CN1997762A - 熔融金属的纯化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有一种或多种异质元素的熔融金属的纯化方法。本发明的特征在于熔融金属被冷却到共晶温度，以便同时形成纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体，本发明的特征还在于通过使用固－固分离技术将含有至少一种异质元素的晶体中的至少一部分与纯化的金属晶体分离。

Description

熔融金属的纯化方法
本发明涉及含有一种或多种异质元素的熔融金属的纯化方法。术语异质(foreign)元素用于指代一元素，该元素由于能降低金属的价值因而在纯化的金属中的浓度应该被降低。
金属的纯化能够在经济上产生很好的效益，原因是它可以对含有不同的合金元素或异质元素和不同数量的异质元素的金属废料进行加工以再次得到标准的纯度和较高的经济价值。
存在几种已知的纯化熔融金属的方法。其中一个例子就是如US 1,562,090公开的Hoopes槽方法，其中在电解槽中对铝进行精炼提纯。然而大量金属的电化学处理是十分昂贵的，原因是高的电能消耗。此外，导致投入成本也很高的原因还在于要求有水平界面。
另一种纯化方法是如在US 4,273,627中公开的分步结晶法，其中含有一种或多种异质元素的亚共晶熔融金属冷却至部分凝固。熔融金属冷却到恰好高于共晶温度。在熔融金属中形成的晶体与作为反应起点使用的熔融金属中的晶体相比具有更纯净的组成。这时可以通过固-液分离技术从残留的熔融金属中分离出这些晶体。然而这种方法的缺点在于当异质元素的初浓度高时，获得的纯化金属的量相对较低并且产生的副产品的量高。这就意味着分步结晶法对于例如纯化废料来说，在经济上是不可行的。
一种替代性的纯化方法是通过分离异质元素，其中将含有一种或多种异质元素的过共晶熔融金属冷却达到部分凝固。将熔融金属冷却到恰好高于共晶温度。(一种或多种)异质元素凝固形成含有至少一种异质元素的晶体和/或异质元素的纯净晶体，然后通过使用固-液分离技术将其从熔融金属中分离出来。亚共晶的熔融金属能通过添加US 5,741,348中公开的特定元素被制成过共晶的。这个方法的缺点在于获得的液体产品纯度不高因此具有相对较低的价值。
本发明的目的是提供一种改良的纯化含有一种或多种异质元素的熔融金属的方法。
本发明的另一个目的是提供一种方法，通过该方法可以获得相对纯净的金属的相对高的产率。
本发明的另一个目的是提供一种用于纯化大量含有一种或多种异质元素的熔融金属的方法。
本发明的另一个目的是提供经济地纯化含有一种或多种异质元素的熔融金属的方法。
通过含有一种或多种异质元素的熔融金属的纯化方法实现了本发明的一个或多个目的，该方法特征在于将熔融金属冷却到共晶温度以便同时形成纯化金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体，该方法特征还在于含有至少一种异质元素的晶体中的至少一部分通过使用固-固分离技术与纯化的金属晶体分开。
术语“含有至少一种异质元素的晶体”包括金属间化合物和异质元素的纯净晶体，该金属化合物形成于当两种或多种异质元素原子以特定比例结合形成具有不同于任何单独异质元素的晶体结构的晶体时。术语“共晶温度”指至少有两种固相同时形成的温度。共晶温度因此指的是二元体系的共晶点和沿三元、四元或更高阶体系的共晶谷(eutectic valley)的温度。
金属间化合物或元素的纯净晶体存在于熔融金属中，但是它们并非属于异质元素，因为它们在纯化产品中的存在不属于不良现象，它们也可以形成在熔融金属中并且不必从纯化的金属晶体中分离。
术语固-固分离技术指的是将至少一种固体与另一种分离的技术。
本发明不同于已知金属纯化方法之处在于熔融金属被冷却到共晶温度和使用固-固分离技术用于从纯化金属晶体中分离出含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分。如果在分步结晶过程中达到共晶温度，将生成纯度低于用作起点的熔融金属的晶体。这将导致该方法在共晶温度下与共晶温度以上的温度相比效率低下。如果在已知的异质元素分离方法过程中达到共晶温度将形成纯度高于用作反应起点的熔融金属的晶体。这些晶体形成了部分副产品，因此在共晶温度下与该共晶温度以上的温度相比效率低下。
