[发明专利]高纯铝粉制取设备及利用其制取高纯铝粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝粉制取设备，特别是涉及高纯铝粉制取设备。

本发明还涉及制取铝粉的方法，特别涉及利用上述高纯铝粉制取设备制取高纯铝粉的方法。

背景技术

粉末冶金铝合金材料具有低密度、高比强、高耐磨、抗拉伸、耐腐蚀和抗疲劳性能好等特点，在航空航天、汽车和发动机等领域有着广泛用途。金属铝粉末是粉末冶金铝合金的基础性材料,目前生产的方法主要有两种，即球磨制粉法和雾化制粉法。球磨制粉法用球磨机在惰性气体保护下生产鳞片状铝粉,也被称之为“干法生产”，该法生产效率低,生产过程粉尘多，质量不易控制。雾化制粉法是利用具有一定速度的雾化介质直接击碎液态铝技术或合金而制得粉末的方法,应用较为广泛。其中雾化指由雾化器喷嘴射出的高压、高速气体,与熔融液态金属或合金相互作用,将液态金属或合金击碎成小液滴,小液滴在飞行过程中冷却凝固,从而获得粉末的方法。雾化包括空气雾化法(冷却速率为10²～10³K/s)和水雾化法(冷却速率为10²～10⁴K/s),产品既有球形也有非规则形状，也被称为“湿法生产”。

Al液的活性很高,在快速凝固制粉时不可避免地会形成一层氧化膜,导致致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍,难以形成冶金粘结。

因此生产中需要采用一些特殊的致密化工艺来克服这些困难,如热挤压法、高速压制等。

上述两种传统金属铝粉末制取方法，普遍存在着制取工艺路线长、成本高、纯度和生产质量不好控制等不足。

随着科学技术的发展，激光光谱技术已可用到粉末生产过程的制取设备之中，可在线监测系统中化学反应组分的变化趋势，定量分析原料消耗和主元素铝金属的沉积结晶效果，在线监测中间产物、杂质的生成和除杂效果，为粉末制取设备的自动控制系统提供科学决策的支撑数据，建立实验室和工业放大的生产模型和方法，以缩短研发和工业生产的周期。本发明为高纯铝粉末生产提供一种新型设备和方法，使生产过程更洁净安全、没有污染、自动化程度更高、技术路线短且生产成本更低廉，可有效提高铝粉末生产的效率和质量。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供可以直接提取高纯铝粉末，成本低、制取过程中可实时检测循环液和工作液组分变化，部分工作液可循环使用，节省能源，减少或不消耗沉积阳极材料，绿色环保，没有环境污染，出产率高的高纯铝粉制取设备。

本发明的高纯铝粉制取设备，包括加料系统、工作釜体系统、惰性气体输入系统、加热保温系统、搅拌系统、供电系统、沉积电路、在线检测系统、控制系统、产品排出系统和废液排放系统，所述工作釜体系统分别与加料系统、惰性气体输入系统、供电系统、沉积电路、在线检测系统、控制系统、产品排出系统和废液排放系统连接，所述搅拌系统下半部分设置在所述工作釜体系统内，所述加热保温系统设置在所述工作釜体系统外部，所述控制系统分别与加料系统、工作釜体系统、惰性气体输入系统、探测系统、加热保温系统、搅拌系统、供电系统、沉积电路、在线检测系统、产品排出系统和废液排放系统连接，所述工作釜体系统包括工作釜体、沉积工作电极和沉积阳极，所述沉积工作电极和沉积阳极均与所述沉积电路电连接，所述工作釜体内有工作液和循环液，所述供电系统通过电源网线给与之连接的加料系统、工作釜体系统、惰性气体输入系统、探测系统、加热保温系统、搅拌系统、沉积电路、在线检测系统、控制系统、产品排出系统和废液排放系统供电，所述加料装置包括至少两个加料仓，所述加料仓通过加料泵与所述工作釜体连通，所述加料仓内分别装有有机代卤盐、氯化铝原料和甲苯，所述在线检测系统包括光谱探测头、液位传感器、压力传感器和温度传感器，所述探测系统均设置在所述工作釜体内，所述工作釜体内设置有离子发生器，所述产品排出系统包括超声振动头和设置在所述工作釜体底部的产品排出口，所述废液排放系统为包括放液泵和设置在所述工作釜体底部的底放液管，所述工作釜体至少包含一个反应釜体。

本发明的高纯铝粉制取设备还可以是：