铝熔炉的制作方法

本发明涉及一种能够熔解铝废料的铝熔炉。

本申请主张2015年3月3日提交的基于韩国专利申请号no.10-2015-0029943的优选权权益，该韩国专利申请文献中公开的全部内容并入于此作为本说明书的一部分。

背景技术：

很多用作汽车、家电产品和建筑用材料等的铝部件利用铝铸造装置制造。而向这种铝铸造装置供应铝熔液的就是铝熔炉。铝熔炉是一种用高热熔解成形为指定大小的铝废料的装置。

现有的铝熔炉包括具备对铝熔液加热的燃烧器升温室、具备泵送从升温室排出的铝熔液的熔液泵的熔液搅拌室以及向从所述熔液搅拌室排出的铝熔液装入铝压缩片团的装入室(韩国注册专利公报第10-1425572号，2014.07.31公告)。

此处，铝压缩片团也称铝块，是压缩铝产品的生产或加工时多发的多个铝片而成的。然而，铝压缩片团在压缩铝片的过程中会含有多个空隙。因此，现有的铝熔炉所存在的问题是，由于热无法被传递至投入于铝熔液的铝压缩片团的中心部，熔解效率下降，且铝压缩片团浮向铝熔液的表面而与大气接触，因而生成氧化物。

此外，现有的铝熔炉为解决上述问题，在由熔液搅拌室泵送后传递至装入室的铝熔液中投入铝压缩片团，即便如此，由于铝压缩片团的比重低，依然以铝压缩片团漂浮于铝熔液的状态进行熔解。从而，现有的铝熔炉所存在的问题是，即使向由熔液搅拌室泵送的铝熔液投入铝压缩片团，熔解效率依然下降，且铝氧化物的生成量多，使得纯铝的熔解回收率下降。

一方面，通常投入于铝熔液的铝团中会夹杂有涂料和其他夹杂物。若这种夹杂物增加，则铝的纯度会下降。为解决缘于这种夹杂物和前述铝氧化物的问题，将能够防止铝的氧化且捕获夹杂物的熔剂投入铝熔液。如此对铝熔液进行熔剂处理来生成的渣滓称为黑渣滓。

然而，在对铝熔液进行熔剂处理的情况下，在黑渣滓的形成过程中，黑渣滓的内部会包括大量的铝。因而，现有的铝熔炉所存在的问题时，即使进行熔剂处理，纯铝的熔解回收率依然会下降。

技术实现要素：

技术问题

本发明旨在解决上述问题，其目的在于，提供一种将结构改善成能够提高铝废料的熔解效率的铝熔炉。

进一步地，本发明的目的在于，提供一种将结构改善成能够减少铝氧化物的生成量的铝熔炉。

进一步地，本发明的目的在于，提供一种将结构改善成能够提高纯铝的熔解回收率的铝熔炉。

技术方案

为解决上述课题，本发明的优选实施例的铝熔炉包括：加热室，其具备对铝熔液加热的加热单元；以及熔解室，其具备在所述熔液中生成旋回下降的涡流的涡流单元、将熔剂投入到所述涡流的熔剂供应单元以及将铝废料投入到所述涡流的原料供应单元。

优选在所述原料供应单元向所述涡流投入所述铝废料之前，所述熔剂供应单元将所述熔剂预先投入到所述涡流而在所述熔液的表面形成熔融熔剂层，在所述熔融熔剂层形成之后，所述原料供应单元将所述铝废料投入到所述涡流，以使所述铝废料通过所述熔融熔剂层。

优选在所述熔融熔剂层形成之后，所述熔剂供应单元和所述原料供应单元将所述熔剂和所述铝废料同时或不同时分别投入到所述涡流。

优选所述涡流单元通过所述涡流使所述熔液的夹杂物被所述熔剂捕获而形成的黑渣滓反复地下降和上浮，来形成所述黑渣滓聚集为球形的球形黑渣滓。

优选所述熔解室还具备从所述涡流分离球形黑渣滓的分离单元。

优选所述涡流单元具备：旋转轴，其具有浸渍于所述熔液的一端和向所述熔液的外部延伸的另一端；以及搅拌叶轮，其结合于所述一端。

优选所述铝熔炉还包括：液动力施加室，其具备对所述熔液加速来向所述熔液施加液动力的加速单元，且置备于所述加热室与所述熔解室之间。

优选所述加速单元具备泵送所述熔液的熔液泵。

优选所述加热室还具备将所述熔液传递至所述液动力施加室的第一流动通道，所述熔解室还具备将所述熔液传递至所述加热室的第二流动通道，所述液动力施加室还具备将所述熔液传递至所述熔解室的第三流动通道。

