CN116179870B - 一种分步结晶高纯铝提纯装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高纯铝提纯技术领域，且公开了一种分步结晶高纯铝提纯装置，包括炉体，所述炉体内设有石墨坩埚，所述石墨坩埚的底部呈锥形状，且所述石墨坩埚的外侧设有冷却套，所述炉体的一侧设有机架，且所述机架上设有可升降的搅拌机构。本发明通过设置搅拌机构，搅拌机构包括固定座，在固定座上设有可转动的固定轴，在固定轴上设有皮带轮，在固定座上设有驱动电机，驱动电机通过皮带与固定轴传动连接，通过驱动电机可以带动固定轴转动，在固定轴上设有若干搅拌叶片，在固定轴的下侧设有夯料机构，通过夯料机构可将刮下来的铝屑夯实，这样铝屑就不会快速的在石墨坩埚的底部聚集，有效的提高了提纯效率。

Description

一种分步结晶高纯铝提纯装置

技术领域

本发明涉及高纯铝提纯技术领域，具体为一种分步结晶高纯铝提纯装置。

背景技术

高纯铝具有很好的导电性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蚀性以及极低的导磁性，在电子、能源、交通、医用、计算机、航天、天文和化工等工业领域中有广泛的应用。

分步结晶法是一种较为常见的高纯铝提纯方法，将含两种以上物质的混合物，利用其结晶的溶解度、结晶速度等的差异，把其分成单个成分的方法，称为分步结晶法。按照结晶方式的不同，可分为：冷却管结晶法、侧壁结晶法和底部冷却结晶法；侧壁结晶法：是在容器的外侧设置冷却装置，来对容器的局部区域进行冷却，在温度较低的地方，铝液会结晶、凝固，通过搅拌装置将侧壁上凝固的铝刮下，刮下的铝片会在容器的底部聚集，待固态铝聚集到一定程度后，对容器内的物料进行固液分离，即可得到纯度更高的纯铝。

现有技术中，主要是通过搅拌机构来对凝固的铝进行刮除的，刮下的铝主要呈屑状，占用空间较多，如果不对其进行处理，那么刮下的铝屑将会很快的在容器底部堆积起来，当铝屑的高度超过一定值后，就需要对其进行清理，否则铝屑的存在，就会对搅拌机构的工作造成影响，因此，在使用时，需要频繁的停机，将固态铝取出后，再继续进行提纯，提纯效率较低。

发明内容

本发明提供了一种分步结晶高纯铝提纯装置，具备提纯效率高的有益效果，解决了上述背景技术中所提到刮下的铝主要呈屑状，占用空间较多，如果不对其进行处理，那么刮下的铝屑将会很快的在容器底部堆积起来的问题。

本发明提供如下技术方案：一种分步结晶高纯铝提纯装置，包括炉体，所述炉体内设有石墨坩埚，所述石墨坩埚的底部呈锥形状，且所述石墨坩埚的外侧设有冷却套，所述炉体的一侧设有机架，且所述机架上设有可升降的搅拌机构；

所述搅拌机构包括固定座，所述固定座的一端设有固定轴，且所述固定轴与所述固定座转动连接，所述固定轴的上侧设有皮带轮，且所述固定轴的外侧设有若干搅拌叶片，所述固定座上设有用于带动所述固定轴转动的驱动电机，所述机架上设有用于推动所述固定座升降的气缸。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述固定轴的下端设有夯料机构，且所述夯料机构包括连接杆和第一压盘，所述连接杆的一端通过弹性机构与所述第一压盘弹性连接，且所述连接杆的另一端与所述第一压盘固定连接。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述第一压盘上设有若干第一开口，且所述第一压盘的下侧设有第二压盘，所述第二压盘与所述第一压盘转动连接，且所述第二压盘上设有若干位置与所述第一开口相对应的第二开口。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述第二压盘的上侧设有凸筋，且所述凸筋倾斜的设置在所述第二压盘上，所述第一压盘上设有位置与所述凸筋相对应的第三开口。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述第一压盘的上侧设有顶杆，所述顶杆呈L形状，且所述顶杆与所述第一压盘滑动连接，所述顶杆的一端与所述凸筋抵触。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述第二压盘的上侧还设有凸块，且所述凸块的上端设有斜顶。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述连接杆的下端设有配重块，且所述配重块与所述连接杆滑动连接，所述配重块的下侧设有延伸杆，且所述延伸杆的一端与所述凸块抵触。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述固定轴的一侧设有限位机构，且所述限位机构包括限位块，所述限位块通过第一弹簧与所述连接杆弹性连接，且所述限位块的一侧设有第一卡齿、第二卡齿，所述固定轴的内侧设有用于对所述第一卡齿进行限位的卡凸，所述石墨坩埚的内侧设有用于对所述第二卡齿进行限位的限位柱。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述搅拌叶片为空心结构，且所述搅拌叶片的内部设有刮刀，所述刮刀通过第三弹簧与所述搅拌叶片弹性连接，所述连接杆的外侧设有若干限位凸筋，且所述限位凸筋的位置和数量与所述刮刀一一对应。

