CN113476957A - 一种熔融态金属纯化装置 - Google Patents

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孙院军
丁向东
曾毅
孙军
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Abstract

本申请提供了一种熔融态金属纯化装置，涉及金属纯化技术领域，包括：能够旋转的旋转盘，所述旋转盘顶面上设置用于放置熔融状金属的凹槽，所述凹槽内设置过滤层，所述过滤层将所述凹槽分隔为第一凹槽和第二凹槽。熔融态的金属倒入旋转盘上的凹槽中高速旋转，在离心力的作用下，熔融态的金属中较重的成分向旋转盘外圈移动，较轻的成分留下，从而将熔融态的金属分离纯化。如此设置，结构简单，成本较低，纯化流程短，效率较高。

Description

一种熔融态金属纯化装置
技术领域
本申请涉及金属纯化技术领域，尤其是涉及一种熔融态金属纯化装置。
背景技术
金属元素在自然界中主要以氧化矿和硫化矿形式存在。因此一般需要通过矿物加工、火法冶金或者湿法冶金过程。不断富集纯化得到。而矿物中轧制元素成分复杂，性质多样，有些元素因为特性相近而很难分离。因此，一般金属材料中会含有多种元素及杂质成分。然而，不同金属材料具有不同的特性和使用领域，杂质元素的存在会严重影响金属材料的本证特性和使用性能。因此，金属纯化对高性能材料而言非常重要。随着电子信息产业的发展，各种功能靶材的需求日益增长。对金属材料的纯度要求著提升。
纯化金属当前的主要的技术流程为湿法过程和物理过程。结构复杂，流程长，成本高，效率较低。
申请内容
本申请的目的在于提供一种熔融态金属纯化装置，结构简单，成本低，纯化流程短，效率较高，具有较高的实用价值。
为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
本申请提供的一种熔融态金属纯化装置，包括：能够旋转的旋转盘，所述旋转盘顶面上设置用于放置熔融状金属的凹槽，所述凹槽内设置过滤层，所述过滤层将所述凹槽分隔为第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽位于所述过滤层靠近所述旋转盘旋转中心的一侧，所述第二凹槽位于所述过滤层远离所述旋转盘旋转中心的一侧。
可选地，还包括包覆所述旋转盘外围的壳体。
可选地，所述壳体顶面上设置进料口，所述进料口贯穿所述壳体并位于所述凹槽的上方。
可选地，所述进料口包括第一进料口和第二进料口，所述第一进料口贯穿所述壳体并位于所述第一凹槽的上方，所述第二进料口贯穿所述壳体并位于所述第二凹槽的上方。
可选地，所述第一凹槽的底面上贯穿设置流管，所述流管的顶面高于所述第一凹槽的底面，所述流管的顶面低于所述第一凹槽的顶面，所述第二凹槽的侧壁上设置流槽，所述流槽贯穿所述旋转盘的外侧壁。
可选地，所述壳体底面上设置位于所述流管下方的第一集液槽和位于所述流槽下方的第二集液槽，所述第一集液槽底面上设置贯穿所述壳体的第一出液口，所述第二集液槽底面上设置贯穿所述壳体的第二出液口。
可选地，所述旋转盘连接转轴，所述壳体顶面设置贯穿所述壳体的转孔，所述转轴穿出所述转孔并与所述转孔内壁通过轴承连接。
可选地，所述过滤层为多孔板。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供的一种熔融态金属纯化装置,熔融态的金属倒入旋转盘上的凹槽中高速旋转，在离心力的作用下，熔融态的金属中较重的成分向旋转盘外圈移动，较轻的成分留下从而将熔融态的金属分离纯化。如此设置，结构简单，成本较低，纯化流程短，效率较高。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一种熔融态金属纯化装置的旋转盘结构示意图；
图2是本申请实施例一种熔融态金属纯化装置的壳体结构示意图。
图中：1、旋转盘；2、过滤层；3、第一凹槽；4、第二凹槽；5、壳体；6、转轴；7、进料口；71、第一进料口；72、第二进料口；8、流管；9、流槽；10、第一集液槽；11、第二集液槽；12、第一出液口；13、第二出液口。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
