以下、この発明の一実施形態を説明する� ��

 図1はこの発明の一実施形態に係るアルミ ニウム精製装置の概略構成と、これを用いた 精製方法を説明するための図である。

 図1において、1は溶湯保持炉であり、こ� �溶湯保持炉1の内部に溶融アルミニウム(溶湯 ともいう)2が収容保持されている。保持炉1の 上方には回転冷却体3が、図示しない回転駆� �装置及び移動装置により回転可能にかつ上� �左右移動自在に配置されるとともに、アル� �ニウムの精製時には冷却体3を回転させなが� ��下方移動させ、冷却体3を溶湯保持炉1内の� �融アルミニウム2中に浸漬させるものとなさ� ��ている。なお、冷却体3を下方移動させるの ではなく、溶湯保持炉1を上方移動させて、� �却体3を溶融アルミニウム2中に浸漬させても 良い。

 また、冷却体3の内部には冷却流体が供給 され、アルミニウム精製中に冷却体を内部か ら冷却するものとなされている。

 また、図1(c)に示すように、溶湯保持炉1� �平行する配置で、精製金属掻き落とし装置4� ��設置されている。

 また、図示は省略したが、溶湯保持炉1内の 溶融金属2は、一定の温度となるよう加熱炉� �に配置され、保持炉1の外側から加熱される� ��うになっている。
 図1(a)に示すように、前記回転冷却体3を回� �させながら溶湯保持炉1内の溶融金属2に浸漬 し、内部に冷却流体を供給しつつ冷却体の回 転を持続すると、図1(b)に示すように、冷却� �1の周面にアルミニウムの結晶つまり精製ア� ��ミニウム5がゆっくり晶出する。

 回転冷却体3を保持炉1内の溶融アルミニウ� �2中に浸漬する際、上述したように冷却体3を 回転させながら溶融アルミニウム中に浸漬す ると、冷却体3が溶融アルミニウム2と接触し� ��いるときは必ず冷却体の外周表面と溶融ア� ��ミニウムが相対的な運動をすることになる� ��で、冷却体3の外周表面に十分に精製された アルミニウムが晶出する。
この場合、冷却体3を溶融アルミニウム2中に� ��漬するときの冷却体3の外周表面の周速が、 700mm/s以上、8000mm/s未満の範囲である必要があ り、より好ましくは1500mm/s以上、6000mm/s未満� �範囲である。ここでいう周速とは冷却体3の� ��周表面の移動速度そのものをいい、溶融ア� ��ミニウム2の移動速度とは無関係な値である 。

 また、ここでは、冷却体3の下端が溶湯に 触れてから最大深さまで冷却体3を浸漬する� �での時間を「浸漬するとき」とする。つま� �、冷却体3の下端が溶湯2に触れてから規定の 深さまで冷却体3が浸漬されるまでの間、冷� �体3の外周表面の周速を、700mm/s以上、8000mm/s� ��満に保持する必要がある。周速が700mm/s未満 の場合には冷却体3の外周表面の近傍で晶出� �るアルミニウム中の不純物濃度が高く、結� �的に、晶出したアルミニウム中の不純物濃� �が高くなる。高純度塊を得るためには冷却� �3の外周表面の周速はできるだけ速い方が好� ��しいが、8000mm/s以上では周速が速すぎて、� �却体3の浸漬時に溶湯の湯面が飛び散り、操� ��上の問題を発生する。

 また、冷却体3の形状は特に限定されるこ とはなく、外径が一定の円柱形に形成されて いても良いし、下端に到るに従って外径が連 続的に縮小した逆円錐台形状(テーパー形状)� ��形成されていても良いし、他の形状であっ� ��も良いが、冷却体3の溶湯に浸漬される全て の部分において、外周表面の周速を700mm/s以� �、8000mm/s未満に保持する必要がある。

 また、冷却体3を浸漬するときには、冷却 体3の温度をアルミニウムの固相線温度×0.7以 上である470℃以上にしておく。必要ならヒー ター等の加熱装置により加熱すればよい。冷 却体3の温度がアルミニウムの固相線温度×0.7 未満では、溶融アルミニウムの凝固速度が大 きくなりすぎて、冷却体3との密着性が悪く� �回転による遠心力によって非常に剥離しや� �く、精製金属回収量が減る。溶融アルミニ� �ムに浸漬するときの冷却体3の好ましい温度� ��、固相線温度×0.8以上であり、さらに好ま� �くは固相線温度×0.9以上である。

 溶湯2に浸漬された回転冷却体3の回転に� �って、冷却体3の外周表面にはアルミニウム� ��晶出する。所定量のアルミニウムの晶出後� ��冷却体3の回転を停止させた状態で溶融アル ミニウム中から冷却体3を引き上げると、次� �ような不具合が発生する恐れがある。即ち� �冷却体3に晶出したアルミニウムと溶湯との� ��面における相対運動が停止してしまうため� ��冷却体3の冷却のための冷却媒体の供給を停 止したとしても、停止前までに晶出した精製 アルミニウム5の表面に、冷却体3の回転停止� ��引き上げが完了するまでに、不純物濃度の� ��いアルミニウムが晶出してしまう上、この� ��出したアルミニウムの表面にさらに不純物� ��度の高い溶融アルミニウムが付着したりす� ��ため、精製効率が悪化する恐れがある。