作为本发明所述一种分步结晶高纯铝提纯装置的一种可选方案，其中：所述弹性机构包括固定板和连接座，所述固定板与所述固定轴固定连接，所述连接座与所述固定板转动连接，且所述连接座的一端通过第四弹簧与所述连接杆弹性连接。

本发明具备以下有益效果：

1、该一种分步结晶高纯铝提纯装置，通过设置带有冷却套的炉体，将冷却介质通入冷却套内，来对石墨坩埚进行冷却，在温度较低的地方，铝液会结晶、凝固，当凝固的铝液达到一定厚度后，为了保证冷却结晶的效果，需要将石墨坩埚内壁上的铝层刮下，在机架上设有搅拌机构，在搅拌机构处设有刮刀，通过刮刀可将石墨坩埚内壁上的铝层刮下；

搅拌机构包括固定座，在固定座上设有可转动的固定轴，在固定轴上设有皮带轮，在固定座上设有驱动电机，驱动电机通过皮带与固定轴传动连接，通过驱动电机可以带动固定轴转动，在固定轴上设有若干搅拌叶片，在固定轴的下侧设有夯料机构，通过夯料机构可将刮下来的铝屑夯实，这样铝屑就不会快速的在石墨坩埚的底部聚集，有效的提高了提纯效率。

2、该一种分步结晶高纯铝提纯装置，通过设置带有第一开口的第一压盘，相对应的，在第二压盘上设置了第二开口，正常情况下，第一开口与第二开口相对，这样当铝屑掉落下来后，铝屑就可穿过第一开口、第二开口，然后运动至第二压盘的下侧，当需要夯料时，夯料机构需要向下运动，在第一压盘的上侧设有顶杆，顶杆呈L形状，顶杆的一端穿过第三开口并与第二压盘上侧的凸筋抵触，凸筋是倾斜设置在第二压盘上的；

由于石墨坩埚的底部呈锥形状，随着夯料机构的运动，顶杆的一端会与石墨坩埚抵触，在石墨坩埚的抵触下，顶杆向凸筋方向运动，在顶杆的推动下，凸筋的位置发生变化，由于凸筋与第二压盘固定连接，在凸筋的带动下，第二压盘转动，此时第一开口与第二开口错开，这样在对物料进行夯实的过程中，物料就不会通过第一开口、第二开口逸出，夯实效果更好。

3、该一种分步结晶高纯铝提纯装置，通过设置内部带有刮刀的搅拌叶片，搅拌叶片为空心结构，通过固定轴、搅拌叶片可起到一个对铝液进行搅拌的作用，正常情况下，刮刀处于缩入搅拌叶片内部的状态，这样在通过搅拌叶片进行搅拌时，刮刀的存在，不会对搅拌叶片的工作造成干涉；

刮刀通过第三弹簧与搅拌叶片，相对应的，在连接杆的外侧设有若干限位凸筋，且限位凸筋的位置和数量与刮刀一一对应，当连接杆向固定轴内部运动时，限位凸筋会与刮刀抵触，限位凸筋的外侧设有斜面，在限位凸筋的推动下，刮刀会克服第三弹簧的阻力并向搅拌叶片外侧运动，此时，随着固定轴、搅拌叶片的转动，通过刮刀可将石墨坩埚内壁的结晶铝刮下，当连接杆回归原位后，刮刀也会在第三弹簧的带动下回归原位，使用方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的炉体内部结构示意图；

