本发明涉及提取铝方法技术领域，具体为一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法。
背景技术：
银白色轻金属，有延展性，商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状，在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜，铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰，易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水，航空、建筑和汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
利用偏析法提取高纯度铝在现有的技术中已经有较为普遍的应用，例如我国专利cn101191160a提出了一种高纯铝提取装置，但是该装置提纯效果差，生产周期长，使得高纯铝的生产效率非常低，例如我国专利cn101748281a提出了一种高纯铝真空提纯装置，在真空的环境中对铝材进行提纯，但是该装置在提纯铝材的时候杂质不易向上偏析排出，从而导致铝材提纯效率不高，例如我国专利cn102277505a提出了一种定向凝固提纯高纯铝的方法及其熔炼炉，但是该装置采用机械装置对铝液进行搅拌，容易造成二次污染，且提纯的效率非常低，故提出一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法来解决上述问题。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，具备提纯效率高且环保等优点，解决了提纯效率低且不环保的问题。
(二)技术方案
为实现上述提纯效率高且环保的目的，本发明提供如下技术方案：一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：
a.先将待提纯的精铝外表面的氧化层打磨掉，然后对打磨后的精铝进行清洗，然后将精铝外表面的水分烘干；
b.将步骤a中处理后的精铝放自如高纯石墨坩埚的全封闭的炉套中构成内胆，然后将由精铝组成的炉胆放入电磁搅拌加热炉中，先用真空泵将炉胆抽成真空，再通入氩气至大气压值，使得炉胆内部的压强与外界的压强平衡；
c.对炉胆进行加热，同时将电磁搅拌装置移至炉体下部，配合加热系统，对先熔化的铝液搅拌，持续加热，使精铝完全熔化；
d.利用提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出，同时将电磁搅拌装置移至铝液的固液界面前沿，对固液界面前沿的铝液进行轴向流搅拌，并利用安装在炉口处的冷却装置对拉出的炉体部分进行冷却降温，使铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固；
e.待提拉出的炉套完全冷却后，取出洁净铝锭，将铝锭上端的2-3cm切除，下端切去步骤a中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；
f.将成品的铝锭重复a-e的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。
优选的，所述步骤c熔化环境中的温度保持在680℃-720℃。
优选的，所述步骤b中炉套的炉盖与石墨坩埚之间有50cm夹层。
优选的，所述步骤c中的搅拌方式包括正反搅拌和上下搅拌。
优选的，所述高纯石墨坩埚的直径为10-30cm，高度为70-150cm。
优选的，所述步骤d中的提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为10cm/h-25cm/h。
优选的，所述冷却装置包括水冷系统和风冷系统，水冷系统安装于电磁搅拌装置的炉口，采用环状紧扣冷却水套，水套内径等于炉胆外径，风冷系统安装在冷却水套的上部，对拉出水套的坩埚进行气体降温。
优选的，所述步骤a中将打磨过表面的铝锭放置在质量比为1：2：3的hf、hno3和去离子水的混合溶液中浸泡10min，再用去离子水清洗干净，然后在烘箱中烘干，烘箱温度设定为250℃。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，具备以下有益效果：
1、该电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，通过先将待提纯的精铝外表面打磨，将打磨过表面的铝锭放置在质量比为1：2：3的hf、hno3和去离子水的混合溶液中浸泡10min，再用去离子水清洗干净，可以有效的去除精铝外部的氧化层，使得精铝的提纯效果更好，加热装置内的温度保持在680℃-720℃可以有效的保证铝液的状态，防止铝液凝固，采用电磁搅拌装置对铝液进行搅拌，更加环保，避免二次污染，且搅拌效率更高，搅拌效果更好，使得铝材的提纯效果更好，提纯效率更高。
2、该电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，通过提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为10cm/h-25cm/h，配合水冷系统和风冷系统可以使得铝液的凝固效果更好，使得铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固，将杂质进行定向排出，在铝锭的底部大量积累，再将铝锭底部的杂质层取出即可，经过4-5小时后结晶结束，而且向炉胆内部通入氩气可以稀释炉胆内的空气哦，降低扬起浓度，保证提纯效果，且可以防止炉套在高温下变形，延长提纯设备的使用寿命，保证了铝材的提纯效果。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：
a.先将待提纯的精铝外表面的氧化层打磨掉，然后对打磨后的精铝进行清洗，然后将精铝外表面的水分烘干；
b.将步骤a中处理后的精铝放自如高纯石墨坩埚的全封闭的炉套中构成内胆，然后将由精铝组成的炉胆放入电磁搅拌加热炉中，先用真空泵将炉胆抽成真空，再通入氩气至大气压值，使得炉胆内部的压强与外界的压强平衡；
c.对炉胆进行加热，同时将电磁搅拌装置移至炉体下部，配合加热系统，对先熔化的铝液搅拌，持续加热，使精铝完全熔化；
d.利用提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出，同时将电磁搅拌装置移至铝液的固液界面前沿，对固液界面前沿的铝液进行轴向流搅拌，并利用安装在炉口处的冷却装置对拉出的炉体部分进行冷却降温，使铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固；
e.待提拉出的炉套完全冷却后，取出洁净铝锭，将铝锭上端的2-3cm切除，下端切去步骤a中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；
f.将成品的铝锭重复a-e的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。
