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公開番号2025146040
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024046610
出願日2024-03-22
発明の名称精錬方法および精錬装置
出願人株式会社豊田中央研究所,トヨタ自動車株式会社,豊田通商株式会社,豊通スメルティングテクノロジー株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F27B 14/20 20060101AFI20250926BHJP(炉,キルン,窯;レトルト)
要約【課題】金属溶湯の真空蒸留法による精製処理を適切に行える精錬方法を提供する。
【解決手段】本発明は、アーク放電(a)で加熱した金属溶湯(m)から特定元素を真空蒸留させて除去する精錬方法である。その際、アーク放電を発光分析することにより、金属溶湯の精製度を評価する。精製度は、例えば、不活性ガスの発光スペクトル(Ig)と特定元素の発光スペクトル(Ie)との強度比(Ie/IgまたはIg/Ie)に基づいて評価できる。このような評価は、例えば、金属溶湯の温度やアーク放電が生じている雰囲気の圧力が安定しているとき(分析域)になされるとよい。Al基溶湯を精錬する場合なら、特定元素はZnやMgであり、プラズマ源となる不活性ガスにはArを用いるとよい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
アーク放電で加熱した金属溶湯から特定元素を真空蒸留させて除去する精錬方法であって、
該アーク放電の発光を分析して該金属溶湯の精製度を評価する評価工程を、
備える精錬方法。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記評価工程は、前記金属溶湯上または該金属溶湯中に導入された不活性ガスの発光スペクトル（Ｉｇ）と前記特定元素の発光スペクトル（Ｉｅ）との強度比（Ｉｅ／ＩｇまたはＩｇ／Ｉｅ）に基づいてなされる請求項１に記載の精錬方法。
【請求項３】
前記評価工程は、前記強度比から前記金属溶湯に含まれる特定元素の濃度を推定する請求項２に記載の精錬方法。
【請求項４】
前記評価工程は、前記金属溶湯の温度と前記アーク放電が生じている雰囲気圧とが所定範囲内に収まる安定域でなされる請求項１に記載の精錬方法。
【請求項５】
前記不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、ＸｅまたはＮ
２
の一種以上である請求項２に記載の精錬方法。
【請求項６】
前記金属溶湯は、アルミニウム基溶湯であり、
前記特定元素は、Ｚｎ、ＭｇまたはＰｂの一種以上である請求項１に記載の精錬方法。
【請求項７】
前記金属溶湯は、スクラップ材または再生材を溶解してなる請求項１～６のいずれかに記載の精錬方法。
【請求項８】
金属溶湯を収容する収容槽と、
該金属溶湯上を真空にする排気手段と、
該金属溶湯上でアーク放電を生じさせる加熱手段と、
該アーク放電の発光を分析する分析手段と、
を備える精錬装置。
【請求項９】
前記分析手段は、前記発光を捕光するプローブと、
該発光を分光して波長毎の発光スペクトルを計測する計測手段と、
該発光スペクトルの強度または強度比を求める解析手段と、
を備える請求項８に記載の精錬装置。
【請求項１０】
前記収容槽は、前記排気手段に用いる排気ポートと、前記加熱手段に用いる加熱ポートと、前記分析手段に用いる分析ポートとを備え、
該分析ポートは、該加熱ポートに関して該排気ポートの反対側に配置される請求項９に記載の精錬装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯を精製する精錬方法等に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
環境意識等の高揚に伴い、資源の再生利用が図られている。例えば、様々な分野で多用されるアルミニウムは、新規に製錬（さらには精錬）するよりもスクラップを再利用（リサイクル）することにより、大幅な省エネルギー化や環境負荷低減が図られる。
【０００３】
もっとも、スクラップを溶解した金属溶湯中には、主元素以外の様々な元素が混在し得る。その金属溶湯から不要または過剰な元素を除去する方法（精製方法または精錬方法）の一つに、真空蒸留法（減圧蒸留法、真空脱ガス法、真空処理法）がある。アルミニウムを主成分とする溶湯（「Ａｌ基溶湯」という。）なら、Ａｌよりも蒸気圧が高い元素（例えばＺｎ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｈ等）が優先的に蒸発し、Ａｌ基溶湯から除去（真空蒸留）される。これに関連する記載が、例えば、下記の特許文献１または２にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１１３３５５
特開２０２２－１６８８３１
特開平１－１２６５２６
特開２００２－１７４６３１
特開２００８－２９２１６９
特開２００８－２６６７５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２では、Ａｌ基溶湯の湯面付近（局部）をアーク放電で局所的に加熱して、Ａｌ基溶湯からＺｎ、Ｍｇ等を真空蒸留により効率的に除去している。
【０００６】
もっとも、特許文献１、２では、処理後のＡｌ基溶湯から採取して固化させた試料を蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ：Ｘ‐ray Fluorescence）して、その精製度（除去対象である元素の濃度）を確認している。このような固化試料の分析方法では、金属溶湯の精製度を処理中にリアルタイムで判断できない。
【０００７】
ちなみに、特許文献３～６は、溶鋼へレーザ光を照射して得られた励起光を分析して、溶鋼に含まれる元素濃度（Ｃ濃度等）を精錬中に把握する方法を提案している。しかし、このような方法は、溶鋼の精錬自体に関係ないレーザ光源が別途必要になる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、新たな金属溶湯の精錬方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、金属溶湯の加熱に用いるアーク放電を利用して、その金属溶湯に含まれる特定元素の濃度（精製度）を、精製処理中にリアルタイムで把握することを着想すると共に具現化した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【００１０】
《精錬方法》
（１）本発明は、アーク放電で加熱した金属溶湯から特定元素を真空蒸留させて除去する精錬方法であって、該アーク放電の発光を分析して該金属溶湯の精製度を評価する評価工程を備える精錬方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

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