本发明的优点在于，当待进行本发明纯化方法的熔融金属中的(一种或多种)异质元素的浓度基本大于该(一种或多种)异质元素在共晶温度下的固溶度，基本小于共晶浓度，并且分配系数小于1时，获得的产品始终具有相对高纯度并且获得的产品的量相对高。与最初存在熔融金属中的异质元素的浓度比较，以纯化金属晶体形式获得的产品含有显著更少的异质元素，而且副产品的量被最小化。含有至少一种异质元素的晶体与最初存在于熔融金属中的异质元素的浓度比较，含有显著更多的异质元素。分配系数为纯化的金属晶体中的异质元素浓度与最初存在于熔融金属中的异质元素的浓度之比。为获得更大量的更纯产品，分配系数优选小于或等于0.5，或更优选小于或等于0.25。分配或分布系数的例子是含铁作为异质元素的铝分配系数为0.03，含硅作为异质元素的铝分配系数为0.1和含锰作为异质元素的铝分配系数为0.93。金属与工程材料的回收第四次国际研讨会会议纪要，TMS(矿物，金属&材料协会)，2000 p.979-991，Ali I Kahveci和Ali Unal发表的“Alcoa分步结晶法精炼5XXX系列铝合金废料”列出了铝中的杂质的分配或分布系数。
一般来说，本方法相比在恰好大于共晶温度条件下进行的分步结晶法具有更高的产率，并且与包含也在恰好大于共晶温度条件下进行的异质元素的分离步骤的方法相比具有更高的产品纯度。
本发明还具有的优点是不需要精确的温度控制，这不同于已知的分步结晶法和异质元素分离法。当使用本发明的方法时，系统能在大的凝固范围内自我调节并维持自身处于共晶温度。不必严格精确的固体分数的测量能够用于控制该方法。当固体分数大于30％，固-固分离通常变得困难。能量的测量也可以用于控制该方法。
在使用固-固分离技术之前，纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分基本上同时从熔融金属的总量中基本分离出来，这可能是有益的。然后通过例如将纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的混合物加入到熔盐中完成固-固分离步骤，该熔盐的密度介于纯化的金属晶体的密度与含有至少一种异质元素的晶体的密度之间，因此一部分晶体沉入盐中，而剩余物浮于盐上。
优选的固-固分离技术是将纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体分成多个部分，其中在一个部分中的纯化金属晶体的浓度与含有至少一种异质元素的晶体的浓度之比高于它们在熔融金属中的比。其中一组(streams)优选包含最初存在于熔融金属中的异质元素的浓度的至少两倍。如果存在一种以上的异质元素，则可能必须将纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体分成两个以上的部分。
作为进一步的替代方案，可以将含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分与含有纯化金属晶体的熔融金属总量基本分离。优选地，将至少30％的含有至少一种异质元素的晶体基本上从含有纯化金属晶体的熔融金属总量中分离出来。在这种可替代的实施方式中，含有至少一种异质元素的晶体从熔融金属中分离出来，同时不使大量的结晶或熔融金属也随含有至少一种异质元素的晶体一同分离出来。尽管当分离含有至少一种异质元素的晶体时希望避免其中含有任何熔融金属，实际上这是不可能实现的。优选地，随含有至少一种异质元素的晶体一起分离出来的熔融金属的量小于分离出的含有至少一种异质元素的晶体的量。如果需要，这时能够相对容易地从剩余的熔融金属中除去纯化的金属晶体。
固-固分离优选的方法是通过利用离心力。可以利用离心力选择性地移动含有至少一种异质元素的晶体和纯化的金属晶体，因为它们密度和大小不同，因此可以将含有大部分纯化金属晶体的熔融金属部分与含有大部分含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属剩余物中分离。
固-固分离进一步优选的方法是应用电磁场。该方法有效利用了含有至少一种异质元素的晶体比熔融金属传导性低的特性，然而熔融金属比纯化的金属晶体传导性低。穿过含有纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属流产生的电磁场可用于将该熔融金属流分成含有大部分纯化金属晶体的熔融金属部分和含有大部分含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属部分。该方法被记载在例如US 6355085中。
固-固分离的另一优选的方法是利用浮选技术。由于纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体在密度上和颗粒尺寸上的不同，纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体对气泡具有不同的亲和力。通过将气泡加入熔融金属中，该熔融金属含有纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体，例如纯化的金属晶体可以随气泡被托起通过熔融金属到达熔融金属的上部区域，而含有至少一种异质元素的晶体保持在熔融金属的下部区域。
