[發明專利]超聲、旋轉電磁場在熔鋁精煉中的應用

無效

• 申請號: 200810097442.7
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101591736A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 吳杰;吳修明;梁保勝;王啟政
• 申請（專利權）人: 吳杰
• 主分類號: C22B21/06
• 分類號: C22B21/06;C22B9/02
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高溫冶金熔煉中的金屬精煉與提純范疇。

高溫冶金技術，其中包括有色金屬和鋼鐵的精煉、提純過程，也可以說是{造渣}技術， 其共同目的都是把熔融于液態金屬熔體中的有害金屬雜質、氣體和非金屬夾雜物等析出或轉 移到熔渣中，使其達到所需要的純度、純潔度和其微觀組織結構(晶體)的最佳形態。

背景技術

目前，在有色金屬冶鋁行業中，對精品鋁、高純鋁的除雜、提純、精煉和晶粒細化等生 產工藝，多年來變化不大。目前國內外采用的技術方法雖然有許多種，但因其存在工藝繁雜、 提純凈度有限、生產成本高，或對環境有污染、有損工人健康等缺陷，因而不同程度地影響 了冶鋁企業精品鋁的生產和高端特種鋁金屬的深加工。已成為冶鋁行業關注解決的技術難題。

在鋁電解生產液態原鋁與鋁加工重熔、鑄錠及精煉過程中，對熔融于鋁液中的氫、雜質 元素和非金屬夾雜物的清除方法，主要是：1、充注氣體；2、添加熔劑；3、過濾；4、攪拌； 5、真空法等等。

上述各種方法的主要缺陷：1、單質氣或混合氣體充注除氫、除雜，在鋁液中不可避免的 存在較大盲區，致使其作用或反應范圍有限；其次產泡量少，分布不均，氣泡勢能小且氣泡 形態及傳遞可控性差，從而造成氣泡俘獲雜質和氫的效率不高，特別是對于彌散于鋁液中的 “固態小質點”和“點狀呆氫”的俘獲率更低。這就造成鋁的純度從99.7％到99.9％以上的 0.3個百分點不易上去的重要原因之一。2、添加熔劑，因鋁液溫度-粘度及雜質分散性等熱 流體分子動力學、界面化學過程控制難度較大等原因，造成反應不完全。熔煉反應形成的痕 量級高勢能納微米尺度的復合型有害顆粒，即鋁液中的殘留物，使之更不易脫除。這也是造 成鋁的純度從99.9％、99.99％到99.999％幾個品質臺階，不易突破的原因之一。3、攪拌，包 括機械和旋轉氣泡攪拌，雖然成本低、工藝簡單，但其剪切化學反應的作用范圍及效果極為 有限，槽、爐中熔體的相當部分是盲區或死區，其作用范圍主要是在攪拌軸線附近形成的渦 流區，雖然對較大粒徑的雜質顆粒有加速沉淀和上浮液面的促進作用，但對熔融于鋁液中μ 級或小于μ級細微雜質元素和非金屬顆粒物，則剝離作用顯得不大。這也是造成降低鋁中雜 質含量不易突破，清除效率不夠高的又一個重要原因。4、過濾法，因濾網材料和孔徑的局限 性等原因，對微小顆粒的除雜效果也不太理想，尤其在99.9％以上精品高純鋁工業化生產時 更顯困難。5、三層液鋁電解精煉鋁方法，可以制得高純度的精鋁。但是其工藝比較復雜，而 且正品產出率較低，需加入電解質，有HF氣體逸出，耗電量較大，目前其在國內的產量很少， 年產量不足二萬噸，遠遠不能滿足需要。

我國是鋁金屬生產大國，但不是冶鋁強國，雖然產能大，然而精品少，遠遠不適應國家 的實際需要。例如：航空航天用鋁、軍工用鋁、輕質高強結構工程用鋁、輕質高強結構工程 用鋁(汽車、高速列車、特大型建筑工程等)以及超高壓、大電流電工鋁電子工業，化工和 冶金用鋁等。因此，研究高純度及各種用途合金鋁產品具有十分重要的意義。這就需要在鋁 冶煉生產環節中進行技術革新，這樣不僅能提高鋁材使用價值，還能增加產品附加值。

發明內容：

為了克服上述液態原鋁及其精練過程中現使用方法的種種不足，使現在精品鋁、高純鋁 生產時的提純、除雜過程的不完全、不穩定、不簡潔、不經濟、正品產出率低的現狀，得到 顯著的改善。我們采用了：

1、微爆技術、多維層狀連續螺旋線瞬態渦流技術，亦即物理場技術，其特征是在鋁液中，可 控的、可分層的大彌散度、強勢能、小直徑氣泡密集陣及氣爆體俘獲與分子碰撞、共振、自 旋、團聚等功能效應，這是本技術保證精鋁提煉的主要手段，也是本方法的核心。

本技術方法相對于原鋁三層液電解精煉和剛性區域熔煉法或偏析法，就其工藝流程及裝 置來說，我們的方法更加簡潔，除雜、提純效果都更為顯著，是對上述方法的補充和改善。 本方法已顯現出在高溫冶金多個相關專業極有可能獲得應用的良好前景。

2、我們所研制的技術及其工藝裝置(如示意圖所示)應用的目的，在于為冶鋁工業提供一種 全新的，以簡潔、經濟、綠色環保為顯著特征的工藝方法及其專用裝置，即在鋁電解槽、保 溫爐或重熔爐等現有常規生產裝置上裝配必要的部件，在不添加任何提純介質的前提下，完 成精品鋁、高純鋁等有色金屬在內的在線連續除雜、提純、精煉和晶粒細化生產過程。

具體實施方式：