[发明专利]一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置

说明书

本发明公开一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置。所述方法包括仔晶准备、铝液准备、拉晶准备、拉晶、多熔区提纯、切杂步骤。所述装置包括中间包、依次竖直于中间包上方的石墨套筒、结晶器、晶体提拉轮及第一区域熔炼区，晶体提拉轮设于结晶器轴线两侧且环绕中空部与结晶器同轴，第一区域熔炼区设区域熔炼—结晶及拉晶机构，第一区域熔炼区上部至少设有与其相同的第二区域熔炼区。本发明在上引法偏析提纯精铝基础上进一步提纯铝：铝液在仔晶虹吸作用及结晶器冷却下凝固，配合滚轮拉晶使晶体生长，完成凝固的铝棒在多熔区悬浮区域熔炼提纯，能在连续生产精铝的同时进一步提纯，一次性由电解铝液得高纯度高纯铝，有效降低生产能耗并提高生产效率。

技术领域

本发明属于有色冶金技术领域，具体涉及一种纯度高、方法稳定简便、装置结构简单、能耗低、生产效率高的连续高效制备高纯铝的方法及其装置。

背景技术

利用偏析法对金属尤其是铝进行提纯，是一种已经成熟的工业化工艺方法。经文献检索发现，已有多种偏析法制备高纯铝的发明专利，其中如中国专利申请号为201210401987.9、201610943495.0，分别公开了名称为《一种连续偏析提纯精铝及高纯铝的方法及设备》和《一种上引法偏析提纯精铝的方法》的发明专利，公开专利中提出了一种依托连续供液的连续铸造、连铸连轧等生产线的供液系统，配合滚轮拉晶装置真正实现了连续化提纯铝的方法。该方法以不循环流动液态铝为原料，通过严格控制拉晶速度、温度梯度等工艺参数来进行铝的提纯，实现了真正的连续化提纯。该类发明虽然具有工艺先进、自动化程度高、产品质量稳定的优势，但由于工艺限制仅能进行一次提纯，导致产品纯度不高，要想对铝进行多次提纯以获得更高纯度的高纯铝，需对连续提纯后的铝再进行下料-重熔-提纯过程，又回归到传统的偏析提纯工艺，导致存在生产效率低、能耗高等缺点。又如中国专利申请号为201510669414.8，公开了名称为《一种多熔区区域熔炼生产高纯铝的方法》的发明专利，专利中提出的熔炼方法虽然通过多熔区的设置，实现了多次提纯一次完成，提高了生产效率，但仍未摆脱重复下料-重熔-提纯的间断式生产过程，也仍然存在生产效率低、能耗高等缺点。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种纯度高、方法稳定简便、能耗低、生产效率高的连续高效制备高纯铝的方法，本发明的第二目的在于提供一种结构简单且能实现第一目的的装置。

本发明的第一目的是这样实现的：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；

C、拉晶准备：待中间包中的铝液温度稳定后，将A步骤中带有仔晶的结晶器插入铝液液面以下，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；

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位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一定长度后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切除首尾，获得中部高纯铝。