鋁粉末的熔化方法及熔化裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)為2012年10月17日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?01180019572. 9的、發(fā)明名稱為 "鋁粉末的熔化方法及熔化裝置"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及鋁粉末的熔化方法及熔化裝置。在本發(fā)明中，"鋁"這一用語不僅表示 純鋁，還表示各種鋁合金。
【背景技術(shù)】
[0003] -直以來，在顏料或電極形成用膏劑等中使用霧化鋁粉末。由于霧化鋁粉末的粒 徑的變動(dòng)大，因此無法將霧化后的粉末直接使用在上述的材料中。因此，霧化鋁粉末在篩分 之后使用在上述的材料中。因此，存在篩落的（即，規(guī)定的粒度以上及/或規(guī)定的粒度以下 的）霧化鋁粉末白白浪費(fèi)的問題。因此，為了對(duì)篩落的霧化鋁粉末進(jìn)行再利用，進(jìn)行了熔化 等的各種嘗試。然而，無法將霧化鋁粉末生成率良好地熔化并再利用。
[0004] 在日本專利第3274931號(hào)公報(bào)（以下，稱為專利文獻(xiàn)1)中公開了一種利用燃燒器 的熱量使鋁切粉熔化而積存一定量并伴隨有熔劑處理的鋁切粉熔化爐。通常鋁切粉是指對(duì) 鋁成形品進(jìn)行車削加工或切斷加工時(shí)產(chǎn)生的片狀或不定形狀的鋁粉的一種，其平均粒徑比 較大，其比表面積比較小。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第3274931號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 與在專利文獻(xiàn)1中處理的鋁切粉相比，通常在產(chǎn)業(yè)界廣泛流通的霧化鋁粉末其平 均粒徑小，其比表面積相當(dāng)大。即使要將這種霧化鋁粉末在專利文獻(xiàn)1記載的熔化爐中熔 化，也幾乎不會(huì)熔化，而是熔化不完或氧化而產(chǎn)生浮渣（熔渣）。其原因主要考慮是霧化鋁 粉末浮在熔液上、其牢固的氧化皮膜不容易破壞或熔化、霧化鋁粉彼此熱粘成為塊狀而熔 化不完等。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的是解決上述的問題點(diǎn)，提供一種能夠以高生成率使鋁粉末熔 化，并能夠?qū)⑷刍匿X在各種用途中再利用的鋁粉末的熔化方法及熔化裝置。
[0010] 本發(fā)明人為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)而反復(fù)仔細(xì)研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了將鋁粉末 和氟化物系熔劑預(yù)先混合之后，將該混合物在鋁熔液內(nèi)進(jìn)行熔化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)上述的目 的?；谶@種發(fā)明人的見解而作出了本發(fā)明。
[0011] 按照本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法，具備：通過預(yù)先將鋁粉末與氟化物系熔劑混合 而準(zhǔn)備包含鋁粉末和氟化物系熔劑的混合物的工序；及使該混合物在鋁熔液內(nèi)熔化的工 序。
[0012] 在本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法中，優(yōu)選的是，在熔化工序中，對(duì)鋁熔液進(jìn)行攪拌， 并同時(shí)使混合物在該鋁熔液內(nèi)熔化。
[0013] 另外，在本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法中，優(yōu)選的是，氟化物系熔劑包含25質(zhì)量％ 以上且55質(zhì)量％以下的氟、5質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下的鋁、及10質(zhì)量％以上且50質(zhì) 量％以下的鉀。
[0014] 而且，在本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法中，優(yōu)選的是，氟化物系熔劑包含KAlF4作為 主成分，氟化物系熔劑中的鋁相對(duì)于鉀的質(zhì)量比率為〇. 35以上且0. 70以下。
