一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108179284A(43)申请公布日2018.06.19(21)申请号201810020036.4C30B13/00(2006.01)(22)申请日2018.01.09C30B15/00(2006.01)C30B28/08(2006.01)(71)申请人昆明理工大学C30B28/10(2006.01)地址650500云南省昆明市一二一大街文昌路68号申请人昆明冶金研究院云南省科学技术院(72)发明人王应武左孝青李玉章杨钢包崇军闫森(74)专利代理机构昆明知道专利事务所(特殊普通合伙企业)53116代理人谢乔良张玉(51)Int.Cl.C22B21/06(2006.01)C30B29/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置(57)摘要本发明公开一种连续高效制备高纯铝的方法及其装置。所述方法包括仔晶准备、铝液准备、拉晶准备、拉晶、多熔区提纯、切杂步骤。所述装置包括中间包、依次竖直于中间包上方的石墨套筒、结晶器、晶体提拉轮及第一区域熔炼区，晶体提拉轮设于结晶器轴线两侧且环绕中空部与结晶器同轴，第一区域熔炼区设区域熔炼—结晶及拉晶机构，第一区域熔炼区上部至少设有与其相同的第二区域熔炼区。本发明在上引法偏析提纯精铝基础上进一步提纯铝：铝液在仔晶虹吸作用及结晶器冷却下凝固，配合滚轮拉晶使晶体生长，完成凝固的铝棒在多熔区悬浮区域熔炼提纯，能在连续生产精铝的同时进一步提纯，一次性由电解铝液得高纯度高纯铝，有效降低生产能耗并提高生产效率。CN108179284ACN108179284A权利要求书1/2页1.一种连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于包括仔晶准备、铝液准备、拉晶准备、拉晶、多熔区提纯、切杂步骤，具体包括：A、仔晶准备：制备一定长度的仔晶穿过结晶器并以晶体提拉轮夹持固定，在结晶器中通入冷却水；B、铝液准备：将熔融的金属铝液导入中间包中并保持铝液液面高度稳定；C、拉晶准备：待中间包中的铝液温度稳定后，将A步骤中带有仔晶的结晶器插入铝液液面以下，待结晶器、仔晶及铝液达到平衡，然后在晶体提拉轮作用下匀速向上拉晶，得到铝晶体；D、拉晶：将C步骤拉出的铝晶体依次穿过密闭并充满惰性气体的至少两段区域熔炼区，启动各区域熔炼区内的感应加热装置使其中的铝晶体形成熔融区，铝晶体在各区域熔炼区的晶体提拉轮提拉下同步移动并确保各区域熔炼区中的铝溶体在虹吸作用下保持固定形态；E、多熔区提纯：随着各晶体提拉轮的不断向上提拉铝晶体，被各感应加热装置熔化的铝晶体缓慢位移出感应加热装置并凝固，依次完成熔化—凝固的提纯过程，经过凝固提纯后的铝晶体达到一定长度后由在线下料装置切割下料；F、切杂：将E步骤下料得到的提纯后坯料切除首尾，获得中部高纯铝。2.根据权利要求1所述连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于所述B步骤中的中间包在导入金属铝液前预热至温度700~800℃，所述C步骤中间包中的铝液温度为700~800℃。3.根据权利要求2所述连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于所述C步骤中结晶器的石墨套筒插入铝液液面以下5~15cm。4.根据权利要求2所述连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于所述D步骤中各区域熔炼区内的感应加热装置中的铝晶体熔融区温度为670~730℃，铝晶体的拉晶速度为20~200mm/h。5.根据权利要求2所述连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于所述E步骤中经过凝固提纯后的铝晶体长度达到750~850mm时由在线下料装置切割下料，得到提纯坯料。6.根据权利要求5所述连续高效制备高纯铝的方法，其特征在于所述F步骤中将提纯后坯料头部切除80~120mm和尾部切除180~220mm，获得中部的高纯铝。7.一种连续高效制备高纯铝的装置，其特征在于包括中间包（1）、静置炉（3）、加热及保温层（6）、石墨套筒（7）、结晶器（8）、晶体提拉轮（10）、第一区域熔炼区（A），所述静置炉（3）通过供液管与中间包（1）连通，所述中间包（1）外壁固定设置加热及保温层（6），所述石墨套筒（7）中空竖直设置于中间包（1）的上方并能上下移动，所述石墨套筒（7）上部同轴固定设置中空并连接有冷却水系统的结晶器（8），所述晶体提拉轮（10）及第一区域熔炼区（A）依次固定设置于结晶器（8）的上部轴线延伸方向，所述晶体提拉轮（10）对称设置于结晶器（8）的轴线延伸两侧且工作部环绕形成的中空部与结晶器（8）同轴，所述第一区域熔炼区（A）为充满惰性气体且上下设置有穿过铝晶体的通孔的中空腔体结构，所述第一区域熔炼区（A）设置有使穿过的铝晶体悬浮区域熔炼—结晶及拉晶的机构，所述第一区域熔炼区（A）上部还同轴至少设置与第一区域熔炼区（A）相同的第二区域熔炼区（