[实用新型]定向凝固提纯高纯铝的熔炼炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及高纯铝冶炼提纯装置技术领域，是一种定向凝固提纯高纯铝的熔炼炉，特别是一种定向凝固提纯5N至6N的高纯铝的熔炼炉。

背景技术

在电子工业领域，尤其是在光电子存储媒体、半导体器件、超导电缆等高技术领域需要使用5N至6N的高纯铝。高纯铝的纯度表示方法有两种，一种是直接写出铝含量或行业标准牌号，如99.95%、99.99%、AL99.993A%等；一种是用“数字+N”或“数字+N+数字”表示，如4N表示99.99%，4N6表示99.996%等。一般在没有说明具体的检测元素时，铝含量以中国有色金属行业标准“重熔用精铝锭YS／T665至2009”中的规定为准。目前世界各国大多采用三层液电解精炼法、偏析原理提纯法、有机溶液电解法等来制备各种纯度的高纯或高纯铝。先进的三层液电解法提取铝的纯度基本在4N至4N8之间，但电耗一般在13000kwh/t以上，是偏析法的4至5倍左右，成本降低已经很困难，同时在电解过程中产生氟化氢、一氧化碳、二氧化硫等有害气体及废电解液严重污染环境；有机溶液电解法由于能耗高，产量低，工艺复杂，一般用于7N以上纯度超高纯铝的少量制取，不适合工业化生产。偏析原理提纯法属于物理提纯方法，根据原料、工艺和设备的不同可以用来制备3N5%至6N%纯度的高纯铝，具有能耗低、劳动强度小、无化学反应污染,使用越来越广泛。

铝的偏析原理提纯法有多种实现方式，目前主要有分布结晶法、区域熔炼法、定向凝固法。分布结晶法在国外已经大量工业化使用，提纯效果取决于原铝的纯度，一般使用99.5%至99.95%的铝原料经提纯可获得3N5至4N5的高纯铝，但生产效率低，并且残留铝液对已提纯的铝存在污染，工艺和设备复杂，提纯效果有限；区域熔炼法能够获得5N5至6N的高纯铝，主要用于将三层液法或其他偏析法高纯铝进一步提纯，设备复杂，效率低下，能耗较高，不适合工业化生产。定向凝固法具有能耗低、提纯铝和实收率较高的优点，适于大批量生产4N至6N的高纯铝，设备和工艺也相对简单，是高纯铝提纯技术的主要研究发展方向。定向凝固法还可以分为冷却管凝固法、底部冷却法、侧壁冷却法、上部提升凝固法、横向凝固法等。现有的公开文献中已经有对上述定向凝固法的技术资料介绍，但其检测的元素个数较少，质量水平低，且工艺复杂，尺寸小，产量低，难于实现大规模量产。目前，使用定向凝固法生产高纯铝的核心技术问题是如何改进、优化结晶方式，提高产品质量同时保持较好的提纯效果和较高的生产效率。在行业内，使用定向凝固法实现批量生产5N至6N高纯铝的工艺方法和设备均属于商业秘密，国内外未见有关具体报导。

发明内容

本实用新型提供了一种定向凝固提纯高纯铝的熔炼炉，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决高纯铝产品的提纯效果及效率低、能耗高、成本大等诸多问题，其具有能耗低、处理量大、效率高、产品纯度高的优点，可用于大批量生产高纯铝。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种定向凝固提纯高纯铝的熔炼炉，其包括炉壳、加热装置、容器、搅拌装置和冷却装置；在炉壳内固定安装有容器，在炉壳与容器之间自上而下间隔固定安装有不少一个的加热装置；在容器下方的炉底处安装有冷却装置，在冷却装置和炉壳之间安装有炉底测温装置。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述搅拌装置采用机械搅拌装置或/和电磁搅拌装置；其中，机械搅拌装置的上端固定安装在搅拌装置的支架上，机械搅拌装置下端的搅拌桨位于容器内。

在上述炉壳内侧固定安装有保温层。

在上述冷却装置的外侧安装有炉底测温装置。

上述加热装置为电加热装置。

在上述保温层与加热装置之间安装有电磁搅拌装置，加热装置与电磁搅拌装置错位设置。

本实用新型熔炼炉结构合理而紧凑，使用方便，其通过加热装置、炉底冷却装置、炉底测温装置的配合使用，能极大地提高工作效率，从而提高了提纯出来的高纯铝的质量。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视剖视结构示意图。

本实用新型定向凝固提纯高纯铝的熔炼炉的最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为炉壳，2为加热装置，3为容器，4为保温层，5为机械搅拌装置，6为冷却装置，7为机械搅拌装置的搅拌桨，8为电磁搅拌装置。