器まで上昇する。
【０００６】さらに最後になるが、主として同種の金属
の蒸気から成る気体から金属を集める方法であって、ラ
バール（Ｌａｖａｌ）ノズルにて気体の断熱膨張を発生
させ、金属の蒸気がある圧力に膨張させられかつ該圧力
での金属の沸騰点よりも低い温度に低下させられるよう
に、流れのエンタルピーの損失に基づく運動エネルギ及
び流れの運動エネルギーへの変換が大きい流れを形成
し、流れが受容容器に受容された、金属蒸気と同種の溶
融金属浴に吹込まれる形式のものも公知である（ＥＰ１
２４６３５Ｂ１号明細書）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は合金構
成部分の完全な分離を可能にする装置を提供することで
ある。
【０００８】さらにこの装置は構造が簡単でかつできる
だけ万能に使用できるものにしたい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は下部ケー
シング部分と上部ケーシング部分とのいずれもが真空源
に接続可能であり、上部ケーシング部分が金属薄板切片
から形成された截頭円錐の形状の金属蒸気凝縮器を有
し、前記截頭円錐の溶融坩堝に向いた大きい方の基円に
よって形成された縁が、円形リング又はトーラス形の滴
下トラフは滴下シェルの上側にあり、球状シェル形又は
截頭円錐形の金属蒸気衝突エレメントが、金属蒸気凝縮
器の截頭円錐状の外套面の焦点の近くに配置されてお
り、金属蒸気衝突エレメントの外套面が金属蒸気凝縮器
の内面に対しわずかな間隔をおいて延びていることによ
って解決された。
【００１０】有利には金属蒸気凝縮器は溶融坩堝に向い
た下縁に、金属薄板切片に不動に結合された円筒形のリ
ングの形をした滴下縁を備えている。該リングの溶融坩
堝に向いた縁部分はわずかに滴下トラフ内へ侵入し、滴
下トラフの半径方向外側の壁部分と一緒に、ラビリンス
シールを形成している。
【００１１】フード形状のケーシング部分の上端には有
利には１つの開口が設けられ、該開口内にフィルタエレ
メントが挿入されている。この場合、フィルタエレメン
トを通過するガス又は蒸気は上部ケーシング部分の上に
載着されたフィルタコップ内へ侵入する。このフィルタ
コップは第１の真空導管を介し真空源に接続されてい
る。
【００１２】本発明のさらなる詳細と特徴は請求の範囲
の各請求項に特徴として記載されている。
【００１３】本発明には種々の実施例で実現可能であ
り、その１つが添付図面に純概略に示されている。
【００１４】
【実施例】当該装置は主として、上縁に不動に配置され
たカラー３０を有する下部ケーシング部分３と、下縁に
フランジ３１を有する上部ケーシング部分６と、下部ケ
ーシング部分３内に配置された溶融坩堝５と、溶融坩堝
５を取囲み、電気的な導体３２，３３を有する加熱スパ
イラル４と、上部ケーシング部分６内に保持され、上に
載置された滴下トラフ１０を有する内リング１４と、滴
下トラフ１０の上側に配置され、外面に固定された冷却
／加熱管スパイラル２７を有する金属蒸気凝縮器８と、
上部ケーシング部分６の開口の上に載設された、フィル
タエレメント１６とフィルタエレメント１６を貫くフィ
ーラ２０を備えた金属蒸気温度測定エレメント１９を有
するフィルタコップ１７と、ハット状の金属蒸気凝縮器
８内へ突入する金属蒸気衝突エレメント１１と、分岐導
管１８，２３を介して真空がま３，６に接続された真空
源７とから構成されている。
【００１５】蒸留しようとする溶融金属２９は加熱スパ
イラル４によって加熱され、溶融坩堝５内にある合金の
最初に沸騰する金属が蒸気の形態で凝縮室３４へ侵入し
かつハット状の金属蒸気凝縮器の内周面に凝縮し、次い
で該内周面に沿って下方へ流れ、最終的に滴下トラフ１
０へ集められる。他の蒸気、特に合金２９に含有されて
いた添加物質又は不純物は金属蒸気衝突エレメント１１
によりリングギャップ３６と開口１５とを介しフィルタ
エレメント１６に導かれ、そこで捕集される。この記述
した蒸発プロセスの前提条件は２部分から成る真空がま
２の内室を所定の圧力が支配しており、したがって全部
で３つの真空導管１８，２３，２５が該真空導管１８，
２３，２５内へ接続された弁２４，２６，２８と共に設
けられ、該弁２４，２６，２８を介して真空がま２の個
々の区分の圧力が調節可能であることである。圧力の調
節は、調整器３５を介し、装置の種々の個所に取付けら
れ、圧力も温度記録できる測定フィーラ３７，３８，３
９に関連して行なわれる。溶融金属２９を蒸留するため
にはこれは過熱される。この場合には同時に溶融坩堝５
の上側を支配している大気の圧力の減圧が行なわれる。
金属蒸気凝縮器８の作業温度は溶融金属２９の組成と達
成された凝縮凝集状態に関連して決定され、しかも個々
の蒸留行程において異ってかつそのつどの溶融／凝縮温
度に応じて決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の１実施例を概略的に示した図。
【符号の説明】
