[发明专利]一种高效蒸馏法制备高纯金属或者合金的方法与装置

说明书

本发明提供了一种高效蒸馏法制备高纯金属或者合金的方法与装置，涉及金属或者合金提纯技术领域，解决了现有技术中存在的现有蒸馏法提纯金属或者合金效率较低的技术问题，方法包括熔融、离心、分离除杂和收集；装置包括设置有蒸馏室的提纯装置本体和设置有离心室的离心腔体，离心室与蒸馏室相连通；提纯装置本体上设置有待提纯金属或者合金入口、金属或者合金蒸汽排出口和金属或者合金出料口；本发明适用于1500摄氏度以下熔点的金属或者合金，利用其内所含杂质元素沸点和饱和蒸气压的不同来实现提纯，通过对熔融态金属或者合金进行液滴化和雾化，来提高气液界面，从而实现汽化效率的提高，在保证提纯效果的基础上，提纯效率高效。

技术领域

本发明涉及金属或者合金提纯技术领域，具体涉及一种高效蒸馏法制备高纯金属或者合金的方法与装置。

背景技术

金属或者合金元素在自然界中主要以氧化矿、硫化矿形式存在。因此一般需要通过矿物加工、火法冶金或者湿法冶金等过程不断富集纯化得到。而矿物中杂质元素非常复杂，成分及其性质多样，况且有些元素因为特性相近而很难分离。因此，一般金属或者合金材料中都会含有多种元素及成分。然而，不同金属或者合金材料具有不同的特性和使用领域，杂质元素的存在会严重影响金属或者合金材料的本证特性和使用性能。因此，金属或者合金的纯化对高性能材料而言非常重要。同样对其合金材料也是如此，金属合金化的前提是合金元素的高纯化。如果合金化成分的杂质元素含量多，则必然会影响合金材料纯净度；此外，有些高效活性金属或者合金具有良好的还原性，可作为金属氧化物的还原剂。如果还原剂中杂质成分过多，也会致使被还原材料杂化和污染，进而影响其使用性能。特别地，随着近年来电子信息产业的蓬勃发展，各种功能靶材需求的日益增长。对金属或者合金材料的纯度要求显著提升，甚至到了非常苛刻的状态。

现如今，高纯化金属或者合金当前的主要技术流程为湿法过程和物理过程，由于金属或者合金材料中存在杂质元素多，性质多样，往往需要多种手段和流程进行处理，造成高纯化金属或者合金材料制备难度大，流程长，批量小，成本高，严重限制了高纯材料的技术的发展及其工业应用。

蒸馏法分离作为金属或者合金纯化的重要手段，其一般分为两种，一是真空蒸馏，先将金属或者合金溶液熔化，然后在真空负压的作用下，将蒸馏出来的金属或者合金气体由高蒸气压区向低蒸气压区扩散。然后在冷却区内通过不同的冷却温度进行结晶分离，这种方法的蒸馏速度取决于不同金属或者合金的饱和蒸气压和其真空度，因此，为了提高蒸馏效率，需要不断提高真空度或者温度；二是在常压载气下进行蒸馏，主要利用惰性气体作为载气强化金属或者合金液气界面的蒸汽分离与排除，进而提高蒸馏效率，对于第二种蒸馏方法，为了提高其蒸馏效率，需要提高温度和载气流量，而载气流量的增加，又增加了能量的消耗，造成能耗大的问题。然而，由于金属或者合金元素的分离，不仅与金属或者合金杂质元素的饱和蒸气压、真空度和载气流速有关，更与金属或者合金蒸馏时的液气界面相关，即液气界面越大，蒸馏效率越高，因此，显著提高金属或者合金蒸馏的液气界面，将显著增强金属或者合金蒸汽的蒸馏效率。

申请人发现现有采用蒸馏法提纯金属或者合金的技术，主要存在问题如下：

1)受熔池面积限制，蒸馏气液界面面积小，蒸馏效率低。

2)提高真空度，可以提高蒸馏效率，但是设备复杂程度和生产效率下降。

3)提高温度，也可以提高蒸馏效率，但是能耗增大，饱和蒸气压相近的成分也会蒸馏出来，纯化效果降低。

4)非真空下的蒸馏，增加载气流量，可以提高蒸馏效率，但气耗和能耗也将增大。

发明内容