专利名称：一种高纯铝的制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高纯铝的制备装置，属于金属铝偏析提纯技术领域。
背景技术：
含铝重量百分比在99. 9999%以上的铝称为超纯铝，含铝量百分比在99. 999%-99. 9999%之间的铝称为高纯铝，含铝量在99. 99%-99. 999%的铝称为精铝。精铝及超、高纯铝具有很好的导电性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蚀性以及极低的导磁性，故其在以高科技为主导的当今社会里具有广泛的应用。尤其是在电子、能源、交通、医用、计算机、航天、天文和化工等工业和科技领域中更受青睐。早在上世纪80年代，法国、美国等国家都对高纯铝的提纯工艺做了研究，国内对偏析法提纯工艺也进行了探索。目前在常规的高纯铝提纯工艺中，无论是采用三层液电解 法，还是偏析法生产高纯铝，都存在能耗较高、提纯效率低等问题；同时在提纯期间不能防止熔化和凝固过程中外部杂质元素的侵入，所以只能用于生产纯度低于4N的纯铝，对生产纯度高于5N的高纯铝，是完全不符合条件的。
发明内容针对现有技术中的不足，本实用新型旨在提供一种高效的高纯铝制备的新装置，提闻提纯效率、降低能耗。本实用新型高纯铝的制备装置，其特征是装置由坩埚(I)、加热装置(2)、冷却装置(3)、电磁或超声波搅拌器(8)、底部保温装置、电机传动部件(9)和底部器件(5)组成；在坩埚(I)底部装有底部器件(5 )和电机传动部件(9 )，电机传动部件(9 )能让底部器件(5 )与坩埚(I)底部处于开启状态和密封状态，在坩埚(I)圆周上装有一套加热装置(2)、一套冷却装置(3 )和电磁或超声波搅拌器(8 )，加热装置(2 )和冷却装置(3 )分别由温度监控控制器控制。所述的底部器件(5 )通过螺栓与坩埚(I)侧部连接，让坩埚(I)底部处于开启状态和密封状态，坩埚底部的底部器件(5)开启后，坩埚(I)下部未凝固的铝液可从坩埚(I)下部排出。本实用新型高纯铝的制备装置包括坩埚、加热装置、冷却装置、电磁(或超声波)搅拌器、底部保温装置、电机传动部件和底部器件。通过精确控制坩埚内铝液的温度场，在铝液的四周及顶部形成过冷度，控制适宜的降温速率，使凝固界面从四周向中心、从顶部向底部推进，通过成份偏析，使杂质元素在坩埚底部中心熔体中富集，杂质富集到一定程度，开启坩埚底部器件将坩埚下部未凝固铝液排出，使已凝固的金属铝得到提纯。经过连续反复提纯，金属铝的纯度得到了较大幅度的提高，整个提纯过程能耗显著降低。本实用新型基于以下方式实现。首先将铝液(或固体铝)装入坩埚(I)中，然后密闭炉体抽真空，达到一定真空度后真空系统停止工作，加热装置(2)开始工作，使坩埚内铝液保持在一定温度。之后加热装置停止加热，冷却装置(3 )通冷却介质，与此同时底部保温装置(4)和电磁(或超声波)搅拌器(8)开始工作，通过温度监控系统控制整个坩埚系统的温度梯度和降温速率，使铝液从四周向中心、从顶部向底部缓慢逐层凝固，通过成份偏析，使杂质元素在坩埚底部中心熔体中富集。至一定温度时，通过电机传动部件(9)，将底部器件(5)移开，使底部未凝固的铝液(7)排出。然后驱动电机传动部件带动底部器件回到原位，随即继续加热炉内已凝固的金属铝(6)至熔化，并重复以上提纯过程。经过连续的2-5次反复提纯，产品会达到5N级别的高纯铝，甚至达到超纯铝的级别。本实用新型的有益效果是，大大简化多次提纯时的工艺步骤，利用简单合理的方法实现一次装料连续反复提纯，既可达到提纯要求，又可提高提纯效率，节约能源。