优选所述加热室具有除了与所述第一流动通道和所述第二流动通道连接的部分外的其余部分与外部隔绝的密闭结构。

优选所述铝废料的至少一部分是具有预先规定的大小的铝片。

优选铝废料的至少一部分是废旧铝饮料罐废料(ubcs)。

优选所述熔剂包括氯化钠(nacl)和氯化钾(kcl)以相同的重量份混合的混合物93-97重量份、和冰晶石类(cryolite，potassiumcryolite)3-7重量份。

发明的效果

本发明的铝熔炉具有如下有益效果。

第一，根据本发明，通过涡流将铝废料迅速装入铝熔液，从而可以减少铝氧化物的生成量。

第二，根据本发明，通过涡流将熔剂选择性地捕获非金属夹杂物(inclusion)来生成的黑渣滓聚集为球形来形成球形黑渣滓，从而可以减少黑渣滓中包括的铝金属的量，进而提高纯铝的熔解回收率。此外，根据本发明，由于无需用于回收渣滓中含有的铝的另外的渣滓再处理过程，可以节省渣滓的再处理所需要的费用。

第三，根据本发明，由于能够以球形黑渣滓覆盖熔解室的铝熔液的状态执行铝废料的熔解作业，与以熔解室的铝熔液未被球形黑渣滓覆盖的状态执行铝废料的熔解作业的情况相比，保温效果更突出，因而可以提升铝熔液的温度。从而，本发明能够以提升铝熔液的温度的状态执行铝废料的熔解作业，因而可以改善铝废料的熔解效率。

附图说明

图1是本发明的优选实施例的铝熔炉的概念图。

图2是图1的熔解室和液动力施加室的剖视图。

图3是为说明在图1的熔解室中形成球形黑渣滓的过程的图。

图4是示意性地示出通过图3的过程形成的球形黑渣滓的截面的剖视图。

图5是示出收容于图1的熔解室的铝熔液的表面漂浮有球形黑渣滓的状态的熔解室的平面图。

具体实施方式

本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不能被限于通常的意义或词典意义来解释，而是应本着发明人为了以最佳方法说明自身的发明，可以适当地定义术语的概念的原则解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。从而，可以理解的是，本说明书中记载的实施例和附图所示的构成仅是本发明的最优选实施例，并不代表本发明的所有技术思想，在本申请时间点，可以有能代替这些实施例的多种等同物和变形例。

为说明的方便性和清晰性，附图中各构成要素或组成该构成要素的指定部分的大小被夸张、省略或示意性地图示。因此，各构成要素的大小并不完整地反映实际大小。在对相关公知功能或构成的具体说明反而多余地使本发明的主旨模糊的情况下，省略那种说明。

图1是本发明的优选实施例的铝熔炉的概念图。

参照图1，本发明的优选实施例的铝熔炉1包括：加热室10，其对铝熔液m加热；熔解室20，在其中，铝废料a和熔剂f分别投入于铝熔液m；以及液动力施加室30，其向铝熔液m施加液动力。

如图1所示，铝熔炉1具备由具有耐火材料的壁体划分的多个空间。加热室10、熔解室20和液动力施加室30分别以与其他空间独立的状态置备于铝熔炉1的多个空间中的任一空间。

加热室10是用于以预先规定的温度对铝熔液m加热的空间，其与待后述的熔解室20的第二流动通道29连通来接收由熔解室20传递的铝熔液m。

加热室10形成为除了与待后述的第一流动通道16和第二流动通道29连接的部分外的其余部分与外部隔绝的密闭结构，以能够使热损失最小化。

如图1所示，加热室10包括：加热单元12，其对铝熔液m加热；熔液出口14，其用于将铝熔液m向铝熔炉1的外部排出；以及第一流动通道16，其用于将收容于加热室10的铝熔液m传递至液动力施加室30。

加热单元12是用于以预先规定的温度对铝熔液m加热的装置。对加热单元12的结构不作特殊限定。例如，如图1所示，加热单元12可以是设置于划分加热室10的壁体的燃烧器。

对铝熔液m的加热温度不作特殊限定。铝熔液m的温度可以由设置于加热室10的温度传感器(未图示)测量。加热单元12可以接收由温度传感器输入的铝熔液m的温度，来以预先规定的加热温度对铝熔液m加热。

熔液出口14提供用于将在加热室10中加热的铝熔液m向铝熔炉1的外部排出的出口。熔液出口14可以与用于制造铝铸造物的铝铸造装置和连接，或与用于移送铝熔液m的熔液移送容器连接。熔液出口14中可以设置有选择性地开闭熔液出口14的开闭阀18。

