制取精铝的方法及装置.pdf

本发明属于一种铝精炼技术，特别是一种在半连续铸造过程中制取精铝的方法及装置。
    冰晶石-氧化铝熔盐电解所得的铝，含铝量一般不超过99.8%，称为原铝，当含铝量为99.99%～99.996%时为精铝，其中，Fe、Si、Cu总和不大于0.0040～0.030%（GB1071-57），精铝比工业铝还具有更特殊的用途。然而，目前国内外生产精铝大都用两种方法，一种是三层液熔盐电解精炼法，另一种是区域熔炼法，前者生产量很大，后者生产量很小，而这两种方法都存在消耗电能过大，生产成本高的主要缺点。那么在现有原铝的半连续铸造过程中，由于铝液的结晶速度远远大于结晶面附近铝液中的杂质向铝液内部的传质速度，所以铸锭过程中的杂质含量与铝液中的杂质含量基本相同，铸锭后的铝棒不能成为精铝。

    本发明的目地是提供一种在工业原铝半连续铸造过程中，直接生产精铝的方法及装置。

    工业原铝凝固时偏析纯铝，铝中杂质净化程度决定于杂质在铝液中结晶时的结晶面铝液向内部的传质速度，同时，也决定于杂质在固相铝和液相铝中的浓度比（分配系数）及铝液地结晶速度。如果结晶速度大于靠近结晶面铝液中的杂质向铝液内部的传质速度，就不能使铝偏析，达不到提纯效果。因这种情况时，铝和杂质是同时结晶的，相反，只有铝液的结晶速度小于靠近结晶面铝液中杂质向铝液内传质速度，那么才能使铝液中的纯铝偏析，达到提纯效果。本发明的方法是在工业纯铝的半连续铸造的结晶过程中，利用电磁搅拌的方法，使结晶面附近区域内的铝液不断搅拌，将纯铝偏析，制取精铝。实现这一方法所采用的装置是，在工业原铝的半连续铸造机的结晶器周围，设有电磁搅拌器，借助这种搅拌器，使结晶器内的结晶面附近区域内的铝液搅拌（呈上下翻滚状态），增加铝液中杂质传质速度，当铝液的结晶速度和电磁搅拌器对结晶面附近区域内的铝液强度相适合时，使铝液中的纯铝偏析，从而达到对原铝（工业铝）的精炼，铸造结束后切去铸锭尾部含杂质较多的部分铝，剩余部分即是高纯度铝（精铝）。要想得到更高纯度的精铝，再重复上述精炼过程即可。

    本发明优点在于：由于是在工业原铝半连续铸造过程中，增加了对结晶铝液进行电磁搅拌，同时控制结晶速度，使铝液偏析，使之在这一工艺过程中生产出较高纯度铝（精铝），从而可以取代了以往单独生产精铝的方法和设备，节省大量的电能，大幅度降低精铝生产成本。

    附图1是实施本发明方法而设计一种装置的原理结构图。

    下面结合附图对实施本发明做进一步说明。

    参照附图1看出，实施本发明方法而设计的装置，即是在生产铝棒（锭）的半连续铸造机上进行了改进，该装置主要由圆筒〔8〕托架〔9〕、结晶器〔3〕、电磁搅拌器〔5〕、上水管〔1〕、排水管〔2〕所构成，其整体结构是圆筒〔8〕侧面设有一个排水管〔2〕，顶部设有一个结晶器〔3〕，结晶器的外面设有一个进水管〔1〕，底部设有多个孔，该结晶器结构〔3〕可以是一个环状结构，也可以是方形结构。在结晶器的外侧，设有一个环状的电磁感应线圈〔5〕，该感应线圈即为电磁搅拌器〔5〕。工作时，托架〔9〕首先插入结晶器〔3〕内，开通上、下水，铝液〔4〕缓缓流入结晶器〔3〕内，此时托架〔9〕也缓缓下移，使在结晶器内结晶的固态铝锭〔6〕随之下移，进入冷却水中，形成铸铝锭。最后取出铝锭，切去上部含杂质高的部分铝锭，剩余部分均为精铝。