[发明专利]一种高纯铝连续提纯装置

说明书

技术领域

本发明属于金属铝提纯技术领域，具体涉及的是一种高纯铝连续提纯装置，特别是一种5N或6N高纯铝的偏析法连续提纯装置。

背景技术

宏观偏析亦称为“区域偏析”，指金属铸锭（铸件）中各宏观区域化学成分不均匀的现象，包括正常偏析、反常偏析和比重偏析。

旋流器作为一种常见的分离分级设备，其工作原理是离心沉降。上部为中空的圆柱体，下部为与圆柱体相通的倒椎体，当待分离的两相（或多相）混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于重相或轻相之间存在着密度差，其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，大部分重相经旋流器底流口排出，而大部分轻相由溢流管排出，从而达到分离分级的目的。

偏析法又称凝固提纯法，是利用熔融铝凝固结晶时产生偏析现象而提取高纯铝的工艺。由于偏析法有着低能耗、低成本、环保的优势，使用越来越广泛。

经文献检索发现，现有偏析法提纯高纯铝技术多利用正常偏析原理。例如中国专利申请号为03230212.6的发明专利，公开了发明名称为《高纯铝真空提纯净化装置》的提纯净化装置，该装置以固体铝为原材料，上部的熔化装置将原材料熔化，底部凝固装置使铝液凝固并下引，利用凝固界面的正常偏析使夹杂元素扩散到液相中，并通过搅拌产生的流场促进夹杂元素的扩散，从而达到提纯的目的。此技术操作简便、控制精度高，但其缺点是：1，固液界面附近夹杂含量高的铝液被搅拌到整个铝液中，污染了夹杂含量低的铝液；2，由于通过搅拌来促进夹杂元素扩散，为了防止搅拌过程中铝液氧化吸氢，需要真空处理，

难以实现连续生产，生产效率低；3，熔铝工作由提纯装置完成，降低了提纯装置的使用效率，也增加了能耗；4，铝锭尾部需要切割去除，且越靠近尾部纯度越低，质量不均匀。

经文献检索发现，也有少数偏析法提纯技术利用的是比重偏析原理。例如中国专利申请号为201210070142.6的发明专利，公开了发明名称为《高纯铝的提取方法和设备》的提取方法和设备，该装置利用结晶温度时初晶密度和母液密度的不同，在重力作用下分离，从而得到纯度较高的铝液。该方法可连续提纯、操作简单、能耗低，但其缺点是：1，重力作用下，比重偏析程度低，提纯效率低，且随着金属纯度提高，提纯效率会越来越低；2，由于在结晶温度进行提纯，温度控制要求高，容易凝固造成堵塞管道等严重后果。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种高纯铝连续提纯装置，同时利用正常偏析和比重偏析对铝液进行提纯，从而达到高效提纯的目的。

本发明是通过如下技术方案实现的：本发明由中间包、坩埚、电磁搅拌器、坩埚盖、结晶器、晶种、上引机构、切割机构组成。

进一步：所述中间包内盛装提纯前的铝液，并对铝液保温，底部预留出铝口。所述坩埚上部为中空圆柱体段，圆柱体段沿圆柱切线方向预留进料管，进料管与中间包出口密封连接，下部为中空倒锥体，倒锥体尖端处预留底流口。所述电磁搅拌器设置于坩埚外壁，利用电磁力使铝液使铝液在坩埚内沿轴线高速旋转。所述坩埚盖与坩埚上沿密封连接，坩埚盖中心预留开口。所述结晶器设置于坩埚盖开口处，与坩埚盖密封连接，结晶器内通以冷却水，使铝液能够不断凝固。所述晶种由高纯铝做成，截面和结晶器内孔截面一致，在提纯开始前放置于结晶器内，使铝液在晶种上不断凝固成铝棒而被引出，新引出的铝棒进入上引机构后即可切下晶种。所述上引机构设置在结晶器上方，不断从结晶器内往上牵引铝棒，精确控制上引机构的上引速度即可控制晶体生长速度。所述切割机构设置于上引机构上方，可垂直上下移动，当铝棒达到需要的长度后可对铝棒进行切割，切割的过程中切割机构随铝棒同步移动。

本发明的优点在于：

1．本发明由于搅拌区域与空气隔绝，而中间包内液面平稳，表面有氧化皮保护，所以无需进行真空处理。设备整体结构简单、体积小、安全可靠。

 2．本发明的原材料为液态铝液，方便实现集中熔化，节省能源；所得高纯铝棒可以切割出各种不同的长度，满足各种要求，减少再次重熔铸造，节省能源，减少工序；所得尾铝为液态，可以直接进行铸造或回炉，无需切割、重熔等工序，节省能源，减少工序。

 3．本发明在同一工序内同时利用正常偏析和比重偏析对铝液进行提纯，使提纯效率大大提高。