JP3745996B2

JP3745996B2 - Processing method of aluminum ash

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Publication number: JP3745996B2
Application number: JP2001288452A
Authority: JP
Inventors: 孝治竹内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003096523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム，アルミニウム合金の溶解精錬時に発生した溶解滓を精錬して後に生じる残灰を再処理してアルミニウム合金を回収する、アルミニウム残灰の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムおよびアルミニウム合金を溶解精錬する際には、酸化アルミニウムを主体とする溶解滓が発生し、これに含まれる金属アルミニウムを回収することは周知である。しかしながら、金属アルミニウムを回収した後の滓には未だ３０重量％以上の金属アルミニウム分が含有されているので、さらにこれを回収する処理がなされ、その後に残ったものがアルミニウム残灰と称されている。
【０００３】
このアルミニウム残灰には、また、５〜１４％程度の金属アルミニウム分が含まれている。この金属アルミニウム分をさらに回収することは、現在において経済的に困難であると認識されている。したがって、このアルミニウム残灰は最終的な滓となって産業廃棄物として処理されているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのアルミニウム残灰は、一般に１ｍｍ以下の粉粒で、しかも５０μｍ以下の微粉が６５重量％余含まれているので、取扱上飛散しやすく、運搬・廃棄などの作業が困難で、微粉の飛散を防止するために散水すると、残灰中に含有している窒化アルミニウムなどの化合態窒素成分が分解してアンモニアを発生し、このアンモニアガスによる悪臭が放散されて二次公害を起すという問題がある。また、アルミニウム残灰は、含有する金属アルミニウムが水と反応して水素ガスが発生する、というような問題点もあり、安易に産業廃棄物として埋め立て処理することもできない。このようなことから、処理費用も高騰し、アルミニウム業界としては深刻な問題に直面しているのが現状である。
【０００５】
このような状況に鑑みてアルミニウム滓を利用してアルミニウム−シリコン合金を生成させ、有効利用を図る試みが特開平６−１４５８３６号公報によって開示されている。この公報にてはアルミニウム滓のブリケット成型品と、塊状のケイ石と塊状の無煙炭とを電気炉に入れ、溶融還元反応によりアルミニウム−シリコン合金を生成させるアルミニウム滓を利用した合金の製法が記載されている。そして、この製法によれば、産業廃棄物であるアルミニウム滓を有効利用してアルミニウム合金を得ることができる旨記載されている。
【０００６】
しかしながら、前記先行技術のアルミニウム滓からの合金の製法によると、アルミニウム滓をブリケット成型する必要があり、添加するケイ石や無煙炭についても塊状物を選んで使用することになり、その分原料コストが高くなるという問題点がある。
【０００７】
このほかに、この種材料を電気炉で還元処理するには、外気と遮断状態で取扱うことになり溶解時に発生するガスの処理が必要となる。しかしながら、前記先行技術にあっては、還元処理に際して発生する排ガス処理などそれら附帯処理についての解決がなされておらず、未だ実用化するには多くの問題点を有するものである。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、アルミニウム残灰を合理的に処理してアルミニウム合金を回収することができる実用性の高い、アルミニウム残灰の処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、第１発明によるアルミニウム残灰の処理方法は、
粉体状のアルミニウム残灰および炭素成分材とケイ石とを還元炉内の溶湯上に近接させて供給して、アーク放電により溶解還元させてアルミニウム−シリコン合金を生成させ、その合金溶湯を直接もしくは保持炉を介して固形体に鋳造させ、前記還元炉で発生するガスを冷却塔に導いて冷却するとともに気化金属成分を冷却捕集して回収し、排ガスに同伴する微粉を除塵工程によって分離して粉体で回収することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、まず粉末状のアルミニウム残灰とケイ石に石炭粉やコークスなどの炭素成分材（還元炭素材）を加えてコンベアなどによって還元炉内に送り込み、炉内の溶湯上に近接した位置で投入するようにして溶解還元させる。こうすると、粉体状のアルミニウム残灰を効果的に溶湯内に投入できるので、溶解速度を高めることができる。この還元炉で投入したアルミニウム残灰とケイ石を溶解させて生成されるアルミニウム−シリコン合金は、還元炉から別途設置の保持炉に取出して溶湯状態を保持させ、所要量ずつ取出して所要寸法の固形体に鋳造させる。一方還元炉では投入資材の溶解に際して発生するガスをダクトによって冷却塔に導き、この冷却塔において熱交換を行わせ、ガス中に含まれる金属成分を固化させ、この固化した金属成分をそのまま保持炉内に送り込んでその保持炉内で保持されている前記溶湯中に投入し、溶解させる。なお、冷却塔において冷却処理された排ガスはさらに除塵装置に導入して、前記冷却塔で捕集できなかった同伴微粒を分級・捕集して粉末状で回収し、除塵された排ガスは無害状態で放散される。