图3为本发明的图2中A处结构放大示意图；

图4为本发明的夯料机构结构示意图；

图5为本发明的第二压盘结构示意图；

图6为本发明的固定轴内部结构示意图。

图中：1、炉体；2、石墨坩埚；3、冷却套；4、机架；5、固定座；6、固定轴；7、皮带轮；8、搅拌叶片；9、驱动电机；10、气缸；11、连接杆；12、第一压盘；1201、第一开口；1202、第三开口；13、第二压盘；1301、第二开口；1302、凸筋；14、顶杆；15、凸块；16、配重块；17、延伸杆；18、限位块；1801、第一卡齿；1802、第二卡齿；19、第一弹簧；20、卡凸；21、限位柱；22、刮刀；23、第三弹簧；24、限位凸筋；25、固定板；26、连接座；27、第四弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1至图6，本发明公开了一种分步结晶高纯铝提纯装置，包括炉体1，炉体1内设有石墨坩埚2，石墨坩埚2的底部呈锥形状，且石墨坩埚2的外侧设有冷却套3，炉体1的一侧设有机架4，且机架4上设有可升降的搅拌机构；

搅拌机构包括固定座5，固定座5的一端设有固定轴6，且固定轴6与固定座5转动连接，固定轴6的上侧设有皮带轮7，且固定轴6的外侧设有若干搅拌叶片8，固定座5上设有用于带动固定轴6转动的驱动电机9，机架4上设有用于推动固定座5升降的气缸10。

使用时，将铝液倒入石墨坩埚2内，在石墨坩埚2的外侧设有冷却套3，冷却套3为空心结构，将冷却介质通入冷却套3内，来对石墨坩埚2进行冷却，在温度较低的地方，铝液会结晶、凝固，当凝固的铝液达到一定厚度后，为了保证冷却结晶的效果，需要将石墨坩埚2内壁上的铝层刮下，在机架4上设有搅拌机构，通过气缸10可推动搅拌机构升降，在搅拌机构处设有刮刀22，通过刮刀22可将石墨坩埚2内壁上的铝层刮下；

搅拌机构包括固定座5，在固定座5上设有可转动的固定轴6，在固定轴6上设有皮带轮7，在固定座5上设有驱动电机9，驱动电机9通过皮带与固定轴6传动连接，通过驱动电机9可以带动固定轴6转动，在固定轴6上设有若干搅拌叶片8，在固定轴6的下侧设有夯料机构，通过夯料机构可将刮下来的铝屑夯实，这样铝屑就不会快速的在石墨坩埚2的底部聚集，有效的提高了提纯效率。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1至图6，固定轴6的下端设有夯料机构，且夯料机构包括连接杆11和第一压盘12，连接杆11的一端通过弹性机构与第一压盘12弹性连接，且连接杆11的另一端与第一压盘12固定连接。

第一压盘12上设有若干第一开口1201，且第一压盘12的下侧设有第二压盘13，第二压盘13与第一压盘12转动连接，且第二压盘13上设有若干位置与第一开口1201相对应的第二开口1301。

第二压盘13的上侧设有凸筋1302，且凸筋1302倾斜的设置在第二压盘13上，第一压盘12上设有位置与凸筋1302相对应的第三开口1202。

第一压盘12的上侧设有顶杆14，顶杆14呈L形状，且顶杆14与第一压盘12滑动连接，顶杆14的一端与凸筋1302抵触。

第二压盘13的上侧还设有凸块15，且凸块15的上端设有斜顶。

连接杆11的下端设有配重块16，且配重块16与连接杆11滑动连接，配重块16的下侧设有延伸杆17，且延伸杆17的一端与凸块15抵触。

夯料机构包括连接杆11、第一压盘12和第二压盘13，固定轴6为空心结构，连接杆11的一部分插接在固定轴6内，且连接杆11的端部通过弹性机构与第一压盘12弹性连接，当需要刮料时，先将固定轴6调节至高位，然后使固定轴6转动，刮刀22、搅拌叶片8随着固定轴6同步转动，在转动的过程中，固定轴6向下运动，通过刮刀22从上往下的将铝屑刮下，石墨坩埚2的底部呈锥形状，刮下的铝屑会聚集在夯料机构的下侧，由于在刮料时，固定轴6需要从上往下运动，在固定轴6的带动下，夯料机构会先向下运动，接着与石墨坩埚2的底部接触，此时夯料机构停止运动，而固定轴6则继续向下运动，此时连接杆11与固定轴6相对滑动，在连接杆11上设有限位机构，当连接杆11插接到固定轴6内部一定程度后，限位机构就会与固定轴6上的卡凸20卡合，此时弹性机构蓄力，夯料机构无法运动，当固定轴6再次向上运动时，夯料机构会与固定轴6同步运动；

