一种上引法连续偏析提纯精铝的装置及其提纯方法与流程

本发明属于冶金技术领域，涉及一种上引法连续偏析提纯精铝的装置及其提纯方法。

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，有多种偏析法制备高纯铝的发明专利，现有技术已经实现了可以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偏析提纯。该方法整个提纯过程无需搅拌系统，极大降低了保温过程的能量消耗，提纯后的铝液对后续生产活动无影响，熔融铝液的流动保证了提纯原料成分的稳定性，在工艺条件一定的情况下很好的保证了产品成分的均匀性，该方法在极大的提高了生产效率的同时也降低了能耗，定向凝固提纯工艺不受提纯炉内气氛环境的影响。但此方法实施过程中系统需与生产现场密切配合，生产过程尤其是出现漏液或断晶等现象时可能对后续生产活动有影响，同时侧向式布置占用空间，影响了该工艺的普及，因此研发一种上引法连续偏析提纯精铝的装置及其方法具有很重要的意义。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种上引法连续偏析提纯精铝的装置。

本发明的第二目的在于提供一种工艺简单的利用上引法连续偏析提纯精铝装置提纯精铝的方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括铝液循环供应系统和精铝成型装置，所述铝液循环供应系统包括中间包、铝液供给炉、供液管、和排液管，所述铝液供给炉连通供液管，所述供液管连通中间包，所述中间包连通排液管，所述中间包正上方设置精铝成型装置。

本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：A 预热、B 控制铝液流速、C 控制温度稳定、D 冷却结晶，

A 预热

打开中间包外围的电热器进行中间包的预热，预热至温度700~800℃后停止预热；

B 控制铝液流速

打开耐火堵塞，铝液通过滤板流入中间包，调节流量控制塞使流速控制在2~4T/h，从而控制中间包中铝液保持稳定；

C 控制温度稳定

由测温仪测量铝溶液的温度,并通过调节铝液供给炉中铝液的温度700~800℃来调节中间包中铝液温度；

D 冷却结晶

控制好铝液温度后，结晶器部分通入冷却水，水温为20~ 50℃，同时仔晶插入铝液面以下，保证结晶石墨插入铝液5~15cm，等铝液、仔晶温度场稳定后保持结晶器位置15~25min，使拉晶轮以40~ 100mm/h的速度均匀的拉晶，精铝锭拉至一定长度后快速拉晶使铝晶体与铝液分离或由在线切割机进行在线下料。

本发明装置结构简单，使用方便，同过在铝液共给系统的中间包上方设置精铝提纯装置，精铝提纯装置采用竖直向上的方向提出精铝，能够节省工作空间，而且竖直方向提纯的方法，使铝晶体在轴线受力均匀，保证提出的铝材质量稳定，装置通过控制温度和铝液流速稳定，使形成铝液的环境变化控制在一定范围内，有助于精铝的质量保证。

本发明方法通过先预热，后保证铝液流量和温度稳定的操作方法，使精铝的形成在一个相对稳定的范围内，帮组形成高质量的精铝晶体，本操作方法过程简单，控制容易，保证了精铝提纯的稳定性和高效性。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明装置的工作状态示意图；

图3为本发明方法的流程示意图；

图中，1-中间包，2-支架，3-拉晶轮，4-夹持架，5-结晶器，6-铝液供给炉，7-供液管，8-过滤板，9-测温仪，10-石墨内环，11-电热器，12-流量控制塞，13-排液管，14-耐火堵塞，15结晶体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1~3所示，本发明包括铝液循环供应系统和精铝成型装置，所述铝液循环供应系统包括中间包1、铝液供给炉6、供液管7、和排液管13，所述铝液供给炉6连通供液管7，所述供液管7连通中间包1，所述中间包1连通排液管7，所述中间包正上方设置精铝成型装置。

所述精铝成型装置包括支架2、拉晶轮3、夹持架4和结晶器5，所述支架2的下部设置结晶器5、上部设置夹持架4，所述夹持架4上设置拉晶轮3，所述拉晶轮3环绕形成的中空部分与结晶器5的中空部分上下正对设置形成竖直拉晶通道。竖直方向上进行拉晶，节省工作空间，而且提高铝晶体质量。

所述结晶器5下部设置石墨内环10，石墨内环10的下端延伸设置于中间包1上口沿的下面。保证能够顺利形成铝锭。

所述供液管7上设置过滤板8，过滤铝液中的杂质。

所述排液管13上设置流量控制塞12，控制整个铝液循环系统的铝液流速。

所述铝液供给炉6的出口设置耐火堵塞14。

所述中间包1的外围环绕设置电热器11，能够在工作前对中间包进行预热。

所述排液管13能够供给铸造、其它需要连续铝液的工位或者循环到铝液供给炉。

本发明方法包括以下步骤：A 预热、B 控制铝液流速、C 控制温度稳定、D 冷却结晶，

A 预热

打开中间包外围的电热器进行中间包的预热，预热至温度700~800℃后停止预热；

B 控制铝液流速

打开耐火堵塞，铝液通过滤板流入中间包，调节流量控制塞使流速控制在2~4T/h，从而控制中间包中铝液保持稳定；

C 控制温度稳定

由测温仪测量铝溶液的温度,并通过调节铝液供给炉中铝液的温度700~800℃来调节中间包中铝液温度；

D 冷却结晶

控制好铝液温度后，结晶器部分通入冷却水，水温为20~ 50℃，同时仔晶插入铝液面以下，保证结晶石墨插入铝液5~15cm，等铝液、仔晶温度场稳定后保持结晶器位置15~25min，使拉晶轮以40~ 100mm/h的速度均匀的拉晶，精铝锭拉至一定长度后快速拉晶使铝晶体与铝液分离或由在线切割机进行在线下料。

具体实施方式

实施例1：电解铝液纯度99.7%，铝液流经中间包时温度为720℃，铝液以3T/h的流量通过中间包，控制结晶器的冷却水温度40℃，确保结晶器石墨部分插入铝液10cm，稳定结晶器位置保持20min,后以80mm/h的速率拉制晶体，铝晶体生长至一定长度后快速拉晶使铝晶体与铝液分离完成该部分的结晶，经检测铝的纯度可达到99.9Al。

实施例2：电解铝液纯度99.7%，铝液流经中间包时温度为700℃，铝液以2T/h的流量通过中间包，控制结晶器的冷却水温度20℃，确保结晶器石墨部分插入铝液15cm，稳定结晶器位置保持25min,后以40mm/h的速率拉制晶体，铝晶体生长至一定长度后快速拉晶使铝晶体与铝液分离完成该部分的结晶，经检测铝的纯度可达到99.95Al。

实施例3：电解铝液纯度99.7%，铝液流经中间包时温度为800℃，铝液以4T/h的流量通过中间包，控制结晶器的冷却水温20℃，确保结晶器石墨部分插入铝液5cm左右，稳定结晶器位置保持15min,后以100mm/h的速率拉制晶体，铝晶体生长至一定长度后快速拉晶使铝晶体与铝液分离完成该部分的结晶，经检测铝的纯度可达到99.85Al。