CN202626269U - 低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统 - Google Patents

低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统 Download PDF

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赵洪生
王云利
栗争光
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刘金龙
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张志恒
赵云飞
高国平
于水
白洁
李福宝
李改英
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Abstract

本实用新型公开了一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其包括有如下装置：熔化搅拌炉、浓缩分离筒、溢溜槽、高含量铝基合金铸造装置、高纯度铝金属铸造装置，所述浓缩分离筒包括：低含量铝基合金液管、高含量铝基合金液管、高纯度铝金属液管、加热装置、控温器和控流装置，所述低含量铝基合金液管、所述高含量铝基合金液管和所述高纯度铝金属液管连接构成三通管结构。利用本实用新型进行低含量铝基合金分离浓缩与提纯，具有工艺流程短，减少了资源浪费，降低能耗，成本低，产品质量高，推广价值高等优点。

Description

低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统
技术领域
本实用新型涉及一种铝基合金分离浓缩与提纯系统，尤其涉及一种通过对低含量铝基合金浓缩分离和提纯，可同时获得高纯度铝金属和高含量铝基合金的低含量铝基合金分离浓缩与提纯的系统。
背景技术
在国家标准(《铝中间合金锭》YS/T282-2000)中以及美国ASTM标准体系中(灰色手册：《铝中间合金国际牌号和化学成分》)，用于合金成分调整的铝基中间合金要求合金有效成分含量较高，例如铝钛中间合金要求钛含量不低于2.5％；铝锆中间合金要求锆含量不低于2.7％。
目前生产铝基中间合金的方法主要是熔配兑掺法、热还原法和电解法。熔配兑掺法即将纯铝金属和添加金属按照一定比例熔化后配制铝基中间合金方法，是传统方法，工艺成熟，但其存在以下缺点：(1)、需要重新熔化纯铝金属添加相应的合金元素，以及在对掺合金化过程中，产生铝及掺配合金成分金属的二次烧损，造成资源浪费、二次污染和二次能源消耗；(2)、掺配法合金化过程会因铝及合金元素的熔点不同，合金元素在铝中的溶解度不同，易于形成成分的偏析，导致产品成分均匀性差；(3)、某些易挥发、易烧损掺配合金元素的实收率低；(4)、整个工艺流程复杂、生产成本高。
热还原法可以生产含量较高的铝基中间合金，但是由于高温氧化，容易产生氧化夹杂，导致铝基合金品质较低。
电解法生产铝基合金是较先进的工艺方法，但是由于受到电解工艺条件、铝基合金浓度等条件限制，有效合金成分的含量偏低，一般含量为0.5％-2.0％，不能满足中间合金的成分控制要求，难以直接用于生产符合国家标准要求的铝基中间合金。
另外，用于特殊用途的高纯度铝金属，例如纯度在99.9％以上的铝金属，需要使用偏析法、三层电解液法、或者苛刻和严格的电解工艺条件才能够生产出来，工艺复杂，成本高。
综上所述，现有中间合金生产方法能耗高、污染大、资源消耗量大、工艺复杂、成本高、产品质量达不到使用要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统。
本实用新型的目的由如下技术方案实施：一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其包括有如下装置：熔化搅拌炉、浓缩分离筒、溢溜槽、高含量铝基合金铸造装置、高纯度铝金属铸造装置，所述浓缩分离筒包括：低含量铝基合金液管、高含量铝基合金液管、高纯度铝金属液管、加热装置、控温器和控流装置，所述低含量铝基合金液管、所述高含量铝基合金液管和所述高纯度铝金属液管连接构成三通管结构，其中所述熔化搅拌炉的出口与所述低含量铝基合金液管相连，所述高含量铝基合金铸造装置与所述高含量铝基合金液管相连，所述溢溜槽的两端分别与所述高纯度铝金属液管和所述高纯度铝金属铸造装置相连，所述加热装置安装在所述高纯度铝金属液管上，所述控温器和所述控流装置安装在所述高含量铝基合金液管上，所述熔化搅拌炉出口处铝熔体液面要平于或高于所述溢溜槽中铝熔体液面。
其还包括有二级铝金属铸造装置、二级溢溜槽和二级浓缩分离筒，所述二级浓缩分离筒包括：二级低含量铝基合金液管、二级高含量铝基合金液管、二级铝金属液管、二级加热装置、二级控温器和二级控流装置，所述二级低含量铝基合金液管、所述二级高含量铝基合金液管和所述二级铝金属液管连接构成三通管结构，所述二级低含量铝基合金液管与所述高含量铝基合金液管相连，所述二级高含量铝基合金液管与所述高含量铝基合金铸造装置相连，所述二级溢溜槽的两端分别与所述二级铝金属液管和所述二级铝金属铸造装置相连，所述二级加热装置安装在所述二级铝金属液管上，所述二级控温器和所述二级控流装置安装在所述二级高含量铝基合金液管上。
在所述高纯度铝金属液管和所述高含量铝基合金液管的管壁外侧分别安装有离心分离器。
在所述二级铝金属液管和所述二级高含量铝基合金液管的管壁外侧分别安装有二级离心分离器。
所述加热装置为感应加热器或电阻加热器。
所述二级加热装置为感应加热器或电阻加热器。
所述控温器由加热器和冷却器构成，所述冷却器为水循环冷却。
所述二级控温器由加热器和冷却器构成，所述冷却器为水循环冷却。
所述离心分离器为磁力离心泵。
所述二级离心分离器为磁力离心泵。