在石墨坩埚2的内侧设有限位柱21，当固定轴6向上运动时，当其运动到一定位置后，限位块18上的第二卡齿1802会与限位柱21抵触，在限位柱21的抵触下，限位块18、第一卡齿1801、第二卡齿1802均会向远离限位柱21的方向运动，在此过程中，第一卡齿1801会与卡凸20分离，这样夯料机构就会在弹性机构的推动下弹出，接着在惯性的作用下将夯料机构下侧的物料夯实。

当铝屑被刮下后，铝屑会从上往下的掉落下来，这样部分铝屑就会聚集在第一压盘12上，夯料机构是无法对这部分铝屑进行夯实的，为此，本技术方案在第一压盘12上设置了第一开口1201，相对应的，在第二压盘13上设置了第二开口1302，正常情况下，第一开口1201与第二开口1301相对，这样当铝屑掉落下来后，铝屑就可穿过第一开口1201、第二开口1301，然后运动至第二压盘13的下侧，当需要夯料时，夯料机构需要向下运动，在第一压盘12的上侧设有顶杆14，顶杆14呈L形状，顶杆14的一端穿过第三开口1202并与第二压盘13上侧的凸筋1302抵触，凸筋1302是倾斜设置在第二压盘13上的；

由于石墨坩埚2的底部呈锥形状，随着夯料机构的运动，顶杆14的一端会与石墨坩埚2抵触，在石墨坩埚2的抵触下，顶杆14向凸筋1302方向运动，在顶杆14的推动下，凸筋1302的位置发生变化，由于凸筋1302与第二压盘13固定连接，在凸筋1302的带动下，第二压盘13转动，此时第一开口1201与第二开口1301错开，这样在对物料进行夯实的过程中，物料就不会通过第一开口1201、第二开口1301逸出，夯实效果更好。

在连接杆11的下侧设有可活动的配重块16的，在配重块16上设有延伸杆17，相对应的，在第二压盘13上设有凸块15，夯料时，虽然夯料机构会在弹性机构的推动下，弹出一段距离，但是随后其又会在弹性机构的作用下回归原位，此时顶杆14不与石墨坩埚2抵触，而延伸杆17则会在配重块16的推动下与凸块15抵触，由于凸块15的上端设有斜顶，在延伸杆17、配重块16的推动下，凸块15会带着第二压盘13回转，此时第二开口1301再次处于与第一开口1201相对的位置。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上做出的解释说明，具体的，请参阅图1至图6，固定轴6的一侧设有限位机构，且限位机构包括限位块18，限位块18通过第一弹簧19与连接杆11弹性连接，且限位块18的一侧设有第一卡齿1801、第二卡齿1802，固定轴6的内侧设有用于对第一卡齿1801进行限位的卡凸20，石墨坩埚2的内侧设有用于对第二卡齿1802进行限位的限位柱21。

搅拌叶片8为空心结构，且搅拌叶片8的内部设有刮刀22，刮刀22通过第三弹簧23与搅拌叶片8弹性连接，连接杆11的外侧设有若干限位凸筋24，且限位凸筋24的位置和数量与刮刀22一一对应。

弹性机构包括固定板25和连接座26，固定板25与固定轴6固定连接，连接座26与固定板25转动连接，且连接座26的一端通过第四弹簧27与连接杆11弹性连接。

限位机构包括限位块18，在水平方向上，限位块18可以与连接杆11相对滑动，在限位块18上设有第一卡齿1801、第二卡齿1802，第二卡齿1802的长度大于第一卡齿1801，且第二卡齿1802的一端从固定轴6内伸出，当固定轴6向下运动时，连接杆11的一端会向固定轴6内部运动，在连接杆11的带动下第一卡齿1801会先越过卡凸20，然后与卡凸20卡合，在卡凸20的限制下，连接杆11无法再向下运动，当固定轴6向上运动时，当其到达一定位置后，限位块18上的第二卡齿1802会与限位柱21抵触，在限位柱21的抵触下，限位块18、第一卡齿1801、第二卡齿1802均会向远离限位柱21的方向运动，在此过程中，第一卡齿1801会与卡凸20分离，这样夯料机构就会在弹性机构的推动下弹出。

