[发明专利]高纯铝提取装置

说明书

一、技术领域

本发明属于铸造冶金技术领域，具体涉及一种高纯铝提取装置。

二、背景技术

目前我国在有色金属的冶炼提纯方面，一般均采用真空技术与电磁感应加热搅拌和电磁感应区与熔炼锅相对缓慢移动的两种方法，即所谓定向凝固法和区域熔炼法，而在这两种工艺技术中，又大都采用卧式电磁感应炉的结构。而此种卧式炉的电磁感应炉套为螺旋状，热效率较低。坩锅中的液态铝是半充满状态，搅拌不充分、不均匀，提纯度低仅为99.996％，在提炼过程中，需将精铝经电磁感应炉往复拉移3-10次，甚至更多，也难生产出99.9995％以上的高纯铝，其效率低，耗能高，产量低，导致生产成本高，这就限制了高纯铝的推广应用。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种产品纯度高、耗能低、生产效率高和结构合理的高纯铝提取装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括电磁感应炉套、炉套内由金属外壳和石墨坩锅组成的炉胆、支架和提升机构，其特点是采用了立式叶片圆筒形炉套和其内安装立式圆台形的炉胆；叶片圆筒形炉套的上部向外翻折的叶片端为三相电的接线端，在炉套的外侧安有保温层，在上、下端分别安有绝缘、隔热环形垫圈；立式圆台形炉胆为上粗下细结构，上端开有法兰密封的进出料口；提升机构安装在炉胆的上部。

本发明由于采用了立式叶片圆筒形的电磁感应炉套，其上部的叶片端接入三相交流电，这就改变了电流方向，原来卧式炉套的电流是沿炉套柱面的切线方向流动，而现在立式电磁感应炉套的电流是沿炉套的轴线方向流动，这就使炉套成为异步电动机的定子。炉套内圆台形炉胆内的精铝被炉套加热后，熔化成液态充满在炉胆内，这样炉胆坩锅内的铝液就成为转子，在炉套通入三相交流电时就形成旋转磁场，使得炉胆坩锅内的铝液转子，始终绕炉胆轴线旋转，作高速圆周运动，使铝液搅拌均匀，在离心力作用下，加之炉胆为上粗下细的立式圆台结构，此时缓慢提升炉胆，由于纯金属与其杂质的初晶温度梯度效应，使初晶温度较杂质高的金属铝首先凝固于上部的圆台形坩锅壁上。而初晶温度低于金属铝的杂质，在临界状态下其仍保持液态，并被旋转着推向炉胆下端富集，从而有效地分离出精铝中的杂质，得到了高纯铝。由于合理地利用重力、电场、电热、流体力学和金相学等方面的综合技术效应，使得在熔炼过程中提升炉胆时，凝固界面无断层，而且一次性熔炼提纯时间较卧式提纯装置缩短3小时以上；一次性熔炼高纯铝的纯度达99.9995％以上，相当于卧式提纯装置拉移熔炼5-15次的纯度；精铝原料的利用率提高5％；利用提升机构将炉胆拉出炉套外冷却，节能、结构也简化，耗电降低1600Kwh/t。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是立式叶片圆筒形电磁感应炉套的结构示意图。

五、具体实施方式

如图所示，电磁感应炉套7为叶片圆筒形，叶片上端6有6个叶片是三相电的接线端，三相电由此接入炉套7。在炉套7外侧安有耐火保温层5，保温层5表面用金属片包裹，在炉套7的上、下端分别安有环形石棉垫8，用以绝缘、隔热；炉胆9为上粗下细的圆台形结构。炉胆9外壳3用高强度的不锈钢板制成，以使壳内坩锅1在充满铝液时无断层，高速旋转时，能完成铝液与杂质的分离和结晶，炉胆9上部法兰密封的进出料口，是将法兰12、法兰盖14和二者之间的密封圈13，用螺栓23紧固密封的，在法兰盖14上设有观察坩锅1内状态的内窥镜20、冷却水套21和冷却水套接口22，在此炉胆9上部安有冷却水套16和水套接口11和真空管接口24，炉胆9的坩锅1的上口设有防止铝液外溅的盖板25，盖板25上开有一个与内腔2相通的真空抽气孔26；炉胆9的提升机构是由金属吊链17、定滑轮18、钢丝绳19和卷扬机27组成，提升机构亦可采用桥式天车；炉套7和炉胆9都置于支架4上，炉套7和炉胆9的结构尺寸，依用户需要而定。图中10为支撑圈，15为扩大段。

下面以实例说明生产过程。

本实例采用的电磁感应炉套7直径0.35m，高0.9m，叶片长0.75m，宽0.15m，厚0.012m。炉胆9高1.8m，上部直径0.28m，下部直径0.20m，扩大段15直径0.35m，高0.2m。工作过程是：先将常温下洗净的铝锭，定量投入炉胆9的坩锅1内，依次盖上石墨盖板25，用螺栓23紧固法兰盖14，炉胆9放入炉套7内，真空泵水泵分别接通炉胆9上的真空管口24、水套接口11、22，启动真空泵水泵工作，为炉套7送电，电压为3V，电流1600A，当坩锅1内温度达820℃时，恒温40分钟，此时坩锅1内的铝液高速旋转搅拌分离杂质，然后启动卷扬机27，使炉胆9以0.01m/分速度提升，此时电压调为2.5V，电流1100A，当炉胆9全部移出炉套7时，停止为炉套7供电，随之打开法兰盖14，取出铝锭，其底部少部分含有杂质的铝锭，可去掉，其余大部分为99.9995％以上的高纯铝。此后装置进入下一个生产循环。本装置经试用证明，炼制时间短，节能、高效、产品纯度高，其提纯度较卧式装置提取的铝提高6-15倍以上。