本实用新型的优点在于：将低含量铝基合金，利用合金元素在铝中溶解度随温度变化的特点，及其在液态铝中形成的金属间化合物在熔点、密度及电导率等物理性质与铝的差异，在可控的温度场内，以及适当的外场作用下将低含量合金元素进行有效的分离，实现合金元素的浓缩化与基体铝的提纯。同时制备出高含量铝基合金和高纯度铝金属。如将低含量铝钛合金(钛含量为0.7-4.0％wt)、低含量铝锆合金(锆含量为0.7-4.0％wt)、低含量铝钪合金(钪含量为0.7-4.0％wt)通过该分离浓缩和提纯技术制备的高钛铝合金，钛含量最高能够达到25％；高锆铝基合金，锆含量最高能够达到35％；高钪铝基合金，钪含量最高能够达到25％；高纯度铝金属铝含量在99.70％以上。利用本实用新型进行低含量铝基合金分离浓缩与提纯，具有工艺流程短，减少了资源浪费，降低能耗，成本低，产品质量高，推广价值高等优点。
附图说明
图1为低含量铝基合金一级分离浓缩与提纯的系统。
图2为低含量铝基合金二级分离浓缩与提纯的系统。
图3为控流装置结构图。
熔化搅拌炉1，浓缩分离筒2，溢溜槽3，高含量铝基合金铸造装置4，高纯度铝金属铸造装置5，低含量铝基合金液管6，高含量铝基合金液管7，高纯度铝金属液管8，加热装置9，控温器10，控流装置11，离心分离器12，二级铝金属铸造装置13，二级溢溜槽14，二级浓缩分离筒15，二级低含量铝基合金液管16，二级高含量铝基合金液管17，二级铝金属液管18，二级加热装置19，二级控温器20，二级控流装置21，二级离心分离器22，塞眼23，堵帽24，堵头25，支架26，调节螺母27，塞杆28，控流装置入口29，控流装置出口30。
具体实施方式：
实施例1：如图1所示一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其包括有如下装置：熔化搅拌炉1、浓缩分离筒2、溢溜槽3、高含量铝基合金铸造装置4、高纯度铝金属铸造装置5，浓缩分离筒2包括：低含量铝基合金液管6、高含量铝基合金液管7、高纯度铝金属液管8、加热装置9、控温器10和控流装置11，低含量铝基合金液管6、高含量铝基合金液管7和高纯度铝金属液管8连接构成三通管结构，其中熔化搅拌炉1的出口与低含量铝基合金液管6相连，高含量铝基合金铸造装置4与高含量铝基合金液管7相连，溢溜槽3的两端分别与高纯度铝金属液管8和高纯度铝金属铸造装置5相连，加热装置9安装在高纯度铝金属液管8上，控温器10和控流装置11安装在高含量铝基合金液管7上，熔化搅拌炉1出口处铝熔体液面要平于或高于溢溜槽3中铝熔体液面。其中加热装置9为感应加热器；控温器10由加热器和冷却器构成，冷却器为水循环冷却；控流装置11包括塞眼23、堵帽24、堵头25、支架26、调节螺母27、塞杆28、控流装置入口29和控流装置出口30，控流装置入口29与高含量铝基合金液管7相连接，控流装置出口30与高含量铝基合金铸造装置4相连接，堵头25与塞眼23之间是堵帽24，堵帽24套在堵头25上，堵头25与塞杆28连接成一体，支架26支撑塞杆28和堵头25。通过调节螺母27来控制堵帽24与塞眼23距离，从而控制铝熔体流量。
在高纯度铝金属液管8和高含量铝基合金液管7的管壁外侧分别安装有离心分离器12，离心分离器12为磁力离心泵。
实施例2：如图2所示一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其包括有如下装置：熔化搅拌炉1、浓缩分离筒2、溢溜槽3、高含量铝基合金铸造装置4、高纯度铝金属铸造装置5，浓缩分离筒2包括：低含量铝基合金液管6、高含量铝基合金液管7、高纯度铝金属液管8、加热装置9、控温器10和控流装置11，低含量铝基合金液管6、高含量铝基合金液管7和高纯度铝金属液管8连接构成三通管结构，其中熔化搅拌炉1的出口与低含量铝基合金液管6相连，溢溜槽3的两端分别与高纯度铝金属液管8和高纯度铝金属铸造装置5相连，加热装置9安装在高纯度铝金属液管8上，控温器10和控流装置11安装在高含量铝基合金液管7上，熔化搅拌炉1出口处铝熔体液面要平于或高于溢溜槽3中铝熔体液面。其中，加热装置9为感应加热器；控温器10由加热器和冷却器构成，冷却器为水循环冷却；控流装置11包括塞眼23、堵帽24、堵头25、支架26、调节螺母27、塞杆28、控流装置入口29和控流装置出口30，控流装置入口29与高含量铝基合金液管7相连接，控流装置出口30与二级低含量铝基合金液管16相连接，堵头25与塞眼23之间是堵帽24，堵帽24套在堵头25上，堵头25与塞杆28连接成一体，支架26支撑塞杆28和堵头25。通过调节螺母27来控制堵帽24与塞眼23距离，从而控制铝熔体流量。
其还包括有二级铝金属铸造装置13、二级溢溜槽14和二级浓缩分离筒15，二级浓缩分离筒15包括：二级低含量铝基合金液管16、二级高含量铝基合金液管17、二级铝金属液管18、二级加热装置19、二级控温器20和二级控流装置21，二级低含量铝基合金液管16、二级高含量铝基合金液管17和二级铝金属液管18连接构成三通管结构，二级低含量铝基合金液管16与高含量铝基合金液管7相连，二级高含量铝基合金液管17与高含量铝基合金铸造装置4相连，二级溢溜槽14的两端分别与二级铝金属液管18和二级铝金属铸造装置13相连，二级加热装置19安装在二级铝金属液管18上，二级控温器20和二级控流装置21安装在二级高含量铝基合金液管17上。其中，二级加热装置19为电阻加热器；二级控温器20由加热器和冷却器构成，冷却器为水循环冷却；二级控流装置21的结构与控流装置11相同，二级控流装置入口与二级高含量铝基合金液管17相连接，二级控流装置出口与高含量铝基合金铸造装置4相连接。
在高纯度铝金属液管8和高含量铝基合金液管7的管壁外侧分别安装有离心分离器12，离心分离器12为磁力离心泵。
在二级铝金属液管18和二级高含量铝基合金液管17的管壁外侧分别安装有二级离心分离器22，二级离心分离器22为磁力离心泵。