上述提到的用于将含有纯化金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属分为多个部分的方法，这些部分含有不同浓度的含至少一种异质元素晶体，该方法可以包括另外的固-液分离步骤用于从熔融金属中去除含有至少一种异质元素的晶体。此步骤可以包含例如过滤和离心。由于离心力与质量成正比，含有至少一种异质元素的晶体与熔融金属之间的比重差异产生不同的离心力，可用于从熔融金属中分离含有至少一种异质元素的晶体。
优选的用于将含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分基本上从含有纯化金属晶体的熔融金属总量中分离的方法，是通过将盐层与熔融金属层接触，该熔融金属层既包含纯化的金属晶体又包含含有至少一种异质元素的晶体，使用工具将至少一部分含有至少一种异质元素的晶体转移到盐层中并从熔融金属中分离纯化的金属晶体。基本上将全部的含有至少一种异质元素的晶体与盐接触的工具可以是例如搅拌工具。一旦含有至少一种异质元素的晶体与盐接触，它们就被留在熔盐中，原因是它们在比重上与熔融金属和纯化的金属晶体的不同。纯化的金属晶体也与盐接触但是并没有留在盐中，原因是它们具有不同的比重。含有至少一种异质元素的晶体能够相对容易地从盐中分离出来，并且纯化的金属晶体能够从熔融金属中通过例如过滤的方法分离。优选的盐具有低于进行该过程的共晶温度的熔点。
本发明的方法特别适用于纯化包含至少一种异质合金元素的熔融铝。从铝矿石得到原铝产品的耗能十分巨大并且昂贵，这使得再循环更可行。然而使用现有技术的金属纯化方法，在不添加相对纯净的原铝到废料中以有效稀释杂质元素存在的情况下通常不能经济地纯化铝废料。应用本发明的方法，大量的铝合金废料能够被低成本地纯化，而不需要大量的添加纯的原铝。
本发明能够方便的用于除去一种或多种异质元素，例如铁、硅、铜、锰和镁，它们通常以不同的量出现在铝合金废料中。
本发明也可以方便的应用于连续工艺，因此纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体连续地形成并分离。通过连续提供高于共晶温度的熔融金属到已经被冷却到共晶温度且其中已形成含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属中，并且维持熔融金属温度在共晶温度下，促进含有至少一种异质元素的晶体长大。这是因为已经存在于熔融金属中的含有至少一种异质元素的晶体为由随后添加的熔融金属形成的含有至少一种异质元素的晶体充当了成核位置。含有至少一种异质元素的晶体的体积越大，就相对越容易将它们从纯化的金属晶体中分离出来。纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的体积都可以长大到大于50μm和最高达200μm。
优选地，在剩余的熔融金属被冷却到共晶温度以同时形成纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体之前，对含有一种或多种异质元素的熔融金属应用分步结晶法和固-液分离技术处理。通过分步结晶法和固-液分离技术处理含有一种或多种异质元素的熔融金属，大量的纯化的铝晶体在冷却到共晶温度前从剩余的熔融金属中分离出来。在共晶温度下形成的含有一种或多种异质元素的晶体并不被限制在晶体基质中，这就意味着可以形成含有一种或多种异质元素的较大晶体。较大的晶体更容易使用固-固分离技术分离。在剩余的熔融金属冷却到共晶温度之前，也可以在下述情形中用分步结晶法和固-液分离技术处理含有一种或多种异质元素的熔融金属，当应用权利要求1的纯化方法处理的熔融金属中的异质元素的浓度初始小于异质元素在共晶温度下的固溶度。在纯化的金属晶体形成与分离之后，在剩余的熔融金属中的异质元素的浓度可以大于异质元素在共晶温度下的固溶度，这时通过权利要求1中所列的方法可以有效地进行纯化。
在剩余的熔融金属冷却到共晶温度之前，应用分步结晶法和固-液分离步骤处理含有一种或多种异质元素的熔融金属，这最优选用于非连续法或分批法。
在固-固分离步骤后含有一种或多种残留的异质元素的熔融金属优选使用分步结晶法和固-液分离技术处理。这进一步提高了产品的纯度。
更优选地，在固-液分离技术处理后含有一种或多种残留的异质元素的熔融金属冷却到共晶温度，以便同时形成纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体，通过使用固-固分离技术从纯化的金属晶体中分离出至少一部分含有至少一种异质元素的晶体。这进一步降低了过程中产生的副产品的量。
