[实用新型]熔融铝精炼设备

说明书

技术领域

本实用新型是对精炼熔融铝用的设备的改进，所述熔融铝用于制造原始铝和再生铝或部分再生铝及其合金。

背景技术

来源于诸如原生金属、废料和再熔锭等最常见的来源的熔融铝，在被铸造成锭、薄板或者棒之前，通常必须提纯。这可以借助将惰性气体、即氮或者氩形成气泡，使其通过熔融形式的铝来进行。在某些实施例中，为了进行提纯，添加卤素气体，通常为氯气，或者可以只利用卤素气体。这种类型的处理可以除去溶解的氢，诸如钠、钾和锂等碱金属，诸如钙等碱土金属，以及如铝的氧化物和其它非金属内含物等的小的固体微粒。在这种处理中，通过降低熔融铝中的气泡的尺寸、并从而增大总的气体-金属表面的面积，增大给定体积的气体的效率。通过将所述气泡分散到被处理的熔融铝的整个体内，也会增大气泡的效率。制造小的气泡并且将其分散的一个非常有效的方法是，采用设置在熔融铝体内的旋转喷嘴(spinning nozzle)。可以获得用于这一目的的商业系统。可以通过增大这里所使用的生产气流的速度来增大这种旋转喷嘴的精炼速度。通常也必须增大喷嘴的旋转速度，以便持续制造所需的小气泡并且在系统的精炼区遍及整个熔融铝分散所述小气泡。这种气流和喷嘴旋转速度的增加，通常伴随着在熔融铝的表面上增大的涡流和紊流。但是，给定系统的最大精炼速度，受到其能够容忍的最大涡流和表面紊流或者粗糙度的限制。

基本上，相关的工艺牵涉到以极小的气泡的形式在整个熔体中分散喷射的气体。通过解吸到气泡中，将氢从熔体中除去，而其它非金属杂质则通过浮选被提升到浮渣层中。氢从熔体向惰性气体气泡内部的转移，由分压差驱动。氢在铝熔体中具有高扩散性，并且迁移反应基本上由界面控制。界面面积越大，达到给定的去气程度所需要的时间越短。另外，界面面积越大，气泡碰到和俘获内含物的机会也越高。因此，表面面积越大，精炼效率越高。喷射气体的分散，利用旋转的气体分配器来实现，所述分配器在熔体内产生大量的紊流。紊流使小的非金属微粒凝聚成大的微粒集合体，所述微粒集合体被气泡漂浮到熔体表面。紊流还导致小的气泡碰撞和长大。这种紊流在金属中还确保喷射气体与熔体充分的混合，并保持在容器的内部没有沉积物和氧化物的集结。从金属中漂浮出来的非金属杂质和浮渣一起从系统中取出，而从金属中被解吸的氢则和用过的喷射气体一起离开系统。

除了其它结构特征之外，旋转气体分配器具有一个轴和叶片式转子(接合到所述轴上)和叶片式定子，它们相互作用以便在熔体中提供所需的气泡形式。在操作时，该装置在金属中在该装置附近引起流型，使得所形成的气泡沿着所生成的流动矢量迁移，所述流动矢量沿着径向方向朝向外方，并具有相对于喷射构件的竖直轴向下的分量。这些流型具有几个有利的效果。首先，在熔体内提供基本上竖直的搅拌，藉此，沿着装置指向下方的气流与旋转的叶片相结合，导致将气体细分成小的分立的气泡。第二，从导入到熔体内的点处快速地将气泡运走，防止气泡聚结在气泡浓度最高的区域。第三，延长被很好地分散的气泡的气体在熔体内的停留时间，因为，在重力的影响下，气泡不会刚一形成就立即上升到表面上。

上述类型的设备，一般包括设有用于铝的入口和用于熔融金属的出口的容器，以及至少一个设置在所述容器内的旋转气体分配机构。尽管具有很多变形，所述气体分配机构一般包括可旋转的轴，在其上端接合到驱动机构上，在其下端连接到叶片式的圆形转子上。从而安装转子用于旋转，并且紧邻定子旋转，在转子与定子之间提供一个小的间隙。设置一个向转子输送精炼气体用的通道。经由转子与定子之间的小的间隙将精炼气体排放到铝的熔体内。在足够的压力下将精炼气体供应到通道的上端，以便喷射到容器内。这种类型的装置在下面的美国专利中进行过描述和说明，这些专利所揭示的相关内容，通过引用，在这里加以结合，用于更详细地说明本实用新型的背景。