【００１１】
本発明によれば、アルミニウム残灰を特別な加工を施すことなくケイ石と還元炭素材を加えて溶解還元するとともに、発生ガスを冷却処理してガス中に気散した金属成分を回収し、かつ冷却されたガスを除塵処理して大気中に放散させる際に捕集した金属成分を粉体状で回収でき、溶解還元されて得られた溶湯は鋳造して、アルミニウム−シリコン合金の固形体として製品にでき、粉末状で回収されたものは、そのままあるいは加工して固形の製品にすることができる。こうすることで、廃棄処分が困難であるアルミニウム残灰の大部分を金属合金として再生処理することが可能になり、産業的効果を高めることができる。
【００１２】
また、第２発明によるアルミニウム残灰の処理方法は、粉体状のアルミニウム残灰および炭素成分材とケイ石とを還元炉内の溶湯中にランスパイプにより不活性ガスとともに圧入供給して、アーク放電により溶解還元させてアルミニウム−シリコン合金を生成させ、その合金溶湯を直接もしくは保持炉を介して取出して固形体に鋳造させ、前記還元炉で発生するガスを冷却塔に導いて冷却するとともに気化金属成分を冷却捕集して回収し、排ガスに同伴する微粉を除塵工程によって分離して粉体で回収することを特徴とするものである。
【００１３】
この第２発明によれば、前記第１発明における還元炉へのアルミニウム残灰と炭素還元材およびケイ石の供給を、ランスパイプを用いて炉内の溶湯中に噴き込むようにして、直接的に溶解させる方式を採用するので、その溶解速度を高めることができる。また、粉体であるアルミニウム残灰が炉内に飛散する現象をなくして有効に処理することができる。なお、噴き込みに用いられる窒素ガスは、不活性であるから他の物質を生成することなく目的を達成できる。
【００１４】
前記第１発明または第２発明において、還元炉で発生する排ガスを導入して冷却処理する冷却塔では、塔内部に水冷構造のエレメントを配置して、この水冷エレメントによって固形化する金属浮遊物を分離して前記保持炉に送入できるようにするのがよい（第３発明）。こうすることで、還元炉で発生する高温の排ガスを冷却して次の除塵工程に送る操作をする際に、その高温ガス中に蒸散している溶解されたアルミニウム−シリコン合金を水冷エレメントに接触させて凝固させ、その凝固した金属を集めて保持炉に戻して溶湯中に流入させるようにすることで、排ガスの冷却と金属の回収を併せて効率よく行うことができる。
【００１５】
さらに、前記第１発明または第２発明において、排ガスの除塵工程では、まず排ガスをサイクロン分級手段により同伴する金属固形粒子を分離して、その後にフィルターによって除塵し、清浄化された排ガスを大気放散させ、分離された金属成分粒子を集めて回収するのがよい（第４発明）。また、前記除塵工程で捕集して回収された金属成分粒子はプレス加工して固形にするのが好ましい（第５発明）。このようにすることで、還元炉で発生する排ガスの終末処理で金属成分の粒子を捕集して回収し、この回収物である前記アルミニウム合金の粉状物を、プレス加工することで固形物にして、製鋼助剤として製品化することができ、排ガスの浄化と回収製品化を併せて行え経済性を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、第１発明によるアルミニウム残灰の処理方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１には、第１発明によるアルミニウム残灰の処理方法を実施する概要図が示されている。
【００１８】
このアルミニウム残灰を処理する実施の形態は、図１に示されるように、処理されるアルミニウム残灰Ａは、カーボン電極２を備えて閉鎖構造に形成される還元炉１に、炭素還元材Ｃおよびケイ石Ｂを混合して、予め溶解されて炉床部に貯留されている溶湯４上面に近い位置の供給口３へ、例えばスクリューコンベア５によって供給され、カーボン電極２からのアークによって加熱溶解される。この還元炉１では、被処理材料がバッチ式で供給される時以外は、外部からの作業操作のための開口部をすべて閉鎖して溶解作業が行われる。また、この還元炉１の上部には溶解時に発生するガスを排出させるガス出口６が設けられている。なお、前記アルミニウム残灰Ａなど被処理材を装入するに際して、溶湯４の上面に近い位置に装入するのは、飛散を抑えて溶融が速やかに行えるようにすることにある。
【００１９】
この還元炉１においては、アルミニウム残灰Ａにケイ石Ｂと、還元材Ｃとして無煙炭またはコークスの粉砕物を所要量加えて投入し、カーボン電極２に電流を印加して発生するアークにより炉内温度を２１００〜２３００℃程度に加熱して、前記投入アルミニウム残灰中の酸化アルミニウムを還元して金属アルミニウムを回収溶解させ、同時に供給したケイ石の主成分であるケイ素と結合させてアルミニウム−シリコン合金を生成させる。