表1显示了当使用本发明纯化100kg含有0.5wt％铁的熔融铝与使用分步结晶法纯化铝的方法相比可获得的理论优势。
表1
 AL[wt％]  Fe[wt％]  质量[kg]
 输入量  99.5  0.5  100
 分步结晶  纯化Al晶体形式的产品  99.95  0.05  76
 液态Al和Fe形式的副产品  98.1  1.9  24
 本发明方法  纯化Al晶体形式的产品  99.95  0.05  99
 含Fe晶体形式的副产品  59  41  1
从表1中可以看出，尽管两种方法中在纯化金属晶体中的铁含量是相同的，但本发明的方法比分步结晶法得到更高量的纯化金属晶体的纯化产物(即99kg比76kg)。当应用分步结晶法时，得到的副产品含有的铝远多于本发明方法得到的副产品。
使用分步结晶法和本发明的方法获得的纯化金属晶体都含有低达0.05wt％Fe，这是共晶温度下Fe在铝中的固溶度。然而，当使用分步结晶法，可存在于液体副产品中的最高铁量是1.9wt％，这是铁在铝中的共晶浓度。但使用本发明的方法时，获得的副产品能够理论上含有最高41wt％Fe，这是铁在形成的Al3Fe金属间化合物中的浓度。
表2显示当本发明用于纯化100kg含有3.0wt％Fe的熔融铝时获得的优势与使用含有至少一种异质元素的晶体分离来纯化铝的比较。
表2
 AL[wt％]  Fe[wt％]  质量[kg]
 输入量  97.0  3.0  100
 异质元素分离法  熔融铝形式的产品  98.1  1.9  97
 含Fe晶体形式的副产品  59  41  3
 本发明方法  纯化Al晶体形式的产品  99.95  0.05  93
 含Fe晶体形式的副产品  59  41  7
从表2中可以看出当提供的熔融金属属于过共晶组合物时，本发明的方法将得到较少的产品(每100kg得93kg相比97kg)，但是在纯化铝晶体中铁的含量大大低于当使用异质元素分离法获得的熔融铝产品中的铁的最小量。因此，总的来说本发明的方法提供了具有更大经济价值的产品，尽管得到的副产品的最小量高于使用异质元素分离法得到的副产品量。当分离异质元素时，可以获得的产品最大纯度大约等于铁在铝中的共晶浓度即1.9wt％Fe。
本发明也能够用于三元系统，例如铝即含有Fe又含有Si。
下面的实施例考虑100kg含有0.5wt％Fe和0.5wt％Si的铝。以下结果是应用FactsageTM软件和Thermotech Al-data数据库得出的。假设在任何温度下都是平衡状态。
考虑金属从660℃下完全熔融状态到600℃下的完全固化状态的凝固。纯化的铝晶体(AL-fcc)在655.8℃下开始形成。这些晶体初始含有0.01wt％Fe和0.05wt％Si，并且很明显比液体纯度高很多。
Al3Fe的凝固在644.9℃下开始。这就是作为本申请中称为共晶的温度范围的开始。在644.9℃下纯化的铝晶体含有0.04wt％Fe和0.16wt％Si。Fe和Si在纯化的铝晶体中的量升高，原因是大量的基本不含Fe或Si的铝(76kg)已经从熔融金属中凝固出来，熔融金属已经变得更加不纯并且含有1.9wt％Fe和1.6wt％Si。
当Al3Fe的凝固在644.9℃下开始时，Al3Fe晶体含有40.8wt％Fe和0.25wt％Si。它们被认为具有高的Fe杂质并且本发明的目的是从纯化的铝中分离这样的晶体。在刚刚高于630.6℃下，Al3Fe晶体仍旧含有40.8wt％Fe，但是Si含量升高到0.7wt％。在这个阶段，纯化的铝晶体含有0.04wt％Fe和0.4wt％Si，它的纯度高于初始的熔融铝。
在644.9℃到630.6℃之间，形成另外的20.5kg纯化的铝晶体。纯化的铝晶体的总量是96.5kg。剩余的液体金属占系统的2.5wt％。
在630.6℃下，另一种晶体AlFeSi-α开始形成。这些晶体含有19wt％Fe和10wt％Si并且因此高度不纯。这些晶体从纯化铝晶体中的分离也因此导致纯化作用。在这个结晶步骤中，温度没有发生改变，在这个方面，凝固作用的行为类似于纯金属的凝固，例如在固化点或共晶二元金属的凝固。这个点是三元共晶点。在这个点处的零温度范围上，剩余的2.5wt％质量凝固。
上述结果概述在表3中
表3
 温度范围(℃)  纯化的铝晶体(kg)  Al3Fe副产品(kg)  AlFeSi-α副产品(kg)  液体(kg)
 655.8-644.9  75  0  0  25
 644.9-630.6  96.5  1.0  0  2.5
 630.6  98.64  0.22  1.14  0
为简便起见假设副产品能够全部从纯化的铝晶体中分离出来。表4显示了该方法的最终结果。
表4
 产品  副产品1  副产品2  净副产品
 总量(kg)  98.64  0.22  1.14  1.36