２ 真空がま ３ 下部ケーシング部分 ４ 加熱スパイラル ５ 溶融坩堝 ６ 上部ケーシング部分 ７ 真空源 ８ 金属蒸気凝縮器 ９ 下縁 １０ 滴下トラフ １１ 金属蒸気衝突エレメント １２ 円筒リング １３ 縁部分 １４ 内リング １５ 開口 １６ フィルタエレメント １７ フィルタコップ １８ 第１の真空導管 １９ 金属蒸気温度測定エレメント ２０ フィーラ ２１ フィーラアーム ２２ コイル後室 ２３ 第２の真空導管 ２４ 真空弁 ２５ 第３の真空導管 ２６ 弁 ２７ 冷却／加熱スパイラル ２８ 弁 ２９ 溶融金属 ３０ カラー ３１ フランジ ３２ 電気的な導体 ３３ 電気的な導体 ３４ 凝縮室 ３５ 調整器 ３６ リングキャップ ３７ 測定フィーラ ３８ 測定フィーラ ３９ 測定フィーラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｆ２７Ｄ 7/06 Ｂ 11/02 11/02 Ｂ 21/00 21/00 Ａ // Ｃ２２Ｂ 13/02 Ｃ２２Ｂ 13/02 15/00 １０３ 15/00 １０３ 19/12 19/12 (72)発明者 イファイロ ポポフ ドイツ連邦共和国 ハーナウ フリードリ ッヒ−シュネルバッハー−シュトラーセ 22 (72)発明者 ハンス−ユルゲン ケマー ドイツ連邦共和国 レーダーマルク アル ベルト−アインシュタイン−シュトラーセ １ (72)発明者 ハラルト ショルツ ドイツ連邦共和国 ローデンバッハ アル ベルト−アインシュタイン−シュトラーセ ２ Ｆターム(参考） 4K001 BA22 DA07 EA01 GA15 GB11 4K046 AA02 BA02 CA06 CB11 CC01 CD03 DA03 HA03 4K056 AA02 BA03 BA04 BB06 CA04 FA08 FA12 4K063 AA12 AA16 BA03 CA03 DA24 DA32 EA06 FA03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属溶融物を蒸留するための装置であっ
    て、加熱スパイラル（４）によって取囲まれた溶融坩堝
    （５）を受容するための鉢形の下部ケーシング部分
    （３）と、下部ケーシング部分（３）に圧密に結合可能
    なフード形の上部ケーシング部分（６）とを有し、下部
    ケーシング部分も上部ケーシング部分も真空源（７）に
    接続されており、上部ケーシング部分が金属薄板切片か
    ら形成された截頭円錐の形をした金属蒸気凝縮器（８）
    を有しており、該金属蒸気凝縮器（８）の、溶融坩堝に
    向いた、大きい方の基円によって形成された下方縁部
    （９）が円形又はトーラス形の滴下トラフ（１０）又は
    滴下シェルのすぐ上側に位置し、該滴下トラフ（１０）
    又は滴下シェルの垂直に延びる回転軸（Ｒ）が截頭円錐
    形の金属蒸気凝縮器（８）の回転軸と合致しており、球
    シェル形又は截頭円錐形の金属蒸気衝突エレメント（１
    １）が金属蒸気凝縮器の上方部分にて、金属蒸気凝縮器
    の截頭円錐形の套面の焦点の近くに配置されており、前
    記金属蒸気衝突エレメント（１１）の套面が金属蒸気凝
    縮器（８）の内面に対しわずかな間隔（ａ）で延設され
    ていることを特徴とする、金属溶融を蒸留するための装
    置。
  2. 【請求項２】 金属蒸気凝縮器（８）が溶融坩堝（５）
    に向いた下方縁部（９）に、金属薄板切片と不動に結合
    された円筒形のリング（１２）の形をした滴下縁を備え
    ており、該滴下縁の溶融坩堝に向いた縁部分（１３）が
    わずかな寸法（ｂ）だけ滴下トラフ（１０）内に侵入
    し、滴下トラフの半径方向外側の壁部分と一緒になって
    ラビリンスシールを形成している、請求項１記載の装
    置。
  3. 【請求項３】 滴下トラフ（１０）が耐火性の材料から
    成るほぼ円形リング状の内リング（１４）の上に載って
    おり、該内リング（１４）自体がフード形の上部ケーシ
    ング部分（６）によって保持されている、請求項１又は
    ２記載の装置。
  4. 【請求項４】 フード形のケーシング部分（６）の上方
    端部に開口（１５）が設けられており、該開口（１５）
    にフィルタ部材（１６）が挿入されており、この場合、
    フィルタ部材（１６）を通過するガス又は蒸気が上部ケ
    ーシング部分（６）の上に坐着したフィルタコップ（１
    ７）に侵入し、このフィルタコップ（１７）が第１の真
    空導管（１８）を介し真空源に接続されている、請求項
    １から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 上部のフード形のケーシング部分又はフ
    ィルタコップ（１７）に金属蒸気温度測定エレメント
    （１９）が配置され、該金属蒸気温度測定エレメントの
    フィーラ（２０）が金属蒸気衝突エレメント（１１）に
    より取囲まれた室（２１）内まで延び込んでいる、請求
    項１から４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 鉢形の下方のケーシング部分（３）と加
    熱スパイラル（４）との間の空間（２２）が第２の真空
    導管（２３）を介し真空源（７）に接続され、この場
    合、第２の真空導管（２３）に真空弁（２４）が接続さ
    れている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 上方のフード形のケーシング部分（６）
    が第３の真空導管（２５）と接続され、該真空導管（２
    ５）が金属蒸気凝縮器（８）の下方縁部（９）の領域で
    上方のケーシング部分（６）に開口しており、真空源
    （７）に接続された第３の真空源（７）に接続された第
    ３の真空導管（２５）に遮断機構又は弁（２６）が接続
    されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 金属蒸気凝縮器（８）の金属薄板切片の
    外側の套面が冷却又は加熱導管スパイラル（２７）を備
    えている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装
    置。
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