[0015] 在本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法中，優(yōu)選的是，混合物包含相對(duì)于混合物整體為2 質(zhì)量％以上且15質(zhì)量％以下的氟化物系熔劑。
[0016] 本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法優(yōu)選的是，還具備將混合物成形為小塊狀的工序。
[0017] 另外，本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法優(yōu)選的是，還具備供給用于防止鋁熔液的氧化 的覆蓋氣體的工序。
[0018] 在本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法中，優(yōu)選的是，鋁粉末的平均粒徑為Iym以上且 200ym以下，含氧量為0. 05質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下。
[0019] 本發(fā)明的鋁粉末的熔化裝置具備：通過預(yù)先將鋁粉末與氟化物系熔劑混合而準(zhǔn)備 包含鋁粉末和氟化物系熔劑的混合物的單元；及使該混合物在鋁熔液內(nèi)熔化的單元。
[0020] 本發(fā)明的鋁粉末的熔化裝置優(yōu)選的是，還具備對(duì)鋁熔液進(jìn)行攪拌的單元。
[0021] 另外，本發(fā)明的鋁粉末的熔化裝置優(yōu)選的是，還具備將混合物成形為小塊狀的單 JL〇
[0022] 此外，本發(fā)明的鋁粉末的熔化裝置優(yōu)選的是，還具備供給用于防止鋁熔液的氧化 的覆蓋氣體的單元。
[0023] 發(fā)明效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，能夠以高生成率使鋁粉末熔化，因此能夠?qū)⑷刍匿X在各種用途中 再利用。因此，本發(fā)明能夠有助于省資源化。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示作為按照本發(fā)明的一實(shí)施方式的鋁粉末的熔化裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 按照本發(fā)明的鋁粉末的熔化方法具備：通過預(yù)先將鋁粉末與氟化物系熔劑混合而 準(zhǔn)備包含鋁粉末和氟化物系熔劑的混合物的工序；使該混合物在鋁熔液內(nèi)熔化的工序。
[0027] 在本發(fā)明中使用的鋁粉末為公知的鋁粉末即可，但尤其優(yōu)選通過霧化裝置（熔液 噴霧裝置）制造的霧化鋁粉末。鋁粉末的平均粒徑（由激光衍射式粒度分布計(jì)測定的測定 值）優(yōu)選為1~200ym，更優(yōu)選為5~100ym，進(jìn)一步優(yōu)選為10~75ym。若鋁粉末的平 均粒徑小于Iym的話，則存在如下等問題：在處理中產(chǎn)生粉塵，與氟化物系熔劑均勻混合 花費(fèi)時(shí)間，而鋁可能燃燒。在鋁粉末的平均粒徑超過200ixm的情況下，雖然沒有特別的不 良情況，但考慮到成本時(shí)，沒有特別的優(yōu)點(diǎn)。鋁粉末的比表面積（由BETl點(diǎn)法測定的測定 值）并未特別受限，但優(yōu)選為〇. 1~5. 0m2/g。鋁粉末的含氧量（由惰性氣體融解-紅外線 吸收法測定的測定值）優(yōu)選為0. 05~2. 0質(zhì)量％。
[0028] 鋁粉末含有的氧的大部分存在于表面，形成牢固的氧化覆膜。因此，在將通過預(yù)先 混合鋁粉末和氟化物系熔劑而準(zhǔn)備的包含鋁粉末和氟化物系熔劑的混合物向鋁熔液裝入 時(shí)，在氟化物系熔劑接觸或接近鋁粉末的表面的狀態(tài)下，將鋁粉末向鋁熔液裝入。由此，將 氧化覆膜破壞，或從鋁粉末的表面將氧除去，使鋁粉末中的金屬鋁成分生成率良好地熔化 于鋁熔液。除去的氧與熔劑發(fā)生反應(yīng)，作為爐渣而被分離除去。
[0029] 在本發(fā)明中使用的氟化物系熔劑如KA1F4、1(#1?6等那樣包含由氟、鋁、鉀構(gòu)成的 化合物，氟化物系熔劑中的氟、鋁及鉀的質(zhì)量分率分別優(yōu)選為25~55%、5~20%及10~ 50%。在氟化物系熔劑僅由氟、鋁、鉀構(gòu)成時(shí)，各自的質(zhì)量分率的合計(jì)為100%，不會(huì)超過 100%，但在氟、鋁、鉀的質(zhì)量分率的合計(jì)小于100%時(shí)，在氟化物系熔劑中存在有其他的元 素，例如氫、氧、娃、鈦、銫等元素。