【００２０】
還元炉１においてアルミニウム残灰Ａおよびケイ石Ｂを溶解する際発生するガスは、その還元炉１の上部に設けられたガス出口６から水冷構造のダクト７によって冷却塔１０内に導かれ、冷却処理される。この冷却塔１０は、発生ガスの容量に見合った容積の空塔内に水冷エレメント１１として内部に冷水を供給される水冷ジャケット構造のものが配置され、運転中常時冷却水を供給してダクト７によって導入される排ガスと接触させて冷却するようにされている。この冷却塔１０内に導入される排ガスは、水冷エレメント１１と接触して冷却される際、その排ガス中に蒸散して移動する金属成分が凝固して前記金属合金の粒子ａとなって付着もしくは凝固し、その一部が遊離して落下し、塔内底部に集められる。また、前記水冷エレメント１１の表面に凝固して付着した金属合金の粒子ａは、適宜時間をおいてその水冷エレメント１１に振動を与え、付着状態から落下させる。なお、前記水冷エレメント１１は、その表面で６００℃以下の温度を保てるようにされるのが好ましい。
【００２１】
前記冷却塔１０の下部位置には、アルミニウム−シリコン合金を一時的に貯留する保持炉１５が設けられていて、前記還元炉１の炉底側部に設けられた溶湯取出し口８から導通管１３によって還元炉１で生成された溶湯４を受入れて１１００〜１３００℃に炉内温度を維持するようにして溶湯４を保持する。なお、還元炉１から保持炉１５への溶湯４の移動は落差によって流動できるように導通管１３が配設される。この保持炉１５にはカーボン電極（場合によっては重油バーナ１６）を設置して炉内の溶湯４を保持できるようにされている。そして、この保持炉１５の低側部には溶湯の取出し口１７が設けられ、溶湯４を取出して鋳型２０に注入することにより、アルミニウム−シリコン合金をインゴット３０として鋳造される。また、この保持炉１５には、金属アルミニウムとシリコンの投入部１８を備えておき、保持炉１５内に一時貯留される溶湯４の成分を調整するようにして、例えば金属シリコンが製造予定の含有量より低い場合に添加調整できるようにするのが好ましい。なお、前記還元炉１および保持炉１５の各溶湯取出し口８，１７には溶湯を取出す際に開口できるように開閉栓８ａ，１７ａが設けられて、溶湯の取出し時以外では閉鎖している。
【００２２】
一方、前記冷却塔１０は、その底部に開閉弁１２を設けて、この開閉弁１２を適宜時間置いて開閉することにより、冷却塔１０内部に溜まったガス中から凝固回収された金属成分（アルミニウム−シリコン合金の凝固材）を取り出して、直下の保持炉１５内に直接投入して還元炉１から送り込まれた溶湯４内で再溶解させる。
【００２３】
冷却塔１０にて冷却された排ガスは、さらに水冷ダクト７ａによってサイクロン２２に導かれ、このサイクロン２２によって分級されて排ガスに同伴した粒度の大きい凝固金属成分粒子ａ′がサイクロン２２底部から排出導管２３によって排出される。
【００２４】
サイクロン２２で分級されて粒度の大きい同伴粒子ａ′を除去された排ガスは、集塵装置２４（例えばバッグフィルター）に流入して微粒浮遊物を濾過して、清浄にされた排ガスを大気に放出させる。こうして冷却塔１０で冷却された排ガスは、以後順次浮遊同伴粒子ａ，ａ′を除去されて大気に放出されるまでに、さらに冷却されて低温になり、環境に影響を及ぼさない状態で大気放出されるので、支障を来たすことはない。
【００２５】
前記サイクロン２２で回収された粒子ａ′と、集塵装置２４において捕集されて濾過面から落とされた微粒子ａ″とは、導管２３，２５によってホッパー２６に集められる。この粒子ａ′，ａ″は、主にアルミニウム−シリコン合金の粒子であり、ホッパー２６から取出して周知の粉末プレス機２７により所要寸法の型でプレス成形され、固形物３１に仕上げられる。このプレス成形に際しては、有機物からなるバインダーを混入して固形を保持できるようにする。
【００２６】
この残灰処理方法で取り扱われるアルミニウム残灰の成分は、概ね下記表１に示されるようなものである。
【表１】

【００２７】
このようなアルミニウム残灰Ａを前述の処理方法によって処理し、アルミニウム−シリコン合金を生成させるについて、例えばアルミニウム残灰中にＡｌ_２Ｏ_３の含有量が５６％、金属アルミニウムが１４％のものである場合、下記表２に示すような割合で被処理材（アルミニウム残灰Ａ，ケイ石Ｂ，還元炭素材Ｃ）を装入することになる。なお、装入する還元炭素材Ｃは余裕量として約１０％程度増量するのが好ましい。
【表２】

【００２８】
こうしてアルミニウム残灰から金属アルミニウムを還元溶解して回収し、アルミニウム−シリコン合金として生成されたものは、保持炉１５から取出して鋳型２０でインゴット３０に鋳造されて製品となり、また、排ガスとともに蒸散した金属成分の粒子ａ′，ａ″を冷却工程で回収し、浮遊粒子は排ガス処理工程で粉末状にて回収して、固形化することで製品として取扱え、例えば製鋼助剤として提供することができる。
【００２９】
