一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置，所述多转体纯化晶析装置安装在坩埚（1）上方且下端伸入铝液液面下，其特征在于：所述纯化晶析装置的下端设置有第一转体（11）、第二转体（12）和第三转体（13），所述第一转体（11）位于所述第二转体（12）的正上方，所述第二转体（12）位于所述第三转体（13）的正上方并且三者都位于铝液液面下，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）能够以相同的方向旋转，中间的所述第二转体（12）能够以相反的方向进行旋转；或者所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）同方向旋转。

A Multi-Rotation Purification Crystallization Device for Ultra-Pure Aluminum

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置
本专利技术涉及涉及一种金属铝的提纯装置，尤其是涉及一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置。
技术介绍
纯度在5N5以上的铝产品称为超高纯铝。超高纯铝在电子、航空、航海、化工与国防工业等领域有着广泛的应用，且用量逐年增加。但现在国内能生产出满足用户需求的5N5超高纯铝的企业甚少，研发单位也屈指可数，因此国内所需超高纯铝几乎全部依靠进口。尽管国内有企业已在试生产，但与国外同类企业有较大差距，也无法满足国内需求，因此研发新的生产方式，替代进口，是行业内一直以来努力的目标。首要就是从方法上去改善，国内现有技术有的涉及的领域过多，耗费巨大，不易掌控；其次是效率低，需要多次重复工艺流程，费时费力，产能低下；其三是能耗偏高，与国家节能减排政策相违；其四，质量不稳定，无法为国内用户长期稳定的供应。检索中发现，中国专利号为201610042682.1提出了一种超高纯铝提纯方法，其特征包括选择精铝纯度至少为4N6；坩埚内壁涂有抗氧化层；籽晶采用5N铝为材料；铝液保温在680℃～700℃；籽晶伸入液面2～3cm，最终结晶呈倒蘑菇状；籽晶转速为60～100rpm，带动铝液螺旋式旋转；冷却空气速率1～3L/min、温度0～20℃；实例产出200～300kg超高纯铝。该方法中存在诸多不足之处，如：原料纯度至少为4N6，应用范围存在限制；铝液需要保持在较高的温度，耗能且低效；籽晶以5N为原材料制作成本较高不宜加工且冷却效果差；籽晶带动铝液进行螺旋式旋转易导致铝液掺混，影响提纯；倒蘑菇状结晶包括籽晶产量不明确；用来冷却的空气非常温空气。因此，寻求一种工艺简单、成本低、提纯效果好且适应于工业化生产的超高纯铝的提纯方法是非常有必要的。超高纯铝的生产过程中晶析装置在旋转过程中要保证一定转速，同时还需保持铝液液面不被带动，减少铝液与空气的接触，以减少氧化物的产生。但是大多数的晶析装置都不能提高转速的同时保持铝液液面不被带动，导致产品纯度不高，提纯效率低。申请人之前申请过两转体的纯化晶析装置，其比普通的单转体纯化晶析装置晶析效果好，但是其依然存在着无法兼顾液面尽可能不会被带动，同时确保液面下高纯铝剧烈运动，从而实现最佳的晶析效果。
技术实现思路
本专利技术设计了一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置，其解决的技术问题是现有的晶析装置不能在保持高速旋转的同时保持铝液液面不被带动，导致铝液与空气接触，容易产生氧化物，也不能在低速旋转时使得液面下的铝液产生足够的活跃运动确保晶析质量和数量。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置，所述多转体纯化晶析装置安装在坩埚（1）上方且下端伸入铝液液面下，其特征在于：所述纯化晶析装置的下端设置有第一转体（11）、第二转体（12）和第三转体（13），所述第一转体（11）位于所述第二转体（12）的正上方，所述第二转体（12）位于所述第三转体（13）的正上方并且三者都位于铝液液面下，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）能够以相同的方向旋转，中间的所述第二转体（12）能够以相反的方向进行旋转；或者所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）同方向旋转。进一步，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）共用第一驱动装置和第一传动结构实现两者同向旋转。进一步，所述驱动装置为第一电机（2），所述第一传动结构包括驱动皮带轮（3）、皮带、从动皮带轮（4）、内传动轴（9）以及连接杆（17），所述第一电机（2）的电机转子与所述驱动皮带轮（3）中心轴孔连接，所述驱动皮带轮（3）与所述从动皮带轮（4）之间套接所述皮带，所述从动皮带轮（4）的中心轴孔与所述内传动轴（9）的一端部连接，所述内传动轴（9）的另一端部与所述第一转体（11）的中心轴固定连接，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）外壁通过所述连接杆（17）进行连接。进一步，所述第二转体（12）通过第二驱动装置和第二传动结构实现与所述所述第一转体（11）和所述第三转体（13）反向旋转。进一步，所述第二驱动装置为第二电机（5），所述二传动结构包括驱动齿轮（6）、从动齿轮（7）、外传动轴（8）、连接支架（10）、外齿轮环形轨道（14）、行星轮（15）以及内齿轮环形轨道（16），所述第二电机（5）的电机转子与所述驱动齿轮（6）的中心轴孔连接，所述从动齿轮（7）的中心轴孔与所述外传动轴（8）的上端部连接，所述驱动齿轮（6）与所述从动齿轮（7）能够连续啮合，所述外传动轴（8）的下端部通过所述连接支架（10）与所述外齿轮环形轨道（14）固定连接，所述第二转体（12）轴向外壁设有所述内齿轮环形轨道（16），所述外齿轮环形轨道（14）与所述内齿轮环形轨道（16）之间设有所述行星轮（15），旋转的所述外齿轮环形轨道（14）上的锯齿作用所述行星轮（15）的锯齿，所述行星轮（15）旋转再通过其锯齿作用所述内齿轮环形轨道（16）的锯齿使得所述第二转体（12）旋转方向与所述外齿轮环形轨道（14）运动方向相反；所述连接杆（17）穿过所述行星轮（15）的中心轴孔并且使得所述行星轮（15）能够绕着所述连接杆（17）转动，所述内传动轴（9）的一部分插入所述所述外传动轴（8）中并且两者通过轴承进行支撑确保各自可以以不同的方向旋转。进一步，所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）外表面均设有抗氧化涂层。进一步，所述第一传动结构和第二传动结构不会对所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）产生穿孔结构。进一步，所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）为中空结构进一步，所述第一电机和/或所述第二电机安装在安装支架（10）上。进一步，所述坩埚（1）的内壁涂有抗氧化涂层。一种利用多转体实现超高纯铝纯化晶析的方法，包括以下步骤：步骤一，将纯度为3N～5N的铝原料在坩埚（1）中融化成铝液，融化温度为660℃～700℃，所述坩埚（1）的下端为圆弧状结构；步骤二，将晶析装置安装在所述坩埚（1）上方且下端伸入所述铝液液面下，由设置在所述晶析装置上端的进气管向所述晶析装置内部连续通入50～100L/min的常温空气；步骤三，开启第一电机使得所述第一转体（11）和所述第三转体（13）能够以相同的方向旋转，开启第二电机使得所述第一转体（11）和所述第三转体（13）中间的第二转体（12）反向旋转；旋转过程中使得更多的高纯度铝液聚集在第一转体（11）、第二转体（12）和第三转体（13）周围并在冷却气体作用下固化，最终在所述晶析装置下端凝固堆积形成高纯度铝结晶物；所述第一转体（11）和所述第三转体（13）转速低确保铝液液面不被带动，反向转动的第二转体（12）与所述第三转体（13）相互配合使得液面下铝液运动更加活跃确保晶析产物的质量和数量；步骤四，所述结晶物到达所设定一半时，取出所述晶析装置，停止旋转并使所述晶析装置下端和所述结晶物在空气中快速冷却，冷却至280℃～20℃后再次插入所述铝液液面下重复步骤二和步骤三，直至所述结晶物无法继续增加，停止旋转并吊离所述晶析装置，取下所述结晶物；步骤五，将所述结晶物切除头尾50～70mm，得到初步提纯物；步骤六，将所述坩埚（1）中剩余铝液倒出后，将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置，所述多转体纯化晶析装置安装在坩埚（1）上方且下端伸入铝液液面下，其特征在于：所述纯化晶析装置的下端设置有第一转体（11）、第二转体（12）和第三转体（13），所述第一转体（11）位于所述第二转体（12）的正上方，所述第二转体（12）位于所述第三转体（13）的正上方并且三者都位于铝液液面下，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）能够以相同的方向旋转，中间的所述第二转体（12）能够以相反的方向进行旋转；或者所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）同方向旋转。