搅拌叶片8为空心结构，在搅拌叶片8的内部设有刮刀22，正常情况下，刮刀22处于缩入搅拌叶片8内部的状态，这样在通过搅拌叶片8进行搅拌时，刮刀22的存在，不会对搅拌叶片8的工作造成干涉，刮刀22通过第三弹簧23与搅拌叶片8，相对应的，在连接杆11的外侧设有若干限位凸筋24，且限位凸筋24的位置和数量与刮刀22一一对应，当连接杆11向固定轴6内部运动时，限位凸筋24会与刮刀22抵触，限位凸筋24的外侧设有斜面，在限位凸筋24的推动下，刮刀22会克服第三弹簧23的阻力并向搅拌叶片8外侧运动，此时，随着固定轴6、搅拌叶片8的转动，通过刮刀22可将石墨坩埚2内壁的结晶铝刮下，当连接杆11回归原位后，刮刀22也会在第三弹簧23的带动下回归原位。

弹性机构包括固定板25和连接座26，连接座26与固定板25转动连接，且连接座26的一端通过第四弹簧27与连接杆11弹性连接，在工作时，由于连接杆11通过弹性机构与固定轴6连接，因此，连接杆11与固定轴6之间也是可以相对转动的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种分步结晶高纯铝提纯装置，包括炉体（1），其特征在于：所述炉体（1）内设有石墨坩埚（2），所述石墨坩埚（2）的底部呈锥形状，且所述石墨坩埚（2）的外侧设有冷却套（3），所述炉体（1）的一侧设有机架（4），且所述机架（4）上设有可升降的搅拌机构；

所述搅拌机构包括固定座（5），所述固定座（5）的一端设有固定轴（6），且所述固定轴（6）与所述固定座（5）转动连接，所述固定轴（6）的上侧设有皮带轮（7），且所述固定轴（6）的外侧设有若干搅拌叶片（8），所述固定座（5）上设有用于带动所述固定轴（6）转动的驱动电机（9），所述机架（4）上设有用于推动所述固定座（5）升降的气缸（10）；

所述固定轴（6）的下端设有夯料机构，且所述夯料机构包括连接杆（11）和第一压盘（12），所述连接杆（11）的一端通过弹性机构与所述第一压盘（12）弹性连接，且所述连接杆（11）的另一端与所述第一压盘（12）固定连接；

所述第一压盘（12）上设有若干第一开口（1201），且所述第一压盘（12）的下侧设有第二压盘（13），所述第二压盘（13）与所述第一压盘（12）转动连接，且所述第二压盘（13）上设有若干位置与所述第一开口（1201）相对应的第二开口（1301）；

所述第二压盘（13）的上侧设有凸筋（1302），且所述凸筋（1302）倾斜的设置在所述第二压盘（13）上，所述第一压盘（12）上设有位置与所述凸筋（1302）相对应的第三开口（1202）；

所述第一压盘（12）的上侧设有顶杆（14），所述顶杆（14）呈L形状，且所述顶杆（14）与所述第一压盘（12）滑动连接，所述顶杆（14）的一端与所述凸筋（1302）抵触；

所述第二压盘（13）的上侧还设有凸块（15），且所述凸块（15）的上端设有斜顶；

所述连接杆（11）的下端设有配重块（16），且所述配重块（16）与所述连接杆（11）滑动连接，所述配重块（16）的下侧设有延伸杆（17），且所述延伸杆（17）的一端与所述凸块（15）抵触；

所述固定轴（6）的一侧设有限位机构，且所述限位机构包括限位块（18），所述限位块（18）通过第一弹簧（19）与所述连接杆（11）弹性连接，且所述限位块（18）的一侧设有第一卡齿（1801）、第二卡齿（1802），所述固定轴（6）的内侧设有用于对所述第一卡齿（1801）进行限位的卡凸（20），所述石墨坩埚（2）的内侧设有用于对所述第二卡齿（1802）进行限位的限位柱（21）；

所述搅拌叶片（8）为空心结构，且所述搅拌叶片（8）的内部设有刮刀（22），所述刮刀（22）通过第三弹簧（23）与所述搅拌叶片（8）弹性连接，所述连接杆（11）的外侧设有若干限位凸筋（24），且所述限位凸筋（24）的位置和数量与所述刮刀（22）一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种分步结晶高纯铝提纯装置，其特征在于：所述弹性机构包括固定板（25）和连接座（26），所述固定板（25）与所述固定轴（6）固定连接，所述连接座（26）与所述固定板（25）转动连接，且所述连接座（26）的一端通过第四弹簧（27）与所述连接杆（11）弹性连接。