なお、還元炉１において溶解時に発生するアルミニウムおよびケイ素を除かれた残余の物質は滓となって、還元炉１の側壁に設けられた除滓口９から取出して冷却後廃棄物として処分される。この滓にはアルミニウムが含有しないので安定し、従来のアルミニウム残灰のような廃棄後における化学反応を伴う公害のおそれはない。
【００３０】
次に、図２には、第２発明によるアルミニウム残灰の処理方法を実施する概要図が示されている。
【００３１】
この実施の形態では、還元炉１Ａ内にアルミニウム残灰Ａ並びに還元材Ｃとケイ石Ｂを供給する手段として、ランスパイプ１４を用いて行うものであって、基本構成は前記実施形態の場合と同様である。したがって、還元炉１Ａへの被処理材の供給と処理について説明し、排ガス処理については説明を省略する。なお、前記実施形態と同一部分については、前記実施形態のものと同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
この実施形態では、還元炉１Ａの上部から炉床上に溜め込まれている溶湯４内に先端部を挿入してランスパイプ１４が配置され、カーボン電極２から放電されるアークによって炉内温度を２１００〜２３００℃に加熱して、前記ランスパイプ１４によって溶湯４中にアルミニウム残灰Ａとケイ石Ｂおよび炭素還元材Ｃを高圧の窒素にて吹込むようにする。
【００３３】
この実施の形態では、溶解されたアルミニウム−シリコン合金（溶湯）中に被処理材を押し込んで溶解還元させる方式であるので、主に粉体状のアルミニウム残灰Ａが炉内に飛散することがなく、かつ溶湯４内で迅速に反応して溶解還元される。したがって、収率を高め、処理時間を短縮することができ、ランニングコストを低減できることになる。こうして還元炉１Ａ内で生成されるアルミニウム−シリコン合金の溶湯４は、前記実施形態の場合と同様に保持炉１５を経由して送出されてインゴット３０に鋳造され、製品となる。また、発生する排ガスは前記冷却塔１５で冷却されて、同伴する金属成分を凝固させて前記保持炉１５に戻し、冷却された排ガスはサイクロン２２を通し、かつ集塵装置２４で濾過して大気放散させることについて前記実施形態と同様である。
【００３４】
上述のように、本発明によれば、従来処理困難であったアルミニウム残灰を、還元炉内でケイ石を添加して、アルミニウム−シリコン合金を生成させることにより、廃棄物として問題のある残留アルミニウムを有用性の高い合金として再生でき、アルミニウムが除去されて無害化された滓を廃棄物として終末処理することが可能になり、資源の活用に貢献できる。また、前記アルミニウム−シリコン合金は、これを生産するにあたって、一般に生産歩留まりが良くなかったものを収率良く得ることができるという効果も得られる。
【００３５】
上記説明では、還元炉にカーボン電極を使用することになっているが、これに代えてプラズマ電極を使用するようにしても良い。また、溶湯は保持炉に移して後にインゴットに鋳造する説明であるが、必要に応じて還元炉から取出してインゴットに鋳造することも任意なし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１発明によるアルミニウム残灰の処理方法を実施する概要図である。
【図２】図２は、第２発明によるアルミニウム残灰の処理方法を実施する概要図である。
【符号の説明】
１，１Ａ還元炉
２カーボン電極
３被処理材供給口
４溶湯
５スクリューコンベア
６排ガス出口
７，７ａ水冷ダクト
８，１７溶湯取出し口
１０冷却塔
１１水冷エレメント
１３溶湯の導通管
１４ランスパイプ
１５保持炉
１６重油バーナ
２０鋳型
２２サイクロン
２４集塵装置
２７粉末プレス機
３０インゴット
３１粉末の固形物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating aluminum residue ash, in which molten slag generated during melting and refining of aluminum and aluminum alloy is refined to reprocess residual ash and recover aluminum alloy.
[0002]
[Prior art]
When melting and refining aluminum and aluminum alloys, it is well known that molten soot mainly composed of aluminum oxide is generated and metal aluminum contained therein is recovered. However, since the soot after recovering the metal aluminum still contains 30% by weight or more of the metal aluminum, a process for recovering this is further performed, and what is left after that is called aluminum residue ash. Yes.
