[发明专利]一种超高纯铝的纯化晶析方法

说明书

本发明涉及一种超高纯铝的纯化晶析方法，包括以下步骤：将纯度为3N～5N的铝原料在坩埚中融化成铝液；将晶析装置安装在坩埚上方且下端伸入铝液液面下，由晶析装置上端的进气管向晶析装置内部连续通入50～100L/min的常温空气；开启电机带动晶析装置连续旋转，提升电机的转速并保持铝液液面不被带动，旋转过程中纯度高的铝液在晶析装置下端凝固堆积形成结晶物；结晶物到达所定尺寸的一半时，取出晶析装置，停止旋转并使晶析装置下端和结晶物在空气中快速冷却，冷却至280℃～320℃后再次插入铝液液面下继续旋转，直至结晶物无法增加，取下所述结晶物；将结晶物切除头尾50～70mm，得到初步提纯物。本发明工艺更加简单高效，更加注重实效，更适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及金属铝的提纯方法，尤其是涉及一种超高纯铝的纯化晶析方法。

背景技术

纯度在 5N5以上的铝产品称为超高纯铝。超高纯铝在电子、航空、航海、化工与国防工业等领域有着广泛的应用，且用量逐年增加。 但现在国内能生产出满足用户需求的5N5超高纯铝的企业甚少，研发单位也屈指可数，因此国内所需超高纯铝几乎全部依靠进口。

尽管国内有企业已在试生产，但与国外同类企业有较大差距，也无法满足国内需求，因此研发新的生产方式，替代进口，是行业内一直以来努力的目标。

首要就是从方法上去改善，国内现有技术有的涉及的领域过多，耗费巨大，不易掌控；其次是效率低，需要多次重复工艺流程，费时费力，产能低下；其三是能耗偏高，与国家节能减排政策相违；其四，质量不稳定，无法为国内用户长期稳定的供应。

检索中发现，中国专利号为 201610042682.1提出了一种超高纯铝提纯方法，其特征包括选择精铝纯度至少为4N6；坩埚内壁涂有抗氧化层；籽晶采用5N铝为材料；铝液保温在680℃～700℃；籽晶伸入液面2～3cm，最终结晶呈倒蘑菇状；籽晶转速为60～100rpm，带动铝液螺旋式旋转；冷却空气速率1～3L/min、温度0～20℃；实例产出200～300kg超高纯铝。该方法中存在诸多不足之处，如：原料纯度至少为4N6，应用范围存在限制；铝液需要保持在较高的温度，耗能且低效；籽晶以5N为原材料制作成本较高不宜加工且冷却效果差；籽晶带动铝液进行螺旋式旋转易导致铝液掺混，影响提纯；倒蘑菇状结晶包括籽晶产量不明确；用来冷却的空气非常温空气。

因此，导致产品纯度不高，提纯效率低。寻求一种工艺简单、成本低、提纯效果好且适应于工业化生产的超高纯铝的提纯方法是非常有必要的。

超高纯铝的生产过程中晶析装置在旋转过程中要保证一定转速，同时还需保持铝液液面不被带动，减少铝液与空气的接触，以减少氧化物的产生。但是大多数的晶析装置都不能提高转速的同时保持铝液液面不被带动，导致产品纯度不高，提纯效率低。

发明内容

本发明设计了一种超高纯铝的晶析方法，其解决的技术问题是现有的晶析方法不能在保持高速旋转的同时保持铝液液面不被带动，导致铝液与空气接触，容易产生氧化物，产品纯度不高，提纯效率低。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种超高纯铝的纯化晶析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将纯度为3N～5N的铝原料在坩埚（1）中融化成铝液，融化温度为660℃～680℃，所述坩埚（1）的下端为圆弧状结构；

步骤二，将晶析装置安装在所述坩埚（1）上方且下端伸入所述铝液液面下，所述晶析装置由铁管焊接成型并与旋转电机（3）连接，由设置在所述晶析装置上端的进气管（4）向所述晶析装置内部连续通入50～100L/min的常温空气；