CN101748291A - 基于偏析法的高纯铝提纯装置 - Google Patents

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Abstract

一种金属提纯技术领域的基于偏析法的高纯铝提纯装置，包括：内加热装置、若干个电磁搅拌器和提纯炉体。其中：内加热装置位于提纯炉体的中心，电磁搅拌装器位于提纯炉体的四周且均匀分布。本发明通过控制熔体流场改善铝熔体偏析过程中排出的杂质元素的扩散与分布情况，加快溶质元素在熔体中的混合扩散，降低固、液界面前沿的杂质浓度，达到提高铝的提纯效率的目的。

Description

基于偏析法的高纯铝提纯装置
技术领域
本发明涉及的是一种冶炼技术领域的装置，具体是一种基于偏析法的高纯铝提纯装置。
背景技术
在高纯铝提纯进化方面，偏析法较常用的三层液电解法精炼技术耗能低，环境污染小，效率高，成为目前高纯铝提纯净化的主要方法之一。目前工业应用的工艺有几种，但其工艺特点和技术水平不尽相同，其工艺的载体-设备也各种各样。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号96204334.6，记载了一种“精铝生产定向结晶炉”，该技术由提纯炉，炉壁为保温材料砌制而成，炉底为耐火材料易散热复合层，加热方式为电阻加热，搅拌采用电磁搅拌或机械搅拌。冷却方式为底部水冷套冷却，热量透过炉底由冷却水带走，使得金属在炉底结晶凝固，产生定向凝固。这种结构设计是定向凝固偏析法提纯的基本形式，存在如下问题：1结晶方式为定向树枝晶生长，不利于杂质元素的扩散；2炉壁与炉底的材料虽然和铝不润湿，但同样存在杂质元素向铝液中的扩散，限制了这种结构的提纯效率；3固相与液相共存，在搅拌的作用下，不利于杂质元素在末端的聚积。
进一步检索发现，中国专利申请号03230414，记载了一种“偏析法精铝生产装置”，该技术包括保温系统、卸料系统、凝固结晶系统、提升旋转系统、液压驱动系统，通过控制冷却介质的冷却作用和结晶温度来提高提纯效率，但是在凝固过程中的晶体生长速度不易控制，且装置较为复杂，达到良好提纯效率的整个生产过程的技术要求较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于偏析法的高纯铝提纯装置，本发明采用非机械方式的电磁场和中心加热装置，通过控制熔体流场改善铝熔体偏析过程中排出的杂质元素的扩散与分布情况，加快溶质元素在熔体中的混合扩散，降低固、液界面前沿的杂质浓度，达到提高铝的提纯效率的目的。
本发明具体是通过以下技术方案实现的，本发明包括：内加热装置、若干个电磁搅拌器和提纯炉体，其中：内加热装置位于提纯炉体的中心，电磁搅拌装器位于提纯炉体的四周。
所述的电磁搅拌器的个数为偶数个且对称设置于提纯炉体的四周。
所述的内加热装置包括：套管、加热元件和第一固定支架，其中：加热元件位于套管内部，第一固定支架分别与套管和提纯炉体固定连接使套管悬置于提纯炉体正中。
