[发明专利]铝精制装置和铝精制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝精制装置及铝精制方法。

背景技术

在专利文献1等中公开了利用偏析凝固法的铝精制方法。专利文献1所公开的精制方法是对含有Fe、Si、包晶系元素及其它不可避免含有的元素作为杂质的铝或铝合金(以下，称为“原料铝”)进行精制的方法，其包括：局部冷却过程，在该局部冷却过程中，将收容有熔液的容器的上部附近局部地冷却来使铝的初晶粒子析出；结晶成长过程，在该结晶成长过程中，将在容器内表面上析出的初晶粒子剥落来使其沉积到容器下部，并且将沉积后的初晶粒子的堆积物压实来使铝的晶体成长；以及金属熔液排出过程，在该金属熔液排出过程中，将含有杂质的熔液从容器排出。

此外，在专利文献1中公开了如下精制装置，以作为能进行上述精制方法的精制装置，其中，上述精制装置包括：有底的容器，该有底的容器对原料铝的熔液进行收容；加热元件，该加热元件对容器加热；冷却元件，该冷却元件将容器的内表面的一部分(以下称为“析晶面”。)进行冷却；以及初晶剥离元件，该初晶剥离元件使在析晶面上析出的初晶粒子剥离。冷却元件包括与容器的外表面接触的管道和使冷却用气体在管道中流动的冷却用设备(鼓风机等)，通过利用在管道内流动的冷却用气体夺取管壁的热量，来对容器的一部分进行冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002－155322号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在这种铝精制方法中，由于在对析晶面进行冷却的同时，需要对容器的适当部位进行加热，以避免在容器的上部等处发生熔液的凝固，因此，在将析晶面冷却到低于初晶点的温度之前，需要耗费时间。

此外，在这种铝精制方法中，从底部及侧面对堆积物进行加热，并根据堆积物的高度位置来进行适当的温度调节。若堆积物的上端远离析晶面很多，则对堆积物进行加热的影响便无法波及到析晶面，但是若堆积物(铝结晶)的厚度增加，而使再次熔融的位置(加热位置)靠近析晶面，则析晶面的温度很难降低，并且由于低于初晶点的区域变窄，因此，存在析晶量减少的可能性。

根据专利文献1的精制装置或精制方法，虽然能够获得高纯度的铝，但是由于没有采取用于解决上述问题的对策，因此，存在导致精制时间冗长及成品率变差的可能性。

基于这样的观点，本发明的技术问题在于提供一种能够实现缩短精制时间及提高成品率的铝精制装置和铝精制方法。

解决技术问题所采用的技术方案

解决上述技术问题的本发明的铝精制装置包括：有底的容器，该有底的容器对原料铝的熔液进行收容；加热元件，该加热元件对上述容器进行加热；冷却元件，该冷却元件对上述容器的一部分进行冷却；以及初晶剥离元件，该初晶剥离元件使在上述容器的内表面上析出的初晶粒子剥离，其特征是，上述冷却元件具有供冷却用气体流动的气体流路，上述气体流路形成于沿上述容器的外表面配置的环状流路部的内侧，上述环状流路部具有与上述容器的外表面相对的至少一个直接冷却用开口。

在本发明的铝精制装置中，由于容器的外表面经由设于环状流路部的直接冷却用开口而暴露于气体流路，因此，冷却用气体直接与容器的外表面接触。也就是说，根据本发明，能够经由直接冷却用开口直接夺取容器的热量，因此，与没有设置直接冷却用开口的情况相比，能够提高冷却效率，进而能够缩短将容器的内表面的一部分(以下，称为“析晶面”)冷却至低于初晶点的温度所需的时间(至初晶粒子析出之前的时间)。此外，若冷却效率提高，则即便在对环状流路部附近进行加热的情况下，析晶面的温度也不容易上升(作为低于初晶点的区域不容易变窄)，因此析晶量不容易减少。

由于冷却用气体的温度随着朝向气体流路的下游侧而上升，因此，冷却效率在气体流路的上游侧与下游侧处会产生差异，存在使析晶量发生偏集的可能性。在希望减小析晶量的偏集的情况下，最好将上述气体流路划分成沿上下方向排列的多个分割流路，在一个上述分割流路与和该一个分割流路相邻的其它的上述分割流路中，冷却用气体的流动方向相反。若是这样，由于析晶面的温度的偏差变小，因此，不容易发生析晶量的偏集。

另外，若使最上层及最下层的上述分割流路与上述直接冷却用开口连通，则在析晶面的上缘部及下缘部处也能够提高冷却效率，但另一方面，存在使加热元件所受到的负荷增大可能性。在这种情况下，最好使上述直接冷却用开口与最上层及最下层的上述分割流路之外的上述分割流路连通。若是这样，由于接近环状流路部的区域内的温度的降低会受到抑制，因此，能够减小加热元件所受到的负荷。