本申请的具体实施例提供了一种熔融态金属纯化装置，如图1所示，包括：旋转盘1，旋转盘1能够在电机的带动下进行高速旋转。在旋转盘1顶面上开设凹槽，在凹槽内设置过滤层2，使得过滤层2将凹槽分隔为两部分，分别为第一凹槽3和第二凹槽4。第一凹槽3位于过滤层2靠近旋转盘1旋转中心的一侧，第二凹槽4位于过滤层2远离旋转盘1旋转中心的一侧。
其中凹槽可以为圆环状。对应的过滤层2同为圆环状，将凹槽分隔为位于过滤层2内圈的圆环状的第一凹槽3和位于过滤层2外圈的圆环状的第二凹槽4。如此即第一凹槽3位于过滤层2靠近旋转盘1旋转中心的一侧，第二凹槽4位于过滤层2远离旋转盘1旋转中心的一侧。
在对熔融态的金属进行提纯时，当需要在较轻的金属中分离较重的杂质时，将熔融态的金属倒入位于过滤层2内圈的第一凹槽3中，然后使用电机驱动旋转盘1高速旋转，在离心力的作用下，较重的杂质向旋转盘1外圈移动，经过滤层2过滤后流入第二凹槽4中，第一凹槽3中留下的即为较轻的金属。当需要在较重的金属中分离较轻的杂质时，将熔融态的金属倒入位于过滤层2外圈的第二凹槽4中，然后使用电机驱动旋转盘1高速旋转，在离心力的作用下，较重的金属向第二凹槽4外侧移动，较轻的杂质即经过滤层2过滤后流入第一凹槽3中，第二凹槽4中留下的即为较重的金属。如此设置，结构简单，成本较低，纯化流程短，效率较高。
其中，对于密度相差较大的成分分离，可以通过连续旋转离心方式；而对于密度相差较小的成分分离，可以采取脉冲式旋转离心的方式，经过多次离心-静置-再离心-再静置方式。
作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，还包括壳体5，壳体5包覆旋转盘1外围，旋转盘1在壳体5内部，将熔融态的金属倒入旋转盘1上的凹槽中，将旋转盘1高速旋转对金属进行提纯，壳体5有效保护旋转盘1，减少外界环境对旋转盘1及金属造成的影响。
值得说明的是，本装置应在真空环境或保护气环境进行，并在不高于1500℃的环境下，减少对装置的影响。
为了方便进料，作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，在壳体5的顶面上开设设置进料口7，进料口7贯穿壳体5连通壳体5的外部与内部，壳体5位于凹槽的上方，将旋转盘1包覆在壳体5中后，从进料口7倒入熔融态的金属，熔融态的金属从进料口7流入后落入凹槽中。如此设置，可以直接通过进料口7对凹槽内进料，无需重复拆装壳体5进行进料，连续进料更加方便。
作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，进料口7包括两个，分别为第一进料口71和第二进料口72，第一进料口71和第二进料口72均贯穿壳体5。第一进料口71位于第一凹槽3的上方，第二进料口72位于第二凹槽4的上方。当需要在较轻的金属中分离较重的杂质时，将熔融态的金属从第一进料口71倒入，熔融态的金属从第一进料口71流入后，落入位于过滤层2内圈的第一凹槽3中，然后使用电机驱动旋转盘1高速旋转，在离心力的作用下，较重的杂质向旋转盘1外圈移动，经过滤层2过滤后流入第二凹槽4中，第一凹槽3中留下的即为较轻的金属。当需要在较重的金属中分离较轻的杂质时，将熔融态的金属从第二进料口72倒入，熔融态的金属从第二进料口72流入后，落入位于过滤层2外圈的第二凹槽4中，然后使用电机驱动旋转盘1高速旋转，在离心力的作用下，较重的金属向第二凹槽4外侧移动，较轻的杂质即经过滤层2过滤后流入第一凹槽3中，第二凹槽4中留下的即为较重的金属。
如此设置，可以根据提纯需求选取不同的进料口7进料，操作更加方便。
为了方便出料，作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，在第一凹槽3的底面上设置流管8，流管8贯穿第一凹槽3的底面，使得液体能够从流管8中流出第一凹槽3。其中流管8的顶面高于第一凹槽3的底面，当第一凹槽3内液面的高度高于流管8的顶面时，液体即在流管8中溢出。应保证流管8的顶面低于旋转盘的顶面，保证液体能够在流管8中正常溢出。如此设置，熔融态的金属或杂质在第一凹槽3中不断堆积时，从流管8中溢流而出，实现自动出料。在第二凹槽4的侧壁上设置流槽9，流槽9贯穿旋转盘1的外侧壁，使得液体能够从流槽9中流出第二凹槽4，当第二凹槽4内液面的高度高于流槽9时，液体即在流槽9中溢出。如此设置，熔融态的金属或杂质在第二凹槽4中不断堆积时，从流槽9中溢流而出，实现自动出料。
