CN1168839C - 高纯铝的真空连续提纯净化方法 - Google Patents
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Abstract
高纯铝的真空连续提纯净化方法属于铸造领域。方法具体如下：对提纯炉体抽真空，利用提纯炉和电解槽之间的空气压力差，经管路和截止阀将铝液导入到炉体内的提纯坩埚中，提纯坩埚底部为结晶凝固装置，其冷却系统由液态金属和冷却水共同完成；在500k-700k/cm温度梯度下，晶体以胞状晶平界面生长，生长速度范围在0.5cm-10cm/h之间；生长一段时间后，对废液回收炉抽真空，对提纯炉体充入一定量的保护气体，在回收炉与提纯炉之间产生压力差；每隔0.5-3h，利用压力差通过吸液管把富集杂质元素的液层从界面前沿吸到废液回收炉中，固液界面前沿的熔体浓度回到原始浓度。本发明制备出的高纯铝锭在整个锭的长度中质量保持稳定，可以减少甚至不用截去末端，生产效率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种铝的提纯净化方法，特别是一种高纯铝的真空连续提纯净化方法，属于铸造领域。
背景技术
利用偏析法对金属尤其是铝进行提纯净化，是一种已经普遍工业化的工艺方法。法国PICHENY公司的申请号为87100033的发明专利，曾涉及此种工艺。但是，我们发现在利用偏析法进行提纯时，单纯地依靠自然对流或强制搅拌，不可能把在提纯过程中偏析出来的杂质元素去除掉(而在凝固后再采取加压挤出法，也不能完全将杂质元素挤出)，这样当晶体进一步继续生长时，析出元素在剩余的液相中累积，使得固液界面前沿的溶质浓度增加。根据公式，CE＝kE·C0，其中C0-界面前沿的溶质浓度；CE-凝固后的固相的浓度；kE-溶质非平衡分配系数。界面前沿杂质元素的累积结果导致C0的值升高，在条件稳定时kE值保持不变，则固相的溶质浓度CE就相应地升高，其结果就是提纯的效果较差，凝固的铝锭尾部杂质元素含量较高，其切除及再处理重熔造成能源的浪费，这就使得生产效率降低，能耗增加。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种高纯铝的真空连续提纯净化方法，改变常规的枝晶生长和利用搅拌降低界面前沿杂质元素的浓度的方法，除去界面前沿富集的杂质元素，有效提高提纯的效率。本发明的方法具体如下：(1)对提纯炉体抽真空，利用提纯炉和电解槽之间的空气压力差，经管路和截止阀将铝液导入到炉体内的提纯坩埚中，提纯坩埚底部为结晶凝固装置，其冷却系统由液态金属和冷却水共同完成，可在凝固界面产生500k-700k/cm的温度梯度；(2)在高的温度梯度下，晶体以胞状晶平界面生长，生长速度范围控制在0.5cm-10cm之间；(3)生长一段时间后，对废液回收炉抽真空，对提纯炉体充入一定量的保护气体，在回收炉与提纯炉之间产生压力差；(4)每隔0.5-3h，利用压力差通过吸液管把富集杂质元素的液层从界面前沿吸到废液回收炉中，固液界面前沿的熔体浓度回到原始浓度。
在不同的生长速度下，单位时间里凝固界面前沿析出的杂质元素的浓度不同，从界面前沿吸除杂质元素的时间间隔为0.5-3h之间可选择，时间间隔越短，提纯的效果越明显，经过吸除杂质元素，最终提纯后固相的纯度可达到5N5。
本发明具有实质性特点和显著进步，利用真空下的熔炼和保温，大大降低了提纯过程中氧原子的侵入，利用抽取法将固液界面前沿铝液浓度稳定控制在允许的工艺范围内，通过连续加入铝液，节省了铝重熔所耗费的大量能源，含杂质浓度较高的“提纯废铝液”直接得到处理，制备出的高纯铝锭在整个锭的长度中质量保持稳定，可以减少甚至不用截去末端，生产效率大大提高。
具体实施方式
结合本发明的内容，提供以下三个实施例：提纯设备的生长速度控制在0.5-10cm/h，杂质吸出装置吸取废液的时间间隔为0.5-3h，利用该装置提纯4N纯铝：
实施例1：当生长速度为0.5cm/h，每0.5h吸出界面前沿2mm厚度的富含杂质的液体，固相的纯度可以达到5N4至5N5。
实施例2：当生长速度为5cm/h，每1h吸出界面前沿2mm厚度的富含杂质的液体，固相的纯度可以达到5N2至5N3。
实施例3：当生长速度为10cm/h，每3h吸出界面前沿5mm厚度的富含杂质的液体，固相的纯度可以达到5N至5N2。
Claims (1)
1、一种高纯铝的真空连续提纯净化方法，其特征在于方法具体如下：(1)对提纯炉体抽真空，利用提纯炉和电解槽之间的空气压力差，经管路和截止阀将铝液导入到炉体内的提纯坩埚中，提纯坩埚底部为结晶凝固装置，其冷却系统由液态金属和冷却水共同完成；(2)在500k-700k/cm温度梯度下，晶体以胞状晶平界面生长，生长速度范围在0.5cm-10cm/h之间；(3)生长一段时间后，对废液回收炉抽真空，对提纯炉体充入一定量的保护气体，在回收炉与提纯炉之间产生压力差；(4)每隔0.5-3h，利用压力差通过吸液管把富集杂质元素的液层从界面前沿吸到废液回收炉中，固液界面前沿的熔体浓度回到原始浓度。
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