其中，步骤c熔化环境中的温度保持在680℃-720℃。
其中，步骤b中炉套的炉盖与石墨坩埚之间有50cm夹层。
其中，步骤c中的搅拌方式包括正反搅拌和上下搅拌。
其中，高纯石墨坩埚的直径为10-30cm，高度为70-150cm。
其中，步骤d中的提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为10cm/h-25cm/h。
其中，冷却装置包括水冷系统和风冷系统，水冷系统安装于电磁搅拌装置的炉口，采用环状紧扣冷却水套，水套内径等于炉胆外径，风冷系统安装在冷却水套的上部，对拉出水套的坩埚进行气体降温。
其中，步骤a中将打磨过表面的铝锭放置在质量比为1：2：3的hf、hno3和去离子水的混合溶液中浸泡10min，再用去离子水清洗干净，然后在烘箱中烘干，烘箱温度设定为250℃。
实施例一
一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：
a.先将待提纯的精铝外表面的氧化层打磨掉，然后对打磨后的精铝进行清洗，然后将精铝外表面的水分烘干；
b.将步骤a中处理后的精铝放自如高纯石墨坩埚的全封闭的炉套中构成内胆，然后将由精铝组成的炉胆放入电磁搅拌加热炉中，先用真空泵将炉胆抽成真空，再通入氩气至大气压值，使得炉胆内部的压强与外界的压强平衡，高纯石墨坩埚的直径为10cm，高度为70cm；
c.对炉胆进行加热，同时将电磁搅拌装置移至炉体下部，配合加热系统，对先熔化的铝液搅拌，持续加热，使精铝完全熔化，熔化环境中的温度保持在680℃；
d.利用提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出，同时将电磁搅拌装置移至铝液的固液界面前沿，对固液界面前沿的铝液进行轴向流搅拌，并利用安装在炉口处的冷却装置对拉出的炉体部分进行冷却降温，使铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固，提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为10cm/h；
e.待提拉出的炉套完全冷却后，取出洁净铝锭，将铝锭上端的2cm切除，下端切去步骤a中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；
f.将成品的铝锭重复a-e的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。
实施例二
一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：
a.先将待提纯的精铝外表面的氧化层打磨掉，然后对打磨后的精铝进行清洗，然后将精铝外表面的水分烘干；
b.将步骤a中处理后的精铝放自如高纯石墨坩埚的全封闭的炉套中构成内胆，然后将由精铝组成的炉胆放入电磁搅拌加热炉中，先用真空泵将炉胆抽成真空，再通入氩气至大气压值，使得炉胆内部的压强与外界的压强平衡，高纯石墨坩埚的直径为20cm，高度为110cm；
c.对炉胆进行加热，同时将电磁搅拌装置移至炉体下部，配合加热系统，对先熔化的铝液搅拌，持续加热，使精铝完全熔化，熔化环境中的温度保持在700℃；
d.利用提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出，同时将电磁搅拌装置移至铝液的固液界面前沿，对固液界面前沿的铝液进行轴向流搅拌，并利用安装在炉口处的冷却装置对拉出的炉体部分进行冷却降温，使铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固，提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为17.5cm/h；
e.待提拉出的炉套完全冷却后，取出洁净铝锭，将铝锭上端的2.5cm切除，下端切去步骤a中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；
f.将成品的铝锭重复a-e的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。
实施例三
一种电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：
a.先将待提纯的精铝外表面的氧化层打磨掉，然后对打磨后的精铝进行清洗，然后将精铝外表面的水分烘干；
b.将步骤a中处理后的精铝放自如高纯石墨坩埚的全封闭的炉套中构成内胆，然后将由精铝组成的炉胆放入电磁搅拌加热炉中，先用真空泵将炉胆抽成真空，再通入氩气至大气压值，使得炉胆内部的压强与外界的压强平衡，高纯石墨坩埚的直径为30cm，高度为150cm；
c.对炉胆进行加热，同时将电磁搅拌装置移至炉体下部，配合加热系统，对先熔化的铝液搅拌，持续加热，使精铝完全熔化，熔化环境中的温度保持在720℃；
d.利用提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出，同时将电磁搅拌装置移至铝液的固液界面前沿，对固液界面前沿的铝液进行轴向流搅拌，并利用安装在炉口处的冷却装置对拉出的炉体部分进行冷却降温，使铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固，提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为25cm/h；
e.待提拉出的炉套完全冷却后，取出洁净铝锭，将铝锭上端的3cm切除，下端切去步骤a中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；
f.将成品的铝锭重复a-e的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。
本发明的有益效果是：该电磁搅拌下的定向凝固提取超高纯铝的方法，通过先将待提纯的精铝外表面打磨，将打磨过表面的铝锭放置在质量比为1：2：3的hf、hno3和去离子水的混合溶液中浸泡10min，再用去离子水清洗干净，可以有效的去除精铝外部的氧化层，使得精铝的提纯效果更好，加热装置内的温度保持在680℃-720℃可以有效的保证铝液的状态，防止铝液凝固，采用电磁搅拌装置对铝液进行搅拌，更加环保，避免二次污染，且搅拌效率更高，搅拌效果更好，使得铝材的提纯效果更好，提纯效率更高，且通过提拉装置将炉胆从电磁搅拌装置中匀速拉出的速度为10cm/h-25cm/h，配合水冷系统和风冷系统可以使得铝液的凝固效果更好，使得铝液形成定向的温度场，熔体沿着与热流相反的方向凝固，将杂质进行定向排出，在铝锭的底部大量积累，再将铝锭底部的杂质层取出即可，经过4-5小时后结晶结束，而且向炉胆内部通入氩气可以稀释炉胆内的空气哦，降低扬起浓度，保证提纯效果，且可以防止炉套在高温下变形，延长提纯设备的使用寿命，保证了铝材的提纯效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。