【技术特征摘要】
1.一种超高纯铝的多转体纯化晶析装置，所述多转体纯化晶析装置安装在坩埚（1）上方且下端伸入铝液液面下，其特征在于：所述纯化晶析装置的下端设置有第一转体（11）、第二转体（12）和第三转体（13），所述第一转体（11）位于所述第二转体（12）的正上方，所述第二转体（12）位于所述第三转体（13）的正上方并且三者都位于铝液液面下，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）能够以相同的方向旋转，中间的所述第二转体（12）能够以相反的方向进行旋转；或者所述第一转体（11）、所述第二转体（12）和所述第三转体（13）同方向旋转。2.根据权利要求1所述的超高纯铝的多转体纯化晶析装置，其特征在于：所述第一转体（11）和所述第三转体（13）共用第一驱动装置和第一传动结构实现两者同向旋转。3.根据权利要求2所述的超高纯铝的多转体纯化晶析装置，其特征在于：所述第一驱动装置为第一电机（2），所述第一传动结构包括驱动皮带轮（3）、皮带、从动皮带轮（4）、内传动轴（9）以及连接杆（17），所述第一电机（2）的电机转子与所述驱动皮带轮（3）中心轴孔连接，所述驱动皮带轮（3）与所述从动皮带轮（4）之间套接所述皮带，所述从动皮带轮（4）的中心轴孔与所述内传动轴（9）的一端部连接，所述内传动轴（9）的另一端部与所述第一转体（11）的中心轴固定连接，所述第一转体（11）和所述第三转体（13）外壁通过所述连接杆（17）进行连接。4.根据权利要求2或3所述的超高纯铝的多转体纯化晶析装置，其特征在于：所述第二转体（12）通过第二驱动装置和第二传动结构实现与所述所述第一转体（11）和所述第三转体（13）反向旋转。5.根据权利要求4所述的超高纯铝的多转体纯化晶析装置，其特征在于：所述第二驱动装置为第二电机（5），所述第二传动结构包括驱动齿轮（6）、从动齿轮（7）、外传动轴（8）、连接支架（10）、外齿轮环形轨道（14）、行星轮（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑾，广田二郎，周建波，叶翔，
申请(专利权)人：宁波锦越新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33