[发明专利]高纯高活性铝豆制备方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝豆的制备方法及设备，特别是一种高纯高活性铝豆制备方法及设备。

背景技术

铝豆是指形状为围棋子状的铝颗粒产品。高纯高活性铝豆作为一种高效冶金还原剂，广泛应用于高纯稀有金属氧化物铝热还原方面，如高纯钽、铌、钛等金属的制备。铝豆的粒度和活性是决定精细冶金过程中还原除杂质效果的重要参数。平均粒度越小、表面活性越高越有利于还原反应的进行，除杂的效果越好，最终可以获得高纯度的活性金属。

目前制备铝豆的方法主要是机械法，是将铝锭轧制成直径为12mm左右的铝丝，然后切成铝段。该方法在将铝锭轧制成铝丝的过程中，由于铝和氧具有很强的亲和力，随着铝丝直径的变细，铝丝表面极易发生氧化，形成稳定的氧化物，从而降低其活性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种将铝锭直接熔化进行制豆的工艺简单、铝豆粒度均匀、表面活性高的高纯高活性铝豆制备方法及设备。 

本发明的技术方案是：一种高纯高活性铝豆制备方法，该方法包括：

1）铝锭熔化：将铝锭通过铝熔化炉进行熔化，并保持铝液温度在780℃～860℃之间；

2)铝豆的制备：将铝熔化炉中熔化的铝液通过导流槽引入底部均布有孔的铝豆制备模具中，铝液通过铝豆制备模具上的孔落入安装在铝豆制备模具下部的装有冷却液的冷却旋转盘中；

3）铝豆的收集：将冷却旋转盘中的铝豆收集后，既为成品铝豆。

上述冷却旋转盘中的冷却液为水或其他具有冷却功能的冷却油或冷却液。

上述冷却旋转盘的旋转速度为1～4转/分钟。

上述铝豆制备模具底部均布的孔的直径为0.2～0.5mm，铝豆制备模具底面与冷却旋转盘中冷却液之间的距离为50～200mm。

铝液在冷却旋转盘中的冷却速度为100～1000度/分钟。

一种制备高纯高活性铝豆的设备，包括铝熔化炉和连接铝熔化炉与制备高纯高活性铝豆的设备之间的导流槽，其特征在于导流槽的出液口安装在底部均布有孔的铝豆制备模具上部，在铝豆制备模具的下部安装有冷却旋转盘，冷却旋转盘下端通过传动链与电机相连，在冷却旋转盘中装有冷却液。

上述冷却旋转盘的旋转速度为1～4转/分钟。

上述冷却旋转盘中的冷却液通过循环泵进行循环冷却。

在上述铝豆制备模具与冷却旋转盘之间安装有密封罩，在密封罩内通有惰性气体。

本发明具有以下特点：1、由于熔化后的铝液通过铝豆制备模具底部均布的孔，形成非连续的小液滴直接落入冷却液中，同时通过惰性气体的保护，减小了铝液与空气的接触，可有效保证铝豆的粒度和表面活性，具有工艺简单、效率高等特点；2、制取的铝豆工艺链短、设备简单、生产成本低、铝豆的纯度可有效保证等特点。由于铝豆的生产工艺步骤只有熔化和制豆两步工艺，同时可将铝豆制备模具的材质设计为与铝豆还原金属同质的合金材料，如还原钽、铌或钛等金属的合金材料，可有效控制铝溶液对铝豆制备模具腐蚀时，铝豆中的杂质含量。本发明的工艺及设备可用于工业化生产高纯稀有金属氧化物铝热还原用铝豆。

附图说明

附图1为本发明设备结构示意图；

附图2为本发明制取的铝豆照片。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，将铝熔化炉熔化后的温度为780℃左右的铝液，通过导流槽6引入底部均布有孔2的铝豆制备模具1中，铝液通过铝豆制备模具上的直径为0.2mm孔，落入安装在铝豆制备模具下部的冷却旋转盘3中，高温铝液通过装在冷却旋转盘中的冷却用的水急速冷却，冷却速度为1000度/分钟，同时冷却旋转盘以2转/分钟的速度转动，使高温铝液形成如图2所示的平均粒径为10mm、高径比为1：1.5左右的铝豆，将冷却旋转盘中的铝豆收集后，既为成品铝豆；上述是实例中，铝豆制备模具底面与冷却旋转盘中冷却液面之间的距离为50mm。

实施例2：

如图1所示，将铝熔化炉熔化后的温度为820℃左右的铝液，通过导流槽6引入底部均布有孔2的铝豆制备模具1中，铝液通过铝豆制备模具上的直径为0.4mm孔，落入安装在铝豆制备模具下部的冷却旋转盘3中，铝豆制备模具底面与冷却旋转盘中冷却液面之间的距离为100mm,；高温铝液通过装在冷却旋转盘中的冷却用的水急速冷却，冷却速度为600度/分钟，同时冷却旋转盘以4转/分钟的速度转动，使高温铝液形成如图2所示的平均粒径为11mm、高径比为1：1.8左右的铝豆，将冷却旋转盘中的铝豆收集后，既为成品铝豆。

实施3：