 そこで、この実施形態では、冷却体3を回 転させながら溶融アルミニウム2から引き上� �ることで、晶出した精製アルミニウム5の表� ��と溶融アルミニウムとの界面の相対運動が� ��に行なわれる状態を保つことが望ましい。� ��れにより、晶出した精製アルミニウム5中の 不純物濃度を低くすることができるし、精製 アルミニウム2の表面に溶融アルミニウムが� �着しにくくなり、精製アルミニウム5の全体� ��不純物濃度が高くなることを防止すること� ��できる。

 この観点からすれば、冷却体3を溶融アル ミニウム2から引き上げるときの冷却体3の周� ��はできるだけ速い方が好ましい。具体的に� ��、冷却体3に付着(晶出)した精製アルミニウ� ��5の溶融アルミニウム2との界面における周� �を700mm/s以上に設定するのがよい。周速が700m m/s未満の場合には、精製アルミニウム5の表� �に不純物濃度の高いアルミニウムが晶出し� �しまい、結果的に精製アルミニウム全体の� �純物濃度が高くなる恐れがある。より好ま� �くは1500mm/s以上に設定するのがよい。

 一方、冷却体3を引き上げるときの冷却体 3に付着(晶出)した精製アルミニウム5の溶融� �ルミニウム2との界面における周速が8000mm/s� �上では、遠心力が大きすぎるため、精製ア� �ミニウム5の表面に付着した溶融アルミニウ� ��2が液面の上方で飛び散る恐れがある。好ま しくは、7000mm/s未満に設定するのがよい。

 なお、ここでは、冷却体3に晶出している 精製アルミニウム5の最上部が溶湯2より引き� ��げられてから精製アルミニウム5の最下端が 溶湯2から離れるまでを「引き上げるとき」� �する。つまり、精製アルミニウム5の最上部� ��溶湯2より引き上げられてから精製アルミニ ウム5の最下端が溶湯から離れるまで、精製� �ルミニウム6の溶湯2との界面における周速を 700mm/s以上、8000mm/s未満に保持するのが望まし い。

 さらに、この実施形態では、精製初期に� ��冷却体3の周速を意図的に大きくして遠心力 を増大させることで、精製初期の短時間の間 に、回転冷却体との密着の弱い塊を積極的に 剥離させるのがよい。つまり、冷却体3の浸� �直後からの精製初期の間、冷却体3の最大周� ��を、精製初期経過後の冷却体3の平均周速よ りも大きく設定して精製を行うのが良い。具 体的には、精製初期の冷却体の最大周速を、 精製初期経過後の冷却体3の平均周速の1.1倍� �上に設定するのが好ましい。1.1倍を下回る� �、十分な遠心力が得られずに、冷却体3との� ��着性の弱い精製アルミニウムを十分に剥離� ��せることができない恐れがある。

 精製初期とは精製開始から全精製時間の0 .1倍までの時間をいう。但し、10秒以上120秒� �下の範囲である。ここでいう精製開始とは� �冷却体3が規定の深さまで溶融アルミニウム2 に浸漬された時をいう。全精製時間の0.1倍を 越えて以降に、また精製開始から120秒を超え た後に冷却体3の周速を大きくしても、精製� �ルミニウム5の剥離タイミング#が遅すぎて、 一定時間における精製アルミニウム5の回収� �の減少を引き起こすので好ましくない。ま� �、冷却体3の周速を大きくする時間が精製開� ��から10秒未満では、冷却体3と密着性の弱い� ��製アルミニウム5を十分に剥離することがで きず、好ましくない。

 溶湯2から引き上げられた回転冷却体3は� �図1(d)のように掻き落とし装置4によって周面 に晶出した精製アルミニウム5を掻き落とす� �その後、保持炉1に移動し、次の精製を行う� ��

 このような回転冷却体3の浸漬⇒精製アル ミニウムの晶出⇒精製アルミニウムを回転冷 却体3ともに引き上げ⇒精製アルミニウムを� �き落として回収、の工程を繰り返すことに� �り、連続的に精製が行われる。

 なお、以上の説明では、アルミニウムを� ��製するものとしたが、アルミニウム以外の� ��リコン、マグネシウム等の他の金属であっ� ��も良いし、金属以外の物質であっても良い� ��、偏析凝固法の原理を利用して高純度塊を� ��製しうる物質であれば何でも良い。アルミ� ��ウム以外の物質を精製する場合においても� ��冷却体3の溶融物質への浸漬時の温度は、固 相線温度×0.7以上に設定すればよいし、冷却� ��3の周速に関する条件等も、アルミニウムの 精製おいて説明した数値を適用すればよい。