第一流动通道16提供用于将收容于加热室10的铝熔液m传递至液动力施加室30的通道。如图1所示，第一流动通道16贯通有划分加热室10和液动力施加室30的壁体而形成，铝熔液m通过第一流动通道16流入液动力施加室30。

图2是图1的熔解室和液动力施加室的剖视图，图3是为说明在图1的熔解室中形成球形黑渣滓的过程的图，图4是示意性地示出通过图3的过程形成的球形黑渣滓的剖面的剖视图。

熔解室20是用于将熔剂f和铝废料a投入铝熔液m的空间，其与待后述的液动力施加室30的第三流动通道34连通来接受由液动力施加室30传递的铝熔液m。

熔解室20形成为上面的至少一部分开放的开放结构，以能够将熔剂f和铝废料a投入铝熔液m，且形成为具有比加热室10相对小的容积。亦即，熔解室20形成为开放结构，以能够将废料a投入熔解室20来执行熔解作业，且形成为具有比加热室10相对小的容积，以能够减少热损失。

如图1、图2所示，熔解室20包括：涡流单元21，其在铝熔液m中生成旋回下降的涡流v；熔剂供应单元23，其将熔剂f投入到涡流v；原料供应单元25，其将铝废料a投入到涡流v；以及第二流动通道29，其用于将收容于熔解室20的铝熔液m传递至加热室10。

涡流单元21是用于在收容于熔解室20的铝熔液m中形成旋回下降的涡流v的部件，其设置于熔解室20，以使至少一部分浸渍于铝熔液m。在由涡流单元21生成的涡流v与通过第三流动通道34流入熔解室20的铝熔液m的流动直接面对的情况下，存在铝熔液m的流动受干扰的忧虑。为防止这种问题，如图1所示，优选涡流单元21设置于熔解室20的一侧，以免与第三流动通道34位于一直线上，但不限于此。

如图2所示，涡流单元21包括：旋转轴21a，其具有浸渍于铝熔液m的下端和向铝熔液m的外部延伸来与驱动电机(未图示)轴结合的上端；以及搅拌叶轮21b，其轴结合于旋转轴21a的下端。如图1、图2所示，若驱动电机被驱动，则搅拌叶轮21b以旋转轴21a为中心旋转，以此在收容于熔解室20的铝熔液m中生成以旋转轴21a为中心旋回下降的涡流v。

熔剂供应单元23是用于将由外部的熔剂供应源(未图示)供应的熔剂f投入到收容于熔解室20的铝熔液m的装置。熔剂f是比重小于铝的混合盐，其由与铝废料a的非金属夹杂物的亲和力高的材料形成。

如图2所示，熔剂供应单元23向由涡流单元21生成的涡流v投入熔剂f。如此一来，熔剂f借由涡流v被迅速装入铝熔液m而熔解后，可以均匀地在熔解室20蔓延。然而，不限于此，熔剂供应单元23也可以向非涡流v的铝熔液m的其他部分投入熔剂f。

对熔剂f的投入时机不作特殊限定。例如，熔剂供应单元23可以在料供应单元25向涡流v投入铝废料a之前将熔剂f预先投入到涡流v。如此一来，熔剂f在借由涡流v旋回下降的过程中浸渍于铝熔液m而熔解。但是，由于熔剂f具有比铝相对低的比重，熔解于铝熔液m的熔剂f浮向铝熔液m的表面，来在铝熔液m的表面形成熔融熔剂层，即盐熔层。这种熔融熔剂层能够阻断铝熔液m和投入于铝熔液m的铝废料a与大气中的氧气接触，来减少铝氧化物的生成量。

这种熔剂f能够选择性地捕获夹杂物的同时，具有能够在铝熔液m的表面形成熔融熔剂层的组成。优选熔剂f可以包括氯化钠(nacl)和氯化钾(kcl)以相同的重量份混合的混合物93-97重量份和冰晶石类(cryolite，potassiumcryolite)3-7重量份。更优选熔剂f可以包括氯化钠(nacl)47.5重量份、氯化钾(kcl)47.5重量份以及氟化钾铝(kalf4)5重量份。

一方面，在由原料供应单元25开始铝废料a的投入之后，熔剂供应单元23可以与原料供应单元25同时或不同时将熔剂f投入涡流v。亦即，即使在铝废料a的投入开始之后，仍按照铝废料a的供应趋势连续地或间歇地供应熔剂f。

