铝粉末的熔化方法及熔化装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请为2012年10月17日提交的、申请号为201180019572. 9的、发明名称为 "铝粉末的熔化方法及熔化装置"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及铝粉末的熔化方法及熔化装置。在本发明中，"铝"这一用语不仅表示 纯铝，还表示各种铝合金。
【背景技术】
[0003] -直以来，在颜料或电极形成用膏剂等中使用雾化铝粉末。由于雾化铝粉末的粒 径的变动大，因此无法将雾化后的粉末直接使用在上述的材料中。因此，雾化铝粉末在筛分 之后使用在上述的材料中。因此，存在筛落的（即，规定的粒度以上及/或规定的粒度以下 的）雾化铝粉末白白浪费的问题。因此，为了对筛落的雾化铝粉末进行再利用，进行了熔化 等的各种尝试。然而，无法将雾化铝粉末生成率良好地熔化并再利用。
[0004] 在日本专利第3274931号公报（以下，称为专利文献1)中公开了一种利用燃烧器 的热量使铝切粉熔化而积存一定量并伴随有熔剂处理的铝切粉熔化炉。通常铝切粉是指对 铝成形品进行车削加工或切断加工时产生的片状或不定形状的铝粉的一种，其平均粒径比 较大，其比表面积比较小。
[0005]在先技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利第3274931号公报
【发明内容】
[0008] 与在专利文献1中处理的铝切粉相比，通常在产业界广泛流通的雾化铝粉末其平 均粒径小，其比表面积相当大。即使要将这种雾化铝粉末在专利文献1记载的熔化炉中熔 化，也几乎不会熔化，而是熔化不完或氧化而产生浮渣（熔渣）。其原因主要考虑是雾化铝 粉末浮在熔液上、其牢固的氧化皮膜不容易破坏或熔化、雾化铝粉彼此热粘成为块状而熔 化不完等。
[0009] 因此，本发明的目的是解决上述的问题点，提供一种能够以高生成率使铝粉末熔 化，并能够将熔化的铝在各种用途中再利用的铝粉末的熔化方法及熔化装置。
[0010] 本发明人为了解决现有技术的问题点而反复仔细研究的结果是，发现了将铝粉末 和氟化物系熔剂预先混合之后，将该混合物在铝熔液内进行熔化，由此能够实现上述的目 的。基于这种发明人的见解而作出了本发明。
[0011] 按照本发明的铝粉末的熔化方法，具备：通过预先将铝粉末与氟化物系熔剂混合 而准备包含铝粉末和氟化物系熔剂的混合物的工序；及使该混合物在铝熔液内熔化的工 序。
[0012] 在本发明的铝粉末的熔化方法中，优选的是，在熔化工序中，对铝熔液进行搅拌， 并同时使混合物在该铝熔液内熔化。
[0013] 另外，在本发明的铝粉末的熔化方法中，优选的是，氟化物系熔剂包含25质量％ 以上且55质量％以下的氟、5质量％以上且20质量％以下的铝、及10质量％以上且50质 量％以下的钾。
[0014] 而且，在本发明的铝粉末的熔化方法中，优选的是，氟化物系熔剂包含KAlF4作为 主成分，氟化物系熔剂中的铝相对于钾的质量比率为〇. 35以上且0. 70以下。
[0015] 在本发明的铝粉末的熔化方法中，优选的是，混合物包含相对于混合物整体为2 质量％以上且15质量％以下的氟化物系熔剂。
[0016] 本发明的铝粉末的熔化方法优选的是，还具备将混合物成形为小块状的工序。
[0017] 另外，本发明的铝粉末的熔化方法优选的是，还具备供给用于防止铝熔液的氧化 的覆盖气体的工序。
[0018] 在本发明的铝粉末的熔化方法中，优选的是，铝粉末的平均粒径为Iym以上且 200ym以下，含氧量为0. 05质量％以上且2. 0质量％以下。
[0019] 本发明的铝粉末的熔化装置具备：通过预先将铝粉末与氟化物系熔剂混合而准备 包含铝粉末和氟化物系熔剂的混合物的单元；及使该混合物在铝熔液内熔化的单元。
[0020] 本发明的铝粉末的熔化装置优选的是，还具备对铝熔液进行搅拌的单元。
[0021] 另外，本发明的铝粉末的熔化装置优选的是，还具备将混合物成形为小块状的单 JL〇
[0022] 此外，本发明的铝粉末的熔化装置优选的是，还具备供给用于防止铝熔液的氧化 的覆盖气体的单元。
[0023] 发明效果
[0024] 根据本发明，能够以高生成率使铝粉末熔化，因此能够将熔化的铝在各种用途中 再利用。因此，本发明能够有助于省资源化。
【附图说明】
[0025] 图1是表示作为按照本发明的一实施方式的铝粉末的熔化装置的概略结构的图。
【具体实施方式】
[0026] 按照本发明的铝粉末的熔化方法具备：通过预先将铝粉末与氟化物系熔剂混合而 准备包含铝粉末和氟化物系熔剂的混合物的工序；使该混合物在铝熔液内熔化的工序。
[0027] 在本发明中使用的铝粉末为公知的铝粉末即可，但尤其优选通过雾化装置（熔液 喷雾装置）制造的雾化铝粉末。铝粉末的平均粒径（由激光衍射式粒度分布计测定的测定 值）优选为1~200ym，更优选为5~100ym，进一步优选为10~75ym。若铝粉末的平 均粒径小于Iym的话，则存在如下等问题：在处理中产生粉尘，与氟化物系熔剂均匀混合 花费时间，而铝可能燃烧。在铝粉末的平均粒径超过200ixm的情况下，虽然没有特别的不 良情况，但考虑到成本时，没有特别的优点。铝粉末的比表面积（由BETl点法测定的测定 值）并未特别受限，但优选为〇. 1~5. 0m2/g。铝粉末的含氧量（由惰性气体融解-红外线 吸收法测定的测定值）优选为0. 05~2. 0质量％。