[0030] 在本發(fā)明中使用的氟化物系熔劑更優(yōu)選以KAlF4S主成分（氟化物系熔劑中含 有50質(zhì)量％以上），將氟化物系熔劑中的鋁相對(duì)于鉀的質(zhì)量比率調(diào)整成為0. 35~0. 70， 由此能夠使氟化物系熔劑的熔點(diǎn)為l〇〇〇°C以下，能夠良好地實(shí)施。例如，KAlF4=K3AlF6: K2AlF5 ?H2O= 70 :15 :7(質(zhì)量比）或KAlF4A3AlF6= 60 :35(質(zhì)量比）的混合組成的氟化 物系熔劑被市售，但可以優(yōu)選使用這種混合組成的氟化物系熔劑。前者的氟化物系熔劑中 的氟、鋁、及鉀的質(zhì)量分率分別為45%、14%、及29%，鋁相對(duì)于鉀的質(zhì)量比率為0. 49。后 者的氟化物系熔劑中的氟、鋁及鉀的質(zhì)量分率分別為46%、14%及35%，鋁相對(duì)于鉀的質(zhì) 量比率為0. 40。前者、后者均是能夠良好地實(shí)施本發(fā)明的范圍內(nèi)的混合組成的氟化物系熔 劑。需要說明的是，在氟化物系熔劑中可以含有少量的110 2^1?3、5102等（熔劑中，優(yōu)選各 為5質(zhì)量％以下）。而且，氟化物系熔劑例如可以是不定形的粉狀，只要能夠與鋁粉末混合 而恪化即可。
[0031] 鋁粉末和氟化物系熔劑可以通過公知的混合裝置、混合方法進(jìn)行混合。例如可以 使用旋轉(zhuǎn)混合機(jī)、擺動(dòng)混合機(jī)、回轉(zhuǎn)混合器、V式混合器、筒式混合器、帶式混合器、振動(dòng)磨 機(jī)、球磨機(jī)、行星磨機(jī)等混合裝置進(jìn)行混合?；旌峡梢允歉墒交旌匣驖袷交旌系娜我环N，但 在濕式混合中需要干燥工序，因此優(yōu)選干式混合?；旌现械臍夥湛梢允窃诳諝庵?，但在安全 性方面上，優(yōu)選為氬氣、氮?dú)?、二氧化碳、真空、減氧氣體（例如使空氣中的氧濃度為10體 積％以下、優(yōu)選為8體積％以下的氣體）等氣氛?；旌蠒r(shí)間只要適當(dāng)調(diào)整即可，可以為1~ 180分鐘左右。
[0032] 鋁粉末與氟化物系熔劑的混合比例優(yōu)選使氟化物系熔劑的量相對(duì)于混合物整體 為2~15質(zhì)量％，更優(yōu)選為3~12質(zhì)量％。若氟化物系熔劑的含量小于2質(zhì)量％的話，對(duì) 于將鋁粉末中存在的氧除去可能不充分。當(dāng)氟化物系熔劑的含量超過15質(zhì)量％時(shí)，不僅成 本變高，而且爐渣的量可能較多地產(chǎn)生至必要以上。
[0033] 在鋁粉末的平均粒徑為10 ym以下的情況下，優(yōu)選將鋁粉末與氟化物系熔劑的混 合物成形為小塊狀。通過成形為小塊狀，能夠防止鋁粉末的粉塵的發(fā)生，并且鋁粉末不會(huì)浮 在熔液上，容易裝入到鋁熔液中。成形為小塊狀的方法?裝置只要采用公知的方法?裝置 即可，例如可以使用輥壓緊機(jī)（栗本鐵工所制）、煤磚機(jī)（新東工業(yè)制）、其他各種冷成形裝 置、造粒裝置等。小塊的尺寸并未特別限制，但縱、橫、高度的合計(jì)的尺寸（縱+橫+高度） 優(yōu)選為3~30Ctam左右。
[0034]在將鋁粉末與氟化物系熔劑的混合物裝入到鋁熔液中時(shí)，與將鋁熔液靜置的狀態(tài) 相比，優(yōu)選形成為攪拌了鋁熔液的狀態(tài)。通過攪拌鋁熔液，上述的混合物不會(huì)浮在鋁熔液上 而分散在鋁熔液中，從而能夠高效率地使鋁粉末熔化。作為對(duì)鋁熔液進(jìn)行攪拌的方法?裝 置，可以采用螺旋槳軸方式、氣體起泡方式、電磁感應(yīng)攪拌方式、熔液栗方式等公知的攪拌 方法?裝置。例如，為了進(jìn)行將螺旋槳軸方式與電磁感應(yīng)攪拌方式組合的攪拌，可以將攪拌 方法及攪拌裝置并用兩種以上來使用。
[0035] 在攪拌時(shí)為了避免將空氣卷入到熔液中，優(yōu)選使氬氣、氮?dú)狻⒍趸?、減氧氣體 等氣體在熔液上流動(dòng)。在使氣體流動(dòng)時(shí)，優(yōu)選以5~500L/分鐘左右的流量使其流動(dòng)。也 可以使熔化裝置（爐）為密閉式。這種情況下，只要將裝置內(nèi)形成為氬氣、氮?dú)狻⒍趸肌?減氧氣體、或真空的氣氛即可。在流動(dòng)式、密閉式的任一情況下，鋁熔液上的氧濃度都優(yōu)選 為10體積％以下，更優(yōu)選為8體積％以下。通過將氧濃度控制為10體積％以下，能夠抑制 粉塵爆炸或不慎的火災(zāi)的發(fā)生。如此，通過供給用于防止鋁熔液的氧化的覆蓋氣體，能夠?qū)?鋁粉末的粉塵爆炸或燃燒防患于未然。