[0003]
The aluminum residual ash also contains about 5 to 14% metallic aluminum. It is now recognized that it is economically difficult to further recover this metallic aluminum content. Therefore, the present situation is that this aluminum residual ash is treated as industrial waste as a final soot.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the aluminum residual ash is generally 1 mm or less and contains 65% by weight of fine powder of 50 μm or less, so it is easy to scatter in handling and difficult to carry and dispose of. When water is sprayed to prevent scattering, compound nitrogen components such as aluminum nitride contained in the residual ash are decomposed to generate ammonia, and the bad smell caused by this ammonia gas is diffused, causing secondary pollution. There is. In addition, aluminum residual ash has a problem that metal aluminum contained reacts with water to generate hydrogen gas, and cannot easily be landfilled as industrial waste. For these reasons, the processing costs have also risen, and the aluminum industry is currently facing serious problems.
[0005]
In view of such a situation, Japanese Patent Laid-Open No. 6-145836 discloses an attempt to produce an aluminum-silicon alloy using aluminum soot and effectively use it. In this publication, a briquette molded product of an aluminum jar, and a method for producing an alloy using an aluminum jar in which an alumite and anthracite coal are put into an electric furnace and an aluminum-silicon alloy is produced by a smelting reduction reaction are described. ing. And it is described that according to this manufacturing method, an aluminum alloy can be obtained by effectively using the aluminum soot as industrial waste.
[0006]
However, according to the above-described prior art method for producing an alloy from an aluminum coffin, it is necessary to briquette the aluminum coffin, and it is necessary to select and use a lump for the added silica and anthracite, thereby reducing the raw material cost. There is a problem that it becomes high.
[0007]
In addition, in order to reduce this kind of material in an electric furnace, it is handled in a state of being shut off from the outside air, and it is necessary to treat the gas generated during melting. However, the prior art has not yet solved the incidental treatment such as exhaust gas treatment generated during the reduction treatment, and still has many problems for practical use.
[0008]
This invention is made | formed in view of such a condition, Comprising: The processing method of aluminum residual ash with high practicality which can process aluminum residual ash rationally and can collect | recover aluminum alloys is provided. It is for the purpose.
[0009]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the above-mentioned object, the method for treating aluminum residual ash according to the first invention comprises:
And powdered aluminum residual ash and carbon components material and quartzite is supplied in close proximity to the molten metal in the reducing furnace, dissolved reduced by arc discharge aluminum - silicon alloy to produce a directly the molten alloy Alternatively, it is cast into a solid body through a holding furnace, the gas generated in the reduction furnace is guided to the cooling tower and cooled, and the vaporized metal component is cooled and collected, and the fine powder accompanying the exhaust gas is separated by a dust removal process. And collected as powder.
[0010]
In the present invention, it fed to the reduction furnace, such as by a conveyor is first powdered aluminum residual ash and carbon components material such as coal powder or coke quartzite (reducing carbon material) was added and close on the molten metal in the furnace It is dissolved and reduced as it is put in place. In this way, it is possible to enhance the powdery aluminum residual ash can be effectively introduced into the molten metal Runode, the dissolution rate. The aluminum-silicon alloy produced by melting the aluminum ash and silica put into the reduction furnace is taken out from the reduction furnace into a separately installed holding furnace to maintain the molten metal state, and the required amount is taken out by the required amount. Cast into a solid body. On the other hand, in the reduction furnace, the gas generated when the input material is melted is guided to the cooling tower by a duct, heat exchange is performed in the cooling tower, the metal component contained in the gas is solidified, and the solidified metal component is maintained as it is. It is fed into the molten metal held in the holding furnace and melted. The exhaust gas cooled in the cooling tower is further introduced into a dust removing device, and the entrained fine particles that could not be collected in the cooling tower are classified and collected and recovered in a powder form. Dissipated in
[0011]
According to the present invention, aluminum residue ash is dissolved and reduced by adding silica and reduced carbon material without any special processing, and the generated gas components are recovered by cooling the generated gas and cooling it, The metal component collected when the cooled gas is dedusted and diffused into the atmosphere can be recovered in powder form, and the molten metal obtained by dissolution and reduction is cast into a solid body of an aluminum-silicon alloy. The product recovered in powder form can be used as it is or processed into a solid product. By doing so, it becomes possible to recycle most of the aluminum residual ash, which is difficult to dispose of, as a metal alloy, thereby enhancing the industrial effect.
[0012]
The processing method of an aluminum residual ash according to the second invention, by press-fitting provided with an inert gas by lance pipe and powdered aluminum residual ash and carbon components material and quartzite in melt reduction furnace, arc An aluminum-silicon alloy is produced by dissolution and reduction by electric discharge, and the molten alloy is taken out directly or through a holding furnace and cast into a solid body. The gas generated in the reduction furnace is led to a cooling tower to be cooled and vaporized. The metal component is cooled and collected, and the fine powder accompanying the exhaust gas is separated by a dust removal step and recovered as a powder.