[0028] 铝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，在将通过预先 混合铝粉末和氟化物系熔剂而准备的包含铝粉末和氟化物系熔剂的混合物向铝熔液装入 时，在氟化物系熔剂接触或接近铝粉末的表面的状态下，将铝粉末向铝熔液装入。由此，将 氧化覆膜破坏，或从铝粉末的表面将氧除去，使铝粉末中的金属铝成分生成率良好地熔化 于铝熔液。除去的氧与熔剂发生反应，作为炉渣而被分离除去。
[0029] 在本发明中使用的氟化物系熔剂如KA1F4、1(#1?6等那样包含由氟、铝、钾构成的 化合物，氟化物系熔剂中的氟、铝及钾的质量分率分别优选为25~55%、5~20%及10~ 50%。在氟化物系熔剂仅由氟、铝、钾构成时，各自的质量分率的合计为100%，不会超过 100%，但在氟、铝、钾的质量分率的合计小于100%时，在氟化物系熔剂中存在有其他的元 素，例如氢、氧、娃、钛、铯等元素。
[0030] 在本发明中使用的氟化物系熔剂更优选以KAlF4S主成分（氟化物系熔剂中含 有50质量％以上），将氟化物系熔剂中的铝相对于钾的质量比率调整成为0. 35~0. 70， 由此能够使氟化物系熔剂的熔点为l〇〇〇°C以下，能够良好地实施。例如，KAlF4=K3AlF6: K2AlF5 ?H2O= 70 :15 :7(质量比）或KAlF4A3AlF6= 60 :35(质量比）的混合组成的氟化 物系熔剂被市售，但可以优选使用这种混合组成的氟化物系熔剂。前者的氟化物系熔剂中 的氟、铝、及钾的质量分率分别为45%、14%、及29%，铝相对于钾的质量比率为0. 49。后 者的氟化物系熔剂中的氟、铝及钾的质量分率分别为46%、14%及35%，铝相对于钾的质 量比率为0. 40。前者、后者均是能够良好地实施本发明的范围内的混合组成的氟化物系熔 剂。需要说明的是，在氟化物系熔剂中可以含有少量的110 2^1?3、5102等（熔剂中，优选各 为5质量％以下）。而且，氟化物系熔剂例如可以是不定形的粉状，只要能够与铝粉末混合 而恪化即可。
[0031] 铝粉末和氟化物系熔剂可以通过公知的混合装置、混合方法进行混合。例如可以 使用旋转混合机、摆动混合机、回转混合器、V式混合器、筒式混合器、带式混合器、振动磨 机、球磨机、行星磨机等混合装置进行混合。混合可以是干式混合或湿式混合的任一种，但 在湿式混合中需要干燥工序，因此优选干式混合。混合中的气氛可以是在空气中，但在安全 性方面上，优选为氩气、氮气、二氧化碳、真空、减氧气体（例如使空气中的氧浓度为10体 积％以下、优选为8体积％以下的气体）等气氛。混合时间只要适当调整即可，可以为1~ 180分钟左右。
[0032] 铝粉末与氟化物系熔剂的混合比例优选使氟化物系熔剂的量相对于混合物整体 为2~15质量％，更优选为3~12质量％。若氟化物系熔剂的含量小于2质量％的话，对 于将铝粉末中存在的氧除去可能不充分。当氟化物系熔剂的含量超过15质量％时，不仅成 本变高，而且炉渣的量可能较多地产生至必要以上。
[0033] 在铝粉末的平均粒径为10 ym以下的情况下，优选将铝粉末与氟化物系熔剂的混 合物成形为小块状。通过成形为小块状，能够防止铝粉末的粉尘的发生，并且铝粉末不会浮 在熔液上，容易装入到铝熔液中。成形为小块状的方法?装置只要采用公知的方法?装置 即可，例如可以使用辊压紧机（栗本铁工所制）、煤砖机（新东工业制）、其他各种冷成形装 置、造粒装置等。小块的尺寸并未特别限制，但纵、横、高度的合计的尺寸（纵+横+高度） 优选为3~30Ctam左右。
[0034]在将铝粉末与氟化物系熔剂的混合物装入到铝熔液中时，与将铝熔液静置的状态 相比，优选形成为搅拌了铝熔液的状态。通过搅拌铝熔液，上述的混合物不会浮在铝熔液上 而分散在铝熔液中，从而能够高效率地使铝粉末熔化。作为对铝熔液进行搅拌的方法?装 置，可以采用螺旋桨轴方式、气体起泡方式、电磁感应搅拌方式、熔液栗方式等公知的搅拌 方法?装置。例如，为了进行将螺旋桨轴方式与电磁感应搅拌方式组合的搅拌，可以将搅拌 方法及搅拌装置并用两种以上来使用。
[0035] 在搅拌时为了避免将空气卷入到熔液中，优选使氩气、氮气、二氧化碳、减氧气体 等气体在熔液上流动。在使气体流动时，优选以5~500L/分钟左右的流量使其流动。也 可以使熔化装置（炉）为密闭式。这种情况下，只要将装置内形成为氩气、氮气、二氧化碳、 减氧气体、或真空的气氛即可。在流动式、密闭式的任一情况下，铝熔液上的氧浓度都优选 为10体积％以下，更优选为8体积％以下。通过将氧浓度控制为10体积％以下，能够抑制 粉尘爆炸或不慎的火灾的发生。如此，通过供给用于防止铝熔液的氧化的覆盖气体，能够将 铝粉末的粉尘爆炸或燃烧防患于未然。