一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法与流程

本发明涉及提取铝方法技术领域，具体为一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法。

背景技术：

铝是银白色轻金属，具有良好的延展性，其商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状，它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，铝在航空、建筑和汽车三大重要工业中具有重要的应用，从而要求其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，但是目前纯铝的提纯存在许多问题，如提纯效果差，生产周期长，生产效率非常低，且容易造成二次污染，故提出一种感应加热下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：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种感应加热下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。

本发明的目的是这样实现的：

一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)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；

(2)将步骤(1)中处理后的精铝放入熔炼坩埚中关闭炉门，锁紧炉门保险锁，开启真空泵，抽真空至10^-1pa以下，向炉内充入氩气到大气压值，使得内部的压强与外界的压强平衡；

(3)打开熔炼坩埚外层加热用的感应线圈的加热电源，通电加热，将精铝加热至680～720℃，待精铝全部熔化后，得到铝液；

(4)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(5)压下控制杆，将熔炼坩埚内精炼好的铝液倒入保温好的保温坩埚内；

(6)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(7)开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，待抽拉结束并完全冷却后，取出铝锭，将铝锭上端的2-3cm切除，下端切去步骤(1)中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；

(8)将成品的铝锭重复(1)至(7)的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。

所述步骤(3)熔化环境中的温度保持在680℃-720℃。

所述步骤(7)中的抽拉速度为10cm/h-25cm/h。

所述步骤(1)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℃。

本发明具有以下优点：

与现有技术相比，本发明提供了一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，具备以下有益效果：

(1)该感应加热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。

(2)该感应加热下的定向凝固提取超高纯铝的方法，抽拉速度为10cm/h-25cm/h，配合水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。

附图说明

图1是本发明使用的真空定向凝固炉示意图，1.熔炼坩埚；2.真空定向凝固炉；3.铝液；4.压力表；5.氩气；6、7.保温坩埚；8.冷却装置；9.冷却水入口；10冷却水出口；11.抽拉杆。

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。

一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：

(1)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；

(2)将步骤(1)中处理后的精铝放入熔炼坩埚中关闭炉门，锁紧炉门保险锁，开启真空泵，抽真空至10^-1pa以下，向炉内充入氩气到大气压值，使得内部的压强与外界的压强平衡；

(3)打开熔炼坩埚外层加热用的感应线圈的加热电源，通电加热，将精铝加热至680～720℃，待精铝完全融化后，得到铝液；

(4)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(5)压下控制杆，将熔炼坩埚内精炼好的铝液倒入保温好的保温坩埚内；

(6)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(7)开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，待抽拉结束并完全冷却后，取出铝锭，将铝锭上端的2-3cm切除，下端切去步骤(1)中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品；

(8)将成品的铝锭重复(1)至(7)的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。

其中，步骤(3)熔化环境中的温度保持在680℃-720℃。

其中，步骤(4)中的抽拉速度为10cm/h-25cm/h。

其中，步骤(1)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200℃。

实施例一

一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：

(1)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；

(2)将步骤(1)中处理后的精铝放入熔炼坩埚中关闭炉门，锁紧炉门保险锁，开启真空泵，抽真空至10^-1pa以下，向炉内充入氩气到大气压值，使得内部的压强与外界的压强平衡；

(3)打开熔炼坩埚外层加热用的感应线圈的加热电源，通电加热，将精铝加热至680℃，待精铝完全融化后，得到铝液；

(4)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(5)压下控制杆，将熔炼坩埚内精炼好的铝液倒入保温好的保温坩埚内；

(6)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(7)开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，待抽拉结束并完全冷却后，取出铝锭，将铝锭上端的2切除，下端切去步骤(1)中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品，抽拉速度为10cm/h；

(8)将成品的铝锭重复(1)至(7)的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。

实施例二

一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：

(1)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；

(2)将步骤(1)中处理后的精铝放入熔炼坩埚中关闭炉门，锁紧炉门保险锁，开启真空泵，抽真空至10^-1pa以下，向炉内充入氩气到大气压值，使得内部的压强与外界的压强平衡；

(3)打开熔炼坩埚外层加热用的感应线圈的加热电源，通电加热，将精铝加热至700℃，待精铝完全融化后，得到铝液；

(4)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(5)压下控制杆，将熔炼坩埚内精炼好的铝液倒入保温好的保温坩埚内；

(6)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(7)开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，待抽拉结束并完全冷却后，取出铝锭，将铝锭上端的2.5cm切除，下端切去步骤(1)中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品，抽拉速度为17.5cm/h；

(8)将成品的铝锭重复(1)至(7)的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。

实施例三

一种感应加热下定向凝固提取超高纯铝的方法，包括以下步骤：

(1)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；

(2)将步骤(1)中处理后的精铝放入熔炼坩埚中关闭炉门，锁紧炉门保险锁，开启真空泵，抽真空至10^-1pa以下，向炉内充入氩气到大气压值，使得内部的压强与外界的压强平衡；

(3)打开熔炼坩埚外层加热用的感应线圈的加热电源，通电加热，将精铝加热至720℃，待精铝完全融化后，得到铝液；

(4)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(5)压下控制杆，将熔炼坩埚内精炼好的铝液倒入保温好的保温坩埚内；

(6)对保温坩埚外层的石墨加热器进行加热，保证在浇注前保温坩埚内的温度在铝液熔点之上；

(7)开启真空定向凝固炉的牵引系统，通过牵引杆向下拉铸，待抽拉结束并完全冷却后，取出铝锭，将铝锭上端的3cm切除，下端切去步骤(1)中处理后的精铝重量的20％，剩余部分即为5n以上成品，抽拉速度为25cm/h；

(8)将成品的铝锭重复(1)至(7)的步骤，可获得5n5以上的超高纯铝。