熔剂f优选以与要利用其捕获非金属夹杂物的量相同的量供应，但不限于此。从而，熔剂f的供应量可以根据铝废料a的供应量和铝废料a的种类调节。亦即，在供应如废旧铝饮料罐废料(ubcs废料)包括涂料和其他大量非金属夹杂物的铝废料a的情况下，熔剂f的供应量可以增加，在供应纯度高的铝废料a的情况下，熔剂f的供应量可以减少。

原料供应单元25是用于将由外部的原料供应源(未图示)供应的铝熔剂f投入收容于熔解室20的铝熔液m的装置。

如图2所示，原料供应单元25向由涡流单元21生成的涡流v投入铝废料a。如此一来，铝废料a可以在借由涡流v旋回下降的过程中被迅速装入铝熔液m而熔解。以此，更有效地隔绝装入铝熔液m的铝废料a与大气的接触，从而更减少铝氧化物的生成量。

对铝废料a的投入时机，不作特殊限定。例如，原料供应单元25可以在在铝熔液m的表面形成熔融熔剂层之后开始铝废料a的供应。如此一来，铝废料a可以以在铝熔液m的表面形成熔融熔剂层的状态被装入铝熔液m。因此，更有效地隔绝装入铝熔液m的铝废料a与大气的接触，进而能够更减少铝氧化物的生成量。

当铝废料a的直径大的情况下，存在热传导率下降的问题。因此，铝废料a优选为其至少一部分具有5cm以下的直径的铝片。在铝废料a的直径大的情况下，热传导率会下降，因而供应相对直径小的铝片。这种铝片例如可以破碎铝压缩等铝废料来制造。

对铝废料a的种类不作特殊限定。例如，铝废料a可以是其至少一部分主要包括铝、镁以及铝合金的废旧铝饮料罐废料(ubcs，a3xxx系列，a5xxxx系列)。这种废旧铝饮料罐废料的化学组成如表1所示。

[表1]

一方面，铝废料a的夹杂物(inclusions)在铝废料a被装入铝熔液m而熔解时，具有与熔融铝凝集的性质。然而，熔融熔剂层，即熔剂f削弱夹杂物与熔融铝的凝集力来离解夹杂物和熔融铝，并选择性地捕获与熔融铝离解的夹杂物来形成黑渣滓b1。黑渣滓b1在前述的形成过程中其体积增加而具有低于熔融铝的比重，因而浮向铝熔液m的表面。

此外，如图2、图3所示，黑渣滓b1在借由涡流v旋回下降的过程中，当到达涡流v的下端时，会从涡流v脱离，此后，浮向铝熔液m的表面后，再借由涡流v的吸入力与涡流v汇流。从而，黑渣滓b1通过这种过程与在铝熔液m的表面生成的其他黑渣滓b1结合。若反复这种过程，如图4所示，形成多个黑渣滓b1聚集为球形的球形黑渣滓b2。亦即，涡流单元21通过涡流v使黑渣滓b1反复地下降和上浮，来形成多个黑渣滓b1聚集为球形的球形黑渣滓b2。对这种球形黑渣滓b2的化学组成不作特殊限定。例如，如前述，在铝废料a是废旧铝饮料罐废料(ubcs废料)，且熔剂f包括氯化钠(nacl)47.5重量份、氯化钾(kcl)47.5重量份以及氟化钾铝(kalf4)5重量份的情况下，球形渣滓b2的化学组成如表2所示。

[表2]

由于球形黑渣滓b2在黑渣滓b1使铝熔液m反复下降和上浮的过程中逐渐形成，与没有这种下降和上浮过程而一次性形成的一般的黑渣滓相比，非金属夹杂物的除去性能更突出。因此，与形成一般的黑渣滓相比，在形成球形黑渣滓b2的情况下，更能降低渣滓的铝含有率。亦即，一般的黑渣滓，例如在现有的废旧铝罐熔解工程中对白渣滓进行熔剂处理来形成的黑渣滓具有约50％以上的铝含有率，而球形黑渣滓b2具有约10％以下的铝含有率。从而，形成球形黑渣滓b2能够提高纯铝的熔解回收率。此外，通过形成球形黑渣滓b2，能够省略利用发热剂熔剂和再处理压入器对渣滓进行再处理来回收捕获渣滓中的铝的渣滓再处理过程，因而可以节省这种渣滓再处理所需要的费用。

第二流动通道29提供用于将熔解有铝废料a的铝熔液m传递至加热室10的通道。如图1所示，第二流动通道29贯通有划分熔解室20和加热室10的壁体而形成，铝熔液m通过第二流动通道29流入加热室10。