[0013]
According to the second invention, the supply of the aluminum residual ash, the carbon reducing material, and the quartzite to the reduction furnace in the first invention is directly dissolved by injecting into the molten metal in the furnace using the lance pipe. Therefore, the dissolution rate can be increased. Further, it is possible to effectively treat the aluminum ash as a powder without the phenomenon of scattering into the furnace. In addition, since the nitrogen gas used for injection is inactive, the object can be achieved without generating other substances.
[0014]
In the first invention or the second invention, in the cooling tower for introducing and cooling the exhaust gas generated in the reduction furnace, an element having a water cooling structure is arranged inside the tower, and the metal suspended solids solidified by the water cooling element are disposed. It is preferable to separate it so that it can be fed into the holding furnace (third invention). In this way, when the high-temperature exhaust gas generated in the reduction furnace is cooled and sent to the next dust removal process, the molten aluminum-silicon alloy evaporated in the high-temperature gas is brought into contact with the water-cooled element. The solidified metal is collected, and the solidified metal is collected, returned to the holding furnace, and allowed to flow into the molten metal, whereby exhaust gas cooling and metal recovery can be performed efficiently.
[0015]
Further, in the first or second aspect of the invention, in the exhaust gas dust removal step, the solid metal particles accompanying the exhaust gas are first separated by the cyclone classification means, and then the dust is removed by a filter, and the purified exhaust gas is diffused into the atmosphere. The separated metal component particles are preferably collected and recovered (fourth invention). Moreover, it is preferable that the metal component particles collected and collected in the dust removal step are pressed to be solidified (the fifth invention). By doing so, the particles of the metal component are collected and recovered by the final treatment of the exhaust gas generated in the reduction furnace, and the powdered product of the aluminum alloy that is the recovered product is pressed to be a solid material Thus, it can be commercialized as a steelmaking aid, and the purification of exhaust gas and the production of a recovered product can be performed together to improve economic efficiency.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific embodiment of the method for treating aluminum residual ash according to the first invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic diagram for implementing the method for treating aluminum residual ash according to the first invention.
[0018]
As shown in FIG. 1, in the embodiment for treating the aluminum residue ash, the treated aluminum residue ash A is provided with a carbon reducing material C in a reduction furnace 1 having a carbon electrode 2 and formed in a closed structure. And the silica B are mixed, supplied to the supply port 3 near the upper surface of the molten metal 4 previously melted and stored in the hearth, for example, by the screw conveyor 5 and heated and melted by an arc from the carbon electrode 2 Is done. In the reduction furnace 1, the melting work is performed with all the openings for work operations from outside being closed except when the materials to be treated are supplied in a batch system. A gas outlet 6 is provided at the top of the reduction furnace 1 for discharging the gas generated during melting. In addition, when charging a to-be-processed material, such as said aluminum residue ash A, charging is carried out in the position close | similar to the upper surface of the molten metal 4 in order to suppress a scattering and to melt | dissolve rapidly.
[0019]
In this reducing furnace 1, silica stone B and a pulverized product of anthracite or coke as a reducing material C are added to aluminum residue ash A in a required amount, and an electric current is applied to the carbon electrode 2 to generate the inside of the furnace. The temperature is heated to about 2100 to 2300 ° C., the aluminum oxide in the residual aluminum ash is reduced to recover and dissolve the metal aluminum, and at the same time, the aluminum is combined with the silicon that is the main component of the supplied silica. An alloy is formed.
[0020]
The gas generated when the aluminum residual ash A and the quartzite B are dissolved in the reduction furnace 1 is introduced into the cooling tower 10 from the gas outlet 6 provided in the upper part of the reduction furnace 1 through the duct 7 having a water cooling structure. It is processed. The cooling tower 10 has a water-cooling jacket structure in which cold water is supplied as a water-cooling element 11 in an empty tower having a volume corresponding to the capacity of the generated gas. It is made to cool by making it contact with the exhaust gas introduce | transduced by this. When the exhaust gas introduced into the cooling tower 10 is cooled in contact with the water-cooling element 11, the metal component that evaporates and moves in the exhaust gas is solidified to become particles a of the metal alloy or It solidifies and part of it falls off and falls and is collected at the bottom of the tower. Further, the metal alloy particles a solidified and adhered to the surface of the water-cooled element 11 give vibration to the water-cooled element 11 at an appropriate time and drop from the adhered state. In addition, it is preferable that the water-cooling element 11 can maintain a temperature of 600 ° C. or less on the surface thereof.
