[發明專利]一種連續偏析提純精鋁及高純鋁的方法及設備

有效

• 申請號: 201210401987.9
• 申請日: 2012-10-21
• 公開（公告）號: CN102864314A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 楊鋼;李玉章;譚國寅;趙偉;方樹銘;湯皓元;陳越;閆洪;岳有成
• 申請（專利權）人: 昆明冶金研究院
• 主分類號: C22B21/06
• 分類號: C22B21/06;C22B9/02
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉是一種連續偏析提純精鋁及高純鋁的方法及設備，特別是一種能耗低、成品率高、生產效率高的偏析提純方法，屬于鑄造冶金領域。

背景技術

利用偏析法對金屬尤其是鋁進行提純，是一種已經成熟的工業化工藝方法。?經文獻檢索發現，有多種偏析法制備高純鋁的發明專利，其中中國專利申請號為02111339.4?,公開了發明名稱為《高純鋁的真空連續體純凈化方法》，該申請人提出了一種連續進鋁液、間歇吸除雜質元素富集層液體的方法。該方法以液態鋁為原料，通過嚴格控制加熱區和冷卻區的溫度，控制吸取鋁液的量和時間間隔以及控制真空度的大小，提純后晶體的純度可達到5N5。

該發明雖然工藝先進，自動化程度高，但系統過于復雜，不易操控且該方法不是真正的連續化生產方法，補液過程不但影響生產的連續化，還破壞了提純的穩定環境條件，不利于產品成分的穩定。此外，該方法存在雜質元素的富集層，對于提純率受濃度影響較大的元素其提純效果不明顯。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術不足，發明一種精鋁及高純鋁的結晶在流動的熔融鋁中完成的方法，熔融鋁由靜置爐中流出的鋁液提供，流動的鋁液源源不斷的提供了提純原料，配合滾輪拉晶裝置真正實現了連續化生產高純鋁或精鋁的連續化偏析提純方法及專用設備。它使其能在連續化生產高純鋁的基礎上大大降低生產過程的能耗并提高生產效率。

本發明連續偏析提純精鋁及高純鋁的方法目的步驟如下：

①?將金屬熔融鋁或電解鋁液直接置入靜置爐（15）內，通過輸送管和流量控制塞（14），讓從靜置爐（15）中流出的熔融金屬鋁液直接進入坩堝（1）內盛裝熔融金屬鋁液的液面之下，液面下的金屬鋁液出口為一個或多個；

②?提純爐（10）內放置安裝有坩堝（1），坩堝（1）中預設有熱電偶（11），以實時測得坩堝（1）中金屬鋁液溫度，控制金屬鋁液出口流量，讓坩堝（1）中熔融金屬鋁液的液面保持恒定；

③?熔融金屬鋁液從坩堝（1）側部或者下部安裝有一個或多個結晶器（17），熔融金屬鋁液在結晶器（17）部位被冷卻，完成定向凝固結晶，冷卻過程中熔融金屬鋁液發生連續偏析結晶，獲得棒狀的鋁結晶體，即高純鋁或精鋁；

④?隨著鋁晶體的不斷生長，通過一個引晶頭（22）夾住或卡住已結晶的鋁晶體（18）一端端頭，以引晶頭（22）一端連接的引晶桿（21）將提純后的鋁晶體（18）引入由數對摩擦引導輪（19）構成的滾輪拉晶裝置，引導提純后的鋁晶體（18）以2-200mm/h的拉晶速度向前移動，達到設定長度后切割機（20）自動將提純后的鋁晶體切斷，完成連續化偏析提純生產高純鋁過程。

所述的坩堝（1）中鋁液保溫溫度為660℃－710℃；鋁晶體向前運動的速度為10－100mm/h；所述的靜置爐（15）中鋁液溫度為670℃-750℃。

所述的滾輪拉晶裝置由兩對或兩對以上摩擦引導輪（19），提拉過程由引晶頭（22）、引晶桿（21）和摩擦引導輪（19）共同完成，無行程限制，完成連續化生產。

生產連續偏析提純精鋁及高純鋁的設備是，提純爐（10）為密封狀箱體，提純爐（10）頂部開的觀察孔（2），提純爐（10）四周爐壁呈空心狀，提純爐（10）底部開有冷卻水入口（8），提純爐（10）上部開有冷卻水出口（3），提純爐（10）與坩堝（1）兩者相互接觸的底部裝有保溫層（4）。

所述的坩堝（1）外壁圓周包裹有空心管狀的線圈（5），空心管狀的線圈（5）通過控制器與電源連接并與冷水管聯通，當空心管狀的線圈（5）接通高頻電流時，空心管狀的線圈（5）發生電感應加熱，作為坩堝（1）保溫之用；當空心管狀的線圈（5）內部通入冷水時，空心管狀的線圈（5）整體變冷，起到降低坩堝（1）溫度之用。

所述的提純爐中的坩堝（1）與靜置爐（15）之間通過輸料管道接通，從靜置爐（15）引出的輸料管道至少為一根，輸料管道（7）上裝有流量控制塞（6、14）和擋板（13）。

所述結晶器（17）外壁空心管中通入冷卻水或冷卻氣體，讓結晶器（17）內形成特定溫度場。