所述的提纯炉体包括：石墨坩埚、导热介质、钢壳、导热调节层、冷却器和第二固定支架，其中：石墨坩埚位于钢壳的内部，导热介质位于石墨坩埚与钢壳之间，导热调节层与钢壳的外侧面接触连接，冷却器包覆于导热调节层的外侧，第二固定支架固定设置于冷却器的底部，所述电磁搅拌装器具体位于冷却器的外部四周并接触连接。
本发明将铝液倒入石墨坩埚内，开启电磁搅拌器搅拌熔体。凝固开始后给内加热装置通电，并缓慢提高电热元件功率。石墨坩埚经水冷却器强制冷却，以控制固液界面有稳定合适的温度梯度。电磁场搅拌熔体，水冷却装置强制冷却以及中心内加热装置的共同作用，控制坩埚内熔体流场及晶体的凝固过程。待铝层凝固到一定厚度后，将剩余熔体倾倒出去，坩埚内的固体即为已提纯的材料。
本发明采用非机械方式的电磁场搅拌熔体，无需直接接触铝液，减少污染，可在极短的时间内使铝液搅拌均匀，使熔体中的杂质元素分布均匀一致。采用中心加热装置，缓慢提高其功率，控制固液界面保持稳定的温度梯度。在坩埚壁外采用水冷式强制冷却，提高生产效益，并通过调节坩埚外部导热调节层的厚度来控制冷却的强度。在不同生长速度和温度梯度下，由于受到电磁搅拌器的功率和频率以及晶体的生长速度的影响，固相的提纯效果不同。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明俯视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本实施例包括：内加热装置1、电磁搅拌器2和提纯炉体3，其中：内加热装置1位于提纯炉体3的中心，电磁搅拌装器位于提纯炉体3的四周。
所述的内加热装置1包括：套管4、加热元件5和第一固定支架6，其中：加热元件5位于套管4内部，第一固定支架6分别与套管4和提纯炉体3固定连接使套管4悬置于提纯炉体3正中。
所述的电磁搅拌器2共4个且对称设置于提纯炉体3的四周，该电磁搅拌器2的搅拌频率为0.5-30Hz。
所述的提纯炉体3包括：石墨坩埚7、导热介质8、钢壳9、导热调节层10、冷却器11和第二固定支架12，其中：石墨坩埚7位于钢壳9的内部，导热介质8位于石墨坩埚7与钢壳9之间，导热调节层10与钢壳9的外侧面接触连接，冷却器11包覆于导热调节层10的外侧，第二固定支架12固定设置于冷却器11的底部，所述电磁搅拌装器具体位于冷却器11的外部四周并接触连接。
所述的导热介质8采用高导热性石墨粘结剂；
所述的导热调节层10采用无机纤维织构，其厚度控制在10-50mm；
所述的冷却器11内设有冷却水入口13以及冷却水出口14使得导热调节层10外流通冷却水。在凝固过程中，冷却水从入口13进入后，水位不断上升至冷却水出口14流出，完成冷却过程。
所述的冷却水的流通速度每秒0.1-10M3；
本实施例通过以下三组方式进行提纯：
1：当电磁搅拌频率为1Hz，输入电流为100A时，石墨坩埚7内的铝的生长速度为2cm/h，铝的提纯效率可以达到70％。
2：当电磁搅拌频率为5Hz，输入电流为150A时，石墨坩埚7内的铝的生长速度为5cm/h，铝的提纯效率可以达到80％。
3：当电磁搅拌频率为10Hz，输入电流为150A时，石墨坩埚7内的铝的生长速度为10cm/h，铝的提纯效率可以达到65％。