[0021]
A holding furnace 15 for temporarily storing an aluminum-silicon alloy is provided at a lower position of the cooling tower 10, and a conducting pipe 13 is provided from a molten metal outlet 8 provided on the furnace bottom side of the reducing furnace 1. The molten metal 4 produced | generated by the reduction furnace 1 is received, and the molten metal 4 is hold | maintained so that the temperature in a furnace may be maintained at 1100-1300 degreeC. In addition, the conduction pipe 13 is disposed so that the movement of the molten metal 4 from the reduction furnace 1 to the holding furnace 15 can flow due to a drop. The holding furnace 15 is provided with a carbon electrode (in some cases, a heavy oil burner 16) so that the molten metal 4 in the furnace can be held. A molten metal outlet 17 is provided on the lower side of the holding furnace 15, and the molten metal 4 is taken out and poured into the mold 20, whereby an aluminum-silicon alloy is cast as an ingot 30. In addition, the holding furnace 15 is provided with a metal aluminum and silicon charging section 18 so as to adjust the components of the molten metal 4 temporarily stored in the holding furnace 15 so that, for example, metal silicon is included in the production schedule. It is preferable to be able to adjust the addition when the amount is lower. The molten metal outlets 8 and 17 of the reduction furnace 1 and the holding furnace 15 are provided with opening / closing plugs 8a and 17a so that they can be opened when the molten metal is taken out, and are closed except when the molten metal is taken out.
[0022]
On the other hand, the cooling tower 10 is provided with an opening / closing valve 12 at the bottom thereof, and the opening / closing valve 12 is opened and closed at an appropriate time, thereby solidifying and recovering the metal component (aluminum) recovered from the gas accumulated in the cooling tower 10. -Silicon alloy solidified material) is taken out and directly put into the holding furnace 15 immediately below and melted again in the molten metal 4 fed from the reduction furnace 1.
[0023]
The exhaust gas cooled in the cooling tower 10 is further guided to the cyclone 22 by the water cooling duct 7a, and the solidified metal component particles a 'having a large particle size classified by the cyclone 22 and accompanying the exhaust gas are discharged from the bottom of the cyclone 22 to the discharge conduit 23. Discharged by.
[0024]
The exhaust gas classified by the cyclone 22 and from which the entrained particles a ′ having a large particle size are removed flows into the dust collector 24 (for example, a bag filter), filters the fine suspended matters, and releases the cleaned exhaust gas to the atmosphere. Let The exhaust gas thus cooled in the cooling tower 10 is subsequently cooled to a low temperature before being released to the atmosphere after the floating entrained particles a and a ′ are sequentially removed, and released into the atmosphere without affecting the environment. Will not cause any trouble.
[0025]
The particles a ′ collected by the cyclone 22 and the fine particles a ″ collected by the dust collector 24 and dropped from the filtration surface are collected in the hopper 26 by

conduits

23 and 25. The particles a ′ and a ″ Is mainly particles of an aluminum-silicon alloy, and is taken out from the hopper 26 and press-molded with a mold having a required size by a known powder press machine 27 to be finished into a solid material 31. In the press molding, a binder made of an organic substance is mixed so that the solid can be maintained.
[0026]
The components of aluminum residual ash handled by this residual ash treatment method are generally as shown in Table 1 below.
[Table 1]

[0027]
Such aluminum residual ash A is processed by the above-mentioned processing method to produce an aluminum-silicon alloy. For example, the aluminum residual ash contains 56% Al ₂ O ₃ and 14% metallic aluminum. In some cases, the materials to be treated (aluminum residual ash A, silica stone B, reduced carbon material C) are charged at a rate as shown in Table 2 below. The reduced carbon material C to be charged is preferably increased by about 10% as a margin.
[Table 2]

[0028]
In this way, metal aluminum was reduced and dissolved from the aluminum residual ash and recovered, and the product produced as an aluminum-silicon alloy was taken out of the holding furnace 15 and cast into the ingot 30 with the mold 20 to become a product, and also evaporated with the exhaust gas. Metal component particles a ′ and a ″ are recovered in the cooling process, and suspended particles are recovered in powder form in the exhaust gas treatment process and solidified to be handled as a product, for example, provided as a steelmaking aid. it can.
[0029]
The remaining material from which aluminum and silicon generated during melting in the reduction furnace 1 are removed becomes soot, which is taken out from the removal port 9 provided on the side wall of the reduction furnace 1 and disposed as waste after cooling. . Since this soot does not contain aluminum, it is stable and there is no risk of pollution with chemical reaction after disposal like conventional aluminum residue.
[0030]
Next, FIG. 2 shows a schematic diagram for carrying out the method for treating aluminum residual ash according to the second invention.