作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，在壳体5内部底面上设置第一集液槽10和第二集液槽11。第一集液槽10位于流管8的下方，从流管8流出的液体落入第一集液槽10。在第一集液槽10底面上设置第一出液口12，第一出液口贯穿壳体5，落入第一集液槽10的液体从第一出液口12排出。第二集液槽11位于流槽9下方，从流槽9流出的液体落入第二集液槽11。在第二集液槽11底面上设置第二出液口13，第二出液口贯穿壳体5，落入第二集液槽11的液体从第二出液口13排出。如此设置，熔融态的金属或杂质从流管8流出落在第一集液槽10中后从第一出液口12排出，从流槽9流出落在第二集液槽11中后从第二出液口13排出。
关于旋转盘1的设置，作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，如图1和图2所示，旋转盘1连接转轴6，使得旋转盘1跟随转轴6转动。在壳体5顶面设置贯穿壳体5的转孔，将转轴6穿出转孔，将转轴6与转孔内壁通过轴承连接。转轴6连接电机。如此设置，电机驱动转轴6转动，从而带动旋转盘1在壳体5内高速旋转。
作为可选地实施方式，于本申请的具体实施例中，过滤层2可以为多孔板，多孔板的材质可以为金属或陶瓷，类型可以为单层多孔板或多层复合多孔板。过滤层2也可以为滤网。还可以为多层金属丝网组成的多孔网，也可以金属或者陶瓷小球充填堆积而成的多空带，相邻小球之间连接而成的间隙成为通孔。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种熔融态金属纯化装置，其特征在于，包括：能够旋转的旋转盘(1)，所述旋转盘(1)顶面上设置用于放置熔融状金属的凹槽，所述凹槽内设置过滤层(2)，所述过滤层(2)将所述凹槽分隔为第一凹槽(3)和第二凹槽(4)，所述第一凹槽(3)位于所述过滤层(2)靠近所述旋转盘(1)旋转中心的一侧，所述第二凹槽(4)位于所述过滤层(2)远离所述旋转盘(1)旋转中心的一侧。
2.根据权利要求1所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，还包括包覆所述旋转盘(1)外围的壳体(5)。
3.根据权利要求2所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述壳体(5)顶面上设置进料口(7)，所述进料口(7)贯穿所述壳体(5)并位于所述凹槽的上方。
4.根据权利要求3所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述进料口(7)包括第一进料口(71)和第二进料口(72)，所述第一进料口(71)贯穿所述壳体(5)并位于所述第一凹槽(3)的上方，所述第二进料口(72)贯穿所述壳体(5)并位于所述第二凹槽(4)的上方。
5.根据权利要求2所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述第一凹槽(3)的底面上贯穿设置流管(8)，所述流管(8)的顶面高于所述第一凹槽(3)的底面，所述流管(8)的顶面低于所述第一凹槽(3)的顶端，所述第二凹槽(4)的侧壁上设置流槽(9)，所述流槽(9)贯穿所述旋转盘(1)的外侧壁，所述流槽(9)的高度高于所述第一凹槽(3)的底面。
6.根据权利要求5所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述壳体(5)底面上设置位于所述流管(8)下方的第一集液槽(10)和位于所述流槽(9)下方的第二集液槽(11)，所述第一集液槽(10)底面上设置贯穿所述壳体(5)的第一出液口(12)，所述第二集液槽(11)底面上设置贯穿所述壳体(5)的第二出液口(13)。
7.根据权利要求2所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述旋转盘(1)连接转轴(6)，所述壳体(5)顶面设置贯穿所述壳体(5)的转孔，所述转轴(6)穿出所述转孔并与所述转孔内壁通过轴承连接。
8.根据权利要求1所述的熔融态金属纯化装置，其特征在于，所述过滤层(2)为多孔板。
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