图I为偏析提纯装置结构示意图 图中，I-坩埚，2-加热装置，3-冷却装置，4-底部保温装置，5-底部器件，6-已凝固的金属铝，7-未凝固金属铝，8-电磁或超声波搅拌器，9-电机传动部件。
具体实施方式
实施例I :以IOkg铝锭(99. 7A1)为提纯对象，采用熔炼炉将金属铝加温到670°C，保温12min使炉内铝液温度均匀，以O. 1°C/min的速率降低炉内温度，直到顶部凝固铝监测温度为658 0C时，停止冷却，将炉内未凝固的铝液从炉底排出，排出铝液约为2kg，炉内已凝固的金属铝纯度可达99. 99A1。关闭炉底，重新加热炉内金属铝至670°C，再经I次上述提纯过程后，可将炉内金属铝提纯到99. 9995A1。实施例2 :以IOkg铝液(99. 7A1)为提纯对象，采用熔炼炉将铝液的温度保持在675°C，保温IOmin使炉内铝液温度均勻，以I °C/min的速率降低炉内温度，直到顶部凝固铝监测温度为658°C时，停止冷却，将炉内未凝固的铝液从炉底排出，排出铝液约为2kg，炉内已凝固的金属铝纯度可达99. 95A1。关闭炉底，重新加热炉内金属铝至675°C，再经3次上述提纯过程后，可将炉内金属铝提纯到99. 9995A1。实施例3 :以IOkg铝锭(99. 7A1)为提纯对象，采用熔炼炉将金属铝加温到680°C，保温15min使炉内铝液温度均匀，以5°C/min的速率降低炉内温度，直到顶部凝固铝监测温度为658°C时，停止冷却，将炉内未凝固的铝液从炉底排出，排出铝液约为2kg，炉内已凝固的金属铝纯度可达99. 9A1。关闭炉底，重新加热炉内金属铝至680°C，再经4次上述提纯过程后，可将炉内金属铝提纯到99. 9995A1。
权利要求1.一种高纯铝的制备装置，其特征是装置由坩埚(I)、加热装置(2)、冷却装置(3)、电磁或超声波搅拌器(8)、底部保温装置、电机传动部件(9)和底部器件(5)组成；在坩埚(I)底部装有底部器件(5)和电机传动部件(9)，电机传动部件(9)能让底部器件(5)与坩埚(I)底部处于开启状态和密封状态，在坩埚(I)圆周上装有一套加热装置(2)、一套冷却装置(3)和电磁或超声波搅拌器(8)，加热装置(2)和冷却装置(3)分别由温度监控控制器控制。
2.根据权利要求I所述的一种高纯铝的制备装置，其特征是底部器件(5)通过螺栓与坩埚(I)侧部连接，让坩埚(I)底部处于开启状态和密封状态，坩埚底部的底部器件(5)开启后，坩埚(I)下部未凝固的铝液可从坩埚(I)下部排出。
专利摘要本实用新型是一种高纯铝的制备装置。包括坩埚、加热装置、冷却装置、电磁(或超声波)搅拌器、底部保温装置、电机传动部件和底部器件。通过精确控制坩埚内铝液的温度场，使凝固界面从四周向中心、从顶部向底部推进，通过成份偏析，使杂质元素在坩埚底部中心熔体中富集，杂质富集到一定程度，开启坩埚底部器件将坩埚下部未凝固铝液排出，使已凝固的金属铝得到提纯。随即继续加热重复以上提纯过程，经过连续低能耗的几次提纯过程强化提纯效果。本实用新型既可达到提纯要求，又可提高提纯效率，节约能源。
文档编号C22B21/06GK202595233SQ20112055348
公开日2012年12月12日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者杨钢, 赵伟, 方树铭, 王昶, 李玉章, 张玲 申请人:昆明冶金研究院