Claims (10)

1.一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，其包括有如下装置：熔化搅拌炉、浓缩分离筒、溢溜槽、高含量铝基合金铸造装置、高纯度铝金属铸造装置，所述浓缩分离筒包括：低含量铝基合金液管、高含量铝基合金液管、高纯度铝金属液管、加热装置、控温器和控流装置，所述低含量铝基合金液管、所述高含量铝基合金液管和所述高纯度铝金属液管连接构成三通管结构，其中所述熔化搅拌炉的出口与所述低含量铝基合金液管相连，所述高含量铝基合金铸造装置与所述高含量铝基合金液管相连，所述溢溜槽的两端分别与所述高纯度铝金属液管和所述高纯度铝金属铸造装置相连，所述加热装置安装在所述高纯度铝金属液管上，所述控温器和所述控流装置安装在所述高含量铝基合金液管上，所述熔化搅拌炉出口处铝熔体液面要平于或高于所述溢溜槽中铝熔体液面。
2.根据权利要求1所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，其还包括有二级铝金属铸造装置、二级溢溜槽和二级浓缩分离筒，所述二级浓缩分离筒包括：二级低含量铝基合金液管、二级高含量铝基合金液管、二级铝金属液管、二级加热装置、二级控温器和二级控流装置，所述二级低含量铝基合金液管、所述二级高含量铝基合金液管和所述二级铝金属液管连接构成三通管结构，所述二级低含量铝基合金液管与所述高含量铝基合金液管相连，所述二级高含量铝基合金液管与所述高含量铝基合金铸造装置相连，所述二级溢溜槽的两端分别与所述二级铝金属液管和所述二级铝金属铸造装置相连，所述二级加热装置安装在所述二级铝金属液管上，所述二级控温器和所述二级控流装置安装在所述二级高含量铝基合金液管上。
3.根据权利要求1或2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，在所述高纯度铝金属液管和所述高含量铝基合金液管的管壁外侧分别安装有离心分离器。
4.根据权利要求2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，在所述二级铝金属液管和所述二级高含量铝基合金液管的管壁外侧分别安装有二级离心分离器。
5.根据权利要求1或2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述加热装置为感应加热器或电阻加热器。
6.根据权利要求2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述二级加热装置为感应加热器或电阻加热器。
7.根据权利要求1或2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述控温器由加热器和冷却器构成，所述冷却器为水循环冷却。
8.根据权利要求2所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述二级控温器由加热器和冷却器构成，所述冷却器为水循环冷却。
9.根据权利要求3所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述离心分离器为磁力离心泵。
10.根据权利要求4所述的一种低含量铝基合金分离浓缩与提纯系统，其特征在于，所述二级离心分离器为磁力离心泵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102732754A (zh) * 2012-06-07 2012-10-17 包头铝业有限公司 低含量铝基合金分离浓缩与提纯工艺及系统
CN112795804A (zh) * 2020-12-27 2021-05-14 上海交通大学安徽(淮北)陶铝新材料研究院 一种带有连续处理的熔体控制原位自生铝基复合材料的方法

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