[发明专利]一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置

权利要求书

1.一种连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于包括仔晶准备、铝液准备、拉晶准备、拉晶、多熔区提纯、切杂步骤，具体包括：

A、仔晶准备：制备一定长度的仔晶穿过结晶器并以晶体提拉轮夹持固定，在结晶器中通入冷却水；

B、铝液准备：将熔融的金属铝液导入中间包中并保持铝液液面高度稳定；中间包在导入金属铝液前预热至温度700~800℃；

C、拉晶准备：待中间包中的铝液温度700~800℃稳定后，将A步骤中带有仔晶的结晶器的石墨套筒插入铝液液面以下5~15cm，待结晶器、仔晶及铝液达到平衡，然后在晶体提拉轮作用下匀速向上拉晶，得到铝晶体；

D、拉晶：将C步骤拉出的铝晶体依次穿过密闭并充满惰性气体的至少两段区域熔炼区，启动各区域熔炼区内的感应加热装置使其中的铝晶体形成熔融区，铝晶体熔融区温度为670~730℃，铝晶体在各区域熔炼区的晶体提拉轮提拉下同步移动并确保各区域熔炼区中的铝溶体在虹吸作用下保持固定形态，铝晶体的拉晶速度为20~120mm/h；

E、多熔区提纯：随着各晶体提拉轮的不断向上提拉铝晶体，被各感应加热装置熔化的铝晶体缓慢移出感应加热装置并凝固，依次完成熔化-凝固的提纯过程，经过凝固提纯后的铝晶体达到750~850mm时由在线下料装置切割下料；

F、切杂：将E步骤下料得到的提纯后坯料头部切除80~120mm和尾部切除180~220mm，获得中部的高纯铝。

2.一种实现权利要求1所述连续高效制备高纯铝方法的装置，其特征在于包括中间包（2）、静置炉（3）、加热及保温层（6）、石墨套筒（7）、结晶器（8）、晶体提拉轮（10）、第一区域熔炼区（A），所述静置炉（3）通过供液管与中间包（2）连通，所述静置炉（3）外壁固定设置加热及保温层（6），所述石墨套筒（7）中空竖直设置于静置炉（3）的上方并能上下移动，所述石墨套筒（7）上部同轴固定设置中空并连接有冷却水系统的结晶器（8），所述晶体提拉轮（10）及第一区域熔炼区（A）依次固定设置于结晶器（8）的上部轴线延伸方向，所述晶体提拉轮（10）对称设置于结晶器（8）的轴线延伸两侧且工作部环绕形成的中空部与结晶器（8）同轴，所述第一区域熔炼区（A）为充满惰性气体且上下设置有穿过铝晶体的通孔的中空腔体结构，所述第一区域熔炼区（A）设置有使穿过的铝晶体悬浮区域熔炼—结晶及拉晶的机构，所述第一区域熔炼区（A）上部还同轴至少设置与第一区域熔炼区（A）相同的第二区域熔炼区（B）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述第一区域熔炼区（A）包括石墨隔板（A1）、冷却线圈（A2）、感应加热装置（A3）、第一晶体提拉轮（A4）、密闭外壳（A5），所述第一区域熔炼区（A）通过石墨隔板（A1）间隔依次设置有冷却线圈（A2）和感应加热装置（A3），所述第一区域熔炼区（A）的上部设置有与铝晶体配合的第一晶体提拉轮（A4），所述石墨隔板（A1）、冷却线圈（A2）、感应加热装置（A3）及第一晶体提拉轮（A4）固定设置于上下设置有通孔的密闭外壳（A5）内，所述密闭外壳（A5）固定设置有保护气体入口（A6）及保护气体出口（A7）。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述感应加热装置（A3）由沿拉晶方向依次同轴排列且不少于2组的电磁感应线圈构成，所述电磁感应线圈设置有冷却水通道及冷却水入口（A8）及冷却水出口（A9）。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述加热装置（A3）的每组电磁感应线圈之间用石墨隔板（A1）隔开，所述晶体提拉轮（10）和第一晶体提拉轮（A4）分别与驱动装置连接。