其次，液动力施加室30是用于向铝熔液m施加液动力以使铝熔液m能够在加热室10与熔解室20之间循环的空间，其与加热室10的第一流动通道16连通来接受由加热室10传递的铝熔液m。

如图1所示，液动力施加室30设置于加热室10的第一流动通道16与熔解室20之间。然而，不限于此，液动力施加室30也可以设置于熔解室20的第二流动通道29与加热室10之间。

如图1、图2所示，液动力施加室30包括：加速单元32，其对铝熔液m加速来向铝熔液m施加液动力；以及第三流动通道34，其将被施加液动力的铝熔液m传递至熔解室20。

加速单元32设置于液动力施加室30，以使其至少一部分浸渍于铝熔液m。对加速单元32的结构不作特殊限定。例如，如图2所示，加速单元32可以是能够接受由设置于液动力施加室30的外部的驱动电机(未图示)提供的驱动力来泵送收容于液动力施加室30的铝熔液m的熔液泵。

第三流动通道34提供用于将由加速单元32施加液动力的铝熔液m传递至流动室的通道。如图1、图2所示，第三流动通道34贯通有划分液动力施加室30和熔解室20的壁体的下部以与加速单元32的叶轮面对而形成，铝熔液m通过第三流动通道34流入熔解室20。

一方面，本说明书中，以置备具备于加热室10与熔解室20之间的加速单元32的液动力施加室30为例进行了说明，但不限于此。亦即，由于熔解室20的涡流单元21能够通过形成涡流v来使铝熔液m升降的同时，将用于循环铝熔炉1的液动力施加于铝熔液m，因而可以省略液动力施加室30和置备于其的加速单元32。

图5是示出收容于图1的熔解室的铝熔液的表面漂浮有球形黑渣滓的状态的熔解室的平面图。

若多个球形黑渣滓b2密集于涡流v，则削弱利用涡流v的球形黑渣滓b2的下降和上浮作用，因而存在球形黑渣滓b2的形成效率下降的忧虑。因此，优选使成长至预先规定的基准直径的球形黑渣滓b2从涡流v脱离，来将位于涡流v的球形黑渣滓b2的密度调节为适宜的程度。

对球形黑渣滓b2的基准直径不作特殊限定。例如，在铝废料a是废旧铝饮料罐废料(ubcs废料)，且熔剂f包括氯化钠(nacl)47.5重量份，氯化钾(kcl)47.5重量份氟化钾铝(kalf4)5重量份的情况下，球形黑渣滓b2的基准直径为2cm至5cm。

如此，为使成长至基准直径的球形黑渣滓b2从涡流v脱离，熔解室20还可以包括：分离单元27，其从涡流v分离球形黑渣滓b2。

如图2所示，分离单元27包括：分离板27a，其具有能够将漂浮于铝熔液m的表面的球形黑渣滓b2拉向远离涡流v的一侧的形状；驱动装置(未图示)，其用于移动分离板27a；以及连接棒27b，其连接分离板27a。此处，驱动装置优选为置备于熔解室20的外部的作业车辆，但不限于此。

如此，通过置备分离单元27，可以利用分离板27a将长至预先规定的基准值以上的球形黑渣滓b2拉向远离涡流v的一侧，来使其从涡流v脱离。从而，可以防止由于球形黑渣滓b2密集于涡流v导致球形黑渣滓b2的形成效率降低。此处，分离单元27还可以一并履行捞出球形黑渣滓b2来向外部排出的功能。

一方面，在利用分离单元27将球形黑渣滓b2拉向远离涡流v的一侧的情况下，如图5所示，铝熔液m的表面的至少一部分被从涡流v脱离的球形黑渣滓b2覆盖。因此，收容于熔解室20的铝熔液m被覆盖其表面的球形黑渣滓b2与大气隔绝，球形黑渣滓b2将具备对收容于具有开放结构的熔解室20的铝熔液m的保温效果。从而，利用球形黑渣滓b2使铝熔液m的热损失最小化，与铝熔液m未被球形黑渣滓b2覆盖的情况相比，更提升铝熔液m的温度。

例如，现有的铝熔炉的收容于熔解室的铝熔液的温度通常为约700℃以下，而铝熔炉1的收容于熔解室20的铝熔液m的温度可以上升至约730℃以上。因此，与现有的铝熔炉相比，铝熔炉1更能够提高铝废料a的熔解效率。

尽管上面通过有限的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明不限于此，显然，本发明所属技术领域中的一般的技术人员可以在本发明的技术思想和下面将要记载的权利要求书的等同范围内实施多种修改和变形。