一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置，所述方法包括如下步骤：将待提纯稀土金属放于加热容器中加热至完全熔化；保持加热温度，并控制加热容器旋转预定时间，使得待提纯稀土金属中高饱和蒸气压杂质挥发去除，同时高密度金属杂质与稀土金属分离；待待提纯稀土金属浇注冷却后，切除待提纯稀土金属边缘部分，得到提纯的稀土金属。本发明专利技术实施例的技术方案，在传统真空熔炼基础上，维持温度在液相线以上很小的范围内，通过传动装置对待提纯稀土金属熔体施加一定离心力，利用低饱和蒸气压金属杂质与基体间密度差异，能够有效提升提纯效率及杂质的去除效果。能够有效提升提纯效率及杂质的去除效果。能够有效提升提纯效率及杂质的去除效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置


[0001]本专利技术实施例涉及稀土材料
，尤其涉及一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置。

技术介绍

[0002]稀土金属是现代工业中不可或缺的关键材料，不仅广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、毛纺、皮革和农业等传统产业,而且在荧光、磁性、激光、光纤通讯、贮氢能源、超导等材料领域有着不可缺少的作用,直接影响着光学仪器、电子、航空航天、核工业等新兴高技术产业发展的速度和水平。随着各个领域的快速发展，对稀土金属的性能也提出了更高的要求。
[0003]稀土金属纯度是影响其性能的关键因素之一。真空熔炼法是一种常用于提升稀土金属纯度的方法，通过在高于金属熔点及真空或负压惰性气氛条件下，使杂质从液态金属中挥发，实现杂质与稀土金属的分离。该方法主要去除稀土金属中的夹渣和过量还原剂，顺便除去Ca、Mg、Li等高饱和蒸气压的金属。但由于稀土金属自身物化性质差异大，稀土金属中所含杂质种类多、性质迥异，真空熔炼法对于低饱和蒸气压或蒸气压与稀土金属相接近类金属杂质无明显去除效果。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的上述情况，本专利技术实施例的目的在于提供一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置，能够有效提升提纯效率及杂质的去除效果，达到了高效提纯稀土金属的目的。
[0005]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]S1、将待提纯稀土金属放于加热容器中加热至完全熔化；其中，所述加热容器置于真空密闭环境中，所述真空密闭环境中充入一定量惰性气体；
[0007]S2、保持加热温度，并控制加热容器旋转预定时间，使得待提纯稀土金属中的高密度金属杂质和高饱和蒸气压金属杂质同步去除；
[0008]S3、待待提纯稀土金属冷却后，切除待提纯稀土金属边缘部分，得到提纯的稀土金属。
[0009]进一步的，所述方法还包括步骤：
[0010]对提纯的稀土金属表面进行打磨处理，去除附着在金属表面的灰质。
[0011]进一步的，所述待提纯稀土金属选自除Sm、Eu、Tm和Yb以外的任意一种稀土金属。
[0012]进一步的，所述加热包括感应加热、电子束加热和石墨加热中的任意一种。
[0013]进一步的，所述加热温度为待提纯稀土金属的熔点以上50
‑
100℃，加热时间为1
‑
2h。
[0014]进一步的，所述真空密闭环境中，真空条件为10
‑3‑
10
‑5Pa，所述惰性气体为Ar或N2。
[0015]进一步的，所述旋转的方式包括绕轴旋转，转速为100r/min
‑
1000r/min。
[0016]进一步的，所述步骤S3中，切除待提纯稀土金属边缘部分的宽度占待提纯稀土金属宽度的10％
‑
20％。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的装置，所述装置包括加热模块、旋转模块和真空模块；
[0018]加热模块包括感应加热电源、感应线圈和加热容器；所述加热容器用于放置待提纯稀土金属；所述感应线圈缠绕于加热容器的外部，通过连接感应加热电源为加热容器加热；
[0019]真空模块包括真空炉体和真空泵，所述真空炉体内放置加热容器，真空泵与真空炉体连接，用于抽取真空炉体内的空气以控制其真空状态；
[0020]旋转模块包括传动电机、转动齿轮和传送带；所述传送带一端通过转动齿轮连接传动电机，另一端连接加热容器的旋转轴，用于通过传动电机带动加热容器旋转以使得待提纯稀土金属中的高密度金属杂质与稀土金属分离。
[0021]进一步的，所述旋转的方式包括绕轴旋转，转速为100r/min
‑
1000r/min。
[0022]综上所述，本专利技术实施例提供了一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法及装置，所述方法包括如下步骤：将待提纯稀土金属放于加热容器中加热至完全熔化；其中，所述加热容器置于真空密闭环境中，所述真空密闭环境中充入一定量惰性气体；保持加热温度，并控制加热容器旋转预定时间，使得待提纯稀土金属中的高密度金属杂质与稀土金属分离；待待提纯稀土金属冷却后，切除待提纯稀土金属边缘部分，得到提纯的稀土金属。本专利技术实施例的技术方案，在传统真空熔炼基础上，维持温度在液相线以上很小的范围内，通过传动装置对待提纯稀土金属熔体施加一定离心力，产生巨大剪切力，利用低饱和蒸气压金属杂质与基体间密度差异，通过离心作用使密度较大金属杂质迁移至坩埚边缘。能够有效提升提纯效率及杂质的去除效果，打破了传统真空熔炼技术提纯限制，增加了提纯种类，达到了高效提纯稀土金属的目的。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法的流程图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的装置的结构示意图。
[0025]附图标记说明：1
‑
传动电机、2
‑
转动齿轮、3
‑
传送带、4
‑
坩埚、5
‑
感应线圈、6
‑
真空炉体、7
‑
真空泵。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0027]需要说明的是，除非另外定义，本专利技术一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术一个或多
个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0028]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术的实施例，提供了一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法，图1中示出了该方法的流程图，所述方法包括如下步骤：
[0029]S1、将待提纯稀土金属放于加热容器中加热至完全熔化；其中，所述加热容器置于真空密闭环境中，该真空条件例如为10
‑3‑
10
‑5Pa，所述真空密闭环境中充入一定量惰性气体，惰性气体可以为Ar或N2，充入惰性气体的流速一般控制为5<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超重力场下真空熔炼提纯稀土金属的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、将待提纯稀土金属放于加热容器中加热至完全熔化；其中，所述加热容器置于真空密闭环境中，所述真空密闭环境中充入一定量惰性气体；S2、保持加热温度，并控制加热容器旋转预定时间，使得待提纯稀土金属中的高密度金属杂质和高饱和蒸气压金属杂质同步去除；S3、待待提纯稀土金属冷却后，切除待提纯稀土金属边缘部分，得到提纯的稀土金属。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：对提纯的稀土金属表面进行打磨处理，去除附着在金属表面的灰质。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待提纯稀土金属选自除Sm、Eu、Tm和Yb以外的任意一种稀土金属。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热包括感应加热、电子束加热和石墨加热中的任意一种。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述加热温度为待提纯稀土金属的熔点以上50
‑
100℃，加热时间为1
‑
2h。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述真空密闭环境中，真空条件为10
‑3‑
10

【专利技术属性】
技术研发人员：余创，陈德宏，张小伟，王志强，杨文晟，卢文礼，徐明磊，潘博，张东伟，王艺璇，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：