Claims (6)

1.一种基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征在于：包括：内加热装置、若干个电磁搅拌器和提纯炉体，其中：内加热装置位于提纯炉体的中心，电磁搅拌装器位于提纯炉体的四周；
所述的内加热装置包括：套管、加热元件和第一固定支架，其中：加热元件位于套管内部，第一固定支架分别与套管和提纯炉体固定连接使套管悬置于提纯炉体正中；
所述的电磁搅拌器的个数为偶数个且对称设置于提纯炉体的四周。
2.根据权利要求1所述的基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征是，所述的电磁搅拌器的搅拌频率为0.5-30Hz。
3.根据权利要求1所述的基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征是，所述的提纯炉体包括：石墨坩埚、导热介质、钢壳、导热调节层、冷却器和第二固定支架，其中：石墨坩埚位于钢壳的内部，导热介质位于石墨坩埚与钢壳之间，导热调节层与钢壳的外侧面接触连接，冷却器包覆于导热调节层的外侧，第二固定支架固定设置于冷却器的底部，所述电磁搅拌装器具体位于冷却器的外部四周并接触连接。
4.根据权利要求3所述的基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征是，所述的导热调节层采用无机纤维织构，其厚度控制在10-50mm。
5.根据权利要求1所述的基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征是，所述的冷却器内设有冷却水入口以及冷却水出口使得导热调节层外流通冷却水。
6.根据权利要求5所述的基于偏析法的高纯铝提纯装置，其特征是，所述的冷却水的流通速度每秒0.1-10立方米。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102277505A (zh) * 2011-08-08 2011-12-14 新疆众和股份有限公司 定向凝固提纯高纯铝的方法及其熔炼炉
CN102534246A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 昆明冶金研究院 一种高纯铝的制备方法
CN102732753A (zh) * 2012-06-06 2012-10-17 包头铝业有限公司 一种高含量铝基中间合金生产方法
CN103673596A (zh) * 2013-11-22 2014-03-26 江苏博迁新材料有限公司 一种半熔式坩埚加热装置
CN103695667A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 江苏大学 一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝方法
CN103898338A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 东莞市长安东阳光铝业研发有限公司 一种高纯铝的分离提纯方法及设备
CN105921366A (zh) * 2016-06-30 2016-09-07 苏州博来喜电器有限公司 圆盘基材施胶机
CN107228568A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 佛山市高捷工业炉有限公司 一种带搅拌功能的工业熔炉
CN107449278A (zh) * 2017-08-22 2017-12-08 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式铝合金熔化炉
CN107504809A (zh) * 2017-08-22 2017-12-22 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式电热熔化保温炉
CN110578156A (zh) * 2019-10-17 2019-12-17 黄运蕉 一种增强型稀土电解石墨坩埚
CN111378850A (zh) * 2020-05-08 2020-07-07 河南中孚实业股份有限公司 一种偏析提纯高纯铝的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85201157U (zh) * 1985-04-01 1986-06-11 大连工学院 定向凝固提纯铝的装置
CN1042946A (zh) * 1988-11-19 1990-06-13 东北工学院 制取精铝的方法及装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102277505B (zh) * 2011-08-08 2013-04-17 新疆众和股份有限公司 定向凝固提纯高纯铝的方法及其熔炼炉
CN102277505A (zh) * 2011-08-08 2011-12-14 新疆众和股份有限公司 定向凝固提纯高纯铝的方法及其熔炼炉
CN102534246A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 昆明冶金研究院 一种高纯铝的制备方法
CN102534246B (zh) * 2011-12-27 2014-04-16 昆明冶金研究院 一种高纯铝的制备方法
CN102732753A (zh) * 2012-06-06 2012-10-17 包头铝业有限公司 一种高含量铝基中间合金生产方法
CN102732753B (zh) * 2012-06-06 2015-06-03 包头铝业有限公司 一种高含量铝基中间合金生产方法
CN103898338A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 东莞市长安东阳光铝业研发有限公司 一种高纯铝的分离提纯方法及设备
CN103673596A (zh) * 2013-11-22 2014-03-26 江苏博迁新材料有限公司 一种半熔式坩埚加热装置
CN103695667A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 江苏大学 一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝方法
CN105921366A (zh) * 2016-06-30 2016-09-07 苏州博来喜电器有限公司 圆盘基材施胶机
CN105921366B (zh) * 2016-06-30 2018-10-30 苏州博来喜电器有限公司 圆盘基材施胶机
CN107228568A (zh) * 2017-06-15 2017-10-03 佛山市高捷工业炉有限公司 一种带搅拌功能的工业熔炉
CN107449278A (zh) * 2017-08-22 2017-12-08 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式铝合金熔化炉
CN107504809A (zh) * 2017-08-22 2017-12-22 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式电热熔化保温炉
CN107504809B (zh) * 2017-08-22 2019-04-26 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式电热熔化保温炉
CN107449278B (zh) * 2017-08-22 2019-04-26 南通高新工业炉有限公司 一种坩埚式铝合金熔化炉
CN110578156A (zh) * 2019-10-17 2019-12-17 黄运蕉 一种增强型稀土电解石墨坩埚
CN111378850A (zh) * 2020-05-08 2020-07-07 河南中孚实业股份有限公司 一种偏析提纯高纯铝的方法

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