[0031]
In this embodiment, the lance pipe 14 is used as means for supplying the aluminum residual ash A and the reducing material C and the silica B into the reducing furnace 1A, and the basic configuration is the same as in the case of the above embodiment. It is the same. Therefore, the supply and processing of the material to be processed to the reducing furnace 1A will be described, and the description of the exhaust gas processing will be omitted. In addition, about the same part as the said embodiment, the code | symbol same as the thing of the said embodiment is attached | subjected, and description is abbreviate | omitted.
[0032]
In this embodiment, the lance pipe 14 is arranged with the tip portion inserted into the molten metal 4 stored on the hearth from the top of the reduction furnace 1A, and the furnace temperature is set to 2100 by an arc discharged from the carbon electrode 2. After heating to 2300 ° C., the aluminum ash A, silica B, and carbon reducing material C are blown into the molten metal 4 with high pressure nitrogen by the lance pipe 14.
[0033]
In this embodiment, since the material to be treated is pushed into the melted aluminum-silicon alloy (molten metal) and dissolved and reduced, the powdered aluminum residue ash A may be scattered mainly in the furnace. In addition, it reacts rapidly in the molten metal 4 and is dissolved and reduced. Therefore, the yield can be increased, the processing time can be shortened, and the running cost can be reduced. In this way, the molten aluminum-silicon alloy 4 produced in the reducing furnace 1A is sent through the holding furnace 15 and cast into the ingot 30 as in the case of the above-described embodiment to become a product. Further, the generated exhaust gas is cooled by the cooling tower 15 to solidify the accompanying metal component and returned to the holding furnace 15, and the cooled exhaust gas is filtered through the cyclone 22 and filtered by the dust collector 24 to the atmosphere. Dissipation is the same as in the above embodiment.
[0034]
As described above, according to the present invention, aluminum residue ash, which has been difficult to treat in the past, is added to silica in a reduction furnace to form an aluminum-silicon alloy, thereby causing a problematic residue as waste. Aluminum can be reclaimed as a highly useful alloy, and the soot that has been detoxified by removing aluminum can be treated as waste, contributing to the utilization of resources. In addition, when producing the aluminum-silicon alloy, it is also possible to obtain a product with a generally low yield in production yield.
[0035]
In the above description, a carbon electrode is used for the reduction furnace, but a plasma electrode may be used instead. In addition, the molten metal is transferred to a holding furnace and then cast into an ingot. However, the molten metal can be optionally taken out from the reducing furnace and cast into an ingot as needed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view for carrying out a method for treating aluminum residual ash according to the first invention.
[Fig. 2] Fig. 2 is a schematic view for carrying out the method for treating aluminum residual ash according to the second invention.
[Explanation of symbols]
1,1A Reduction furnace 2 Carbon electrode 3 Material supply port 4 Molten metal 5 Screw conveyor 6 Exhaust gas outlet 7, 7a Water cooling duct 8, 17 Molten metal outlet 10 Cooling tower 11 Water cooling element 13 Molten metal conduit 14 Lance pipe 15 Holding furnace 16 Heavy oil burner 20 Mold 22 Cyclone 24 Dust collector 27 Powder press machine 30 Ingot 31 Powder solid

Claims

And powdered aluminum residual ash and carbon components material and quartzite is supplied in close proximity to the molten metal in the reducing furnace, dissolved reduced by arc discharge aluminum - silicon alloy to produce a directly the molten alloy Alternatively, it is cast into a solid body through a holding furnace, the gas generated in the reduction furnace is guided to the cooling tower and cooled, and the vaporized metal component is cooled and collected, and the fine powder accompanying the exhaust gas is separated by a dust removal process. And collecting the powder as a powder, and a method for treating aluminum residual ash.

Powdered aluminum residue ash and carbon component material and silica stone are press-fitted together with an inert gas into the molten metal in the reduction furnace through an lance pipe, dissolved and reduced by arc discharge to produce an aluminum-silicon alloy, The molten alloy is taken out directly or through a holding furnace and cast into a solid body. The gas generated in the reduction furnace is led to a cooling tower to be cooled, and the vaporized metal component is collected by cooling and is accompanied by exhaust gas. A method for treating aluminum residual ash, characterized in that fine powder to be separated is separated by a dust removal step and collected as powder.

In a cooling tower that introduces exhaust gas generated in the reduction furnace and cools it, a water-cooled element is placed inside the tower, and the solid metal solidified by the water-cooled element is separated and sent to the holding furnace. The processing method of the aluminum residual ash of Claim 1 or 2 made possible.

In the dust removal process of the exhaust gas, the solid metal particles accompanied by the exhaust gas are separated by a cyclone classification means, and then the dust is removed by a filter, the purified exhaust gas is diffused into the atmosphere, and the separated metal component particles are collected and collected. The method for treating aluminum residual ash according to claim 1 or 2.

The method for treating aluminum residual ash according to claim 1 or 2, wherein the metal component particles collected and collected in the dust removal step are pressed to form a solid.