 ％Fe  0.04  41  19  34
％Si 0.4 0.7 10 7
在依照本发明进行的分批方法中除非作出特殊的规定，这时在655.8-644.9℃之间形成的75wt％固体铝将形成固体基质，其中不可能存在非紊流液体运动。在进一步冷却之后，含Fe或含Fe和Si晶体副产品将成为十分小的晶体。小的晶体是很难从纯化的铝晶体中分离。
然而，在655.8-644.9℃之间形成的纯化铝晶体可以通过如分步结晶法和固-液分离技术从熔融铝中分离出来。剩余的熔融铝这时将接近共晶谷。与所有从熔融铝中分离的晶体一起，进一步的两阶段的共晶凝固作用并不在几何上限制在晶体基质中，这就意味着能够形成更大的晶体。当液体被搅拌时尤为如此。更大的晶体的生成意味着含有至少一种异质元素如密度比铝大的Fe的晶体能够被选择性地从熔融铝中分离，剩下的低共熔的液体和纯化的铝晶体的浆液。该浆液然后能够应用固-液分离技术分离出来，同时剩余的低共熔的液体能够被再循环进入结晶器。
该过程也可以在包含例如一种冷却容器的连续结晶器中连续进行。含有一种或多种异质元素的熔融铝在该冷却器中被冷却到共晶温度，同时形成纯化的铝晶体和含有至少一种异质元素的晶体。冷却器内容物中的固体部分基本上维持在例如10％。一旦固体部分变得高于10％，冷却就被减少，一旦固体部分降低至低于10％，冷却就被增加。将纯化的铝晶体和含有至少一种异质元素的晶体从熔融铝中以等于形成速率的速率同时分离出来。按照质量平衡的结晶形态在上面给出的表4中。这就意味着尽管在容器中的组合物是低共熔的并且保持低共熔，然而连续加入的含有异质元素的熔融铝组合物决定将形成多少产品和副产品。
应该指出的是在相当大的共晶温度范围内，进一步的选择可以优化副产品的大小、形状和组成。
上述计算结果表明从含有0.5wt％Fe和0.5wt％Si的100kg铝中，本发明给出了98.64kg产品的非常高的可能产率，该产品含有仅仅0.04wt％Fe并具有0.4wt％的轻微降低的Si含量。
获得的含有0.04wt％Fe和0.4wt％Si的铝合金产品能通过至少一种分步结晶的步骤进一步纯化，该步骤也产生了几乎为共晶的并且能够用于本发明的方法的液体废料。
下面将参考附图1到3的图表说明对本发明进行说明。
在附图1中，附图标记1指提供含有至少一种异质元素的金属到第一处理容器2中，优选以熔融形式。在第一处理容器2中，熔融金属被冷却到共晶温度，以便同时形成纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体。数字3指添加含有纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属到下一处理容器4中，其中含有纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体的熔融金属被分成多个部分，含有不同的含至少一种异质元素的晶体浓度。含有纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体的熔融金属分为多个部分可以在同一容器中完成，结晶发生在该容器中。分离可以通过使用离心机完成，该离心机能够依据它们之间密度的不同选择性地移动含有至少一种异质元素的晶体和纯化的金属晶体，或者通过使用电磁场完成，该电磁场能够依据它们之间传导性的不同选择性地移动含有至少一种异质元素的晶体和纯化的金属晶体，或者利用浮选技术完成，该技术能够依据它们对气泡的不同亲和力选择性地移动含有至少一种异质元素的晶体和纯化的金属晶体。数字5指的是除去含有较低浓度的含至少一种异质元素的晶体和高浓度的纯化金属晶体的熔融金属。该熔融金属能够作为一种终产品提供或在处理步骤8中可选地将纯化的金属晶体从熔融金属中分离并提供作为终产品9，同时熔融金属10被再导入第一处理容器2。再循环利用的熔融金属的优点在于生产过程中的副产品被最小化。数字6指的是将熔化状态或固态金属送到第三处理容器7中，该金属含高浓度的含至少一种异质元素的晶体，在容器7中大部分含至少一种异质元素的晶体通过使用例如过滤或离心的方法从熔融金属中分离，或可以用其他的方法在一旦固化时从金属中分离。剩下的熔融金属10′能够被视为终产品，或如果留在熔融金属中的含至少一种异质元素的晶体的量被认为是太高，剩下的熔融金属10′可以被再次导入第一处理容器2中。再循环利用熔融金属的方法的优点在于生产过程产生的副产品25被最小化。
附图2中的数字11指的是提供含至少一种异质元素的金属到第一处理容器12中，优选以熔融形式。在处理容器12中，熔融金属被冷却到共晶温度以便同时形成纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体。大部分纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体随后基本上同时从熔融金属的总量中分离出来。数字13指的是将纯化的金属晶体和含至少一种已经基本上从熔融金属总量中除去的异质元素的晶体的转运。纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体在处理步骤15中彼此分离。处理步骤15可以包含将纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体的混合物添加到比重介于纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体的比重之间的熔盐中，以至于晶体中的一部分沉于盐中而剩余物浮在盐上。熔融金属14可以被视为终产品或可以被再循环进入处理容器12中并在容器12中形成含至少一种异质元素的金属的一部分由此帮助最小化过程中产生的副产品。
在附图3中，数字21指的是提供含至少一种异质元素的金属到处理容器22中，优选以熔融形式。在这个处理容器22中，熔融金属被冷却到共晶温度以便同时形成纯化的金属晶体和含至少一种异质元素的晶体。这个处理容器也可以含与即含纯化的金属晶体又含有含至少一种异质元素的晶体的熔融金属层接触的熔盐层，并且意味着将基本上所有含至少一种异质元素的晶体转移到熔盐层中。含有基本上所有的含至少一种异质元素的晶体的熔盐层这时可以从含有纯化的金属晶体的熔融金属中分离出来，正如数字23标示的，并且纯化的金属晶体也从熔融金属中分离出来作为终产品，如数字24所示。熔融金属保留在该处理容器中。

Claims (15)

1、一种纯化含一种或多种异质元素的熔融金属的方法，其特征在于：将熔融金属冷却到共晶温度，以同时形成纯化的金属晶钵和含至少一种异质元素的晶体，其特征还在于通过使用固-固分离技术使含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分与纯化的金属晶体分离。
2、如权利要求1所述的方法，其中在使用固-固分离技术之前，至少一部分的纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体基本上同时从基本上熔融金属的总量中分离出来。
3、如权利要求1或2所述的方法，其中固-固分离技术的实现是通过：将纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体分成多个部分，其中在一个部分中纯化金属晶体的浓度与含有至少一种异质元素的晶体的浓度之比高于它们在熔融金属中的比。
4、如权利要求1或2所述的方法，其中含有至少一种异质元素的晶体的至少一部分从基本上含纯化金属晶体的熔融金属总量中分离出来。
5、如权利要求3所述的方法，其中固-固分离是使用离心力实现。
6、如权利要求3所述的方法，其中固-固分离是使用电磁场实现。
7、如权利要求3所述的方法，其中固-固分离是使用浮选技术实现。
8、如权利要求5、6或7中的任意一项所述的方法，该方法另外包含随后的固-液分离步骤。
9、如权利要求4所述的方法，其中将盐层与熔融金属层接触，该熔融金属层既包含纯化的金属晶体又包含含有至少一种异质元素的晶体，且其中使用方法将至少一部分含有至少一种异质元素的晶体转移到盐层中并将至少一部分纯化的金属晶体从熔融金属中分离。
10、前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中熔融金属是铝。
11、如权利要求10所述的方法，其中(一种或多种)异质元素包括铁、硅、铜、锰和镁中一种或多种。
12、前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中连续形成并分离纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体。
13、前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中对含有一种或多种异质元素的熔融金属应用分步结晶法和固-液分离技术处理，然后将剩余的熔融金属冷却到共晶温度以便同时形成纯化的金属晶体和含有至少一种异质元素的晶体。
14、前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中对固-固分离步骤后残留的包含一种或多种异质元素的熔融金属进行分步结晶法和固-液分离技术。
15、权利要求14所述的方法，其中对固-液分离技术后残留的包含一种或多种异质元素的熔融金属进行权利要求1所述的方法。
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