一种高纯铝连续晶析提纯系统技术方案

本发明专利技术公开一种高纯铝连续晶析提纯系统，其包括晶析炉、双室炉、晶析装置、以及旋转升降装置，所述晶析炉用于装含铝液体，提供晶析场所；所述旋转升降装置与所述晶析装置相连，用于将晶析装置插入到晶析炉中以晶析得到晶析锭，和，将晶析锭转移至双室炉；所述双室炉，用于接收所述晶析锭，并将其熔化。本发明专利技术系统生产效率高，工艺可控性高，稳定性好。稳定性好。稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铝连续晶析提纯系统


[0001]本专利技术属于金属提纯
，具体涉及一种高纯铝连续晶析提纯系统。

技术介绍

[0002]晶析法又称旋转偏析技术，具有能耗低、成本低等优点，在发达国家特别是日本得到广泛应用，国内在旋转偏析技术上尚处于起步阶段，在国内，偏析法主要是指定向凝固法。
[0003]高纯铝晶析提纯是利用铝液从液态向固态转变过程中杂质元素的偏析特性来制备高纯铝的一种工艺方法。所谓偏析是指合金或纯金属在凝固过程中，固态的合金或金属成分与原始液态成分不同的现象。一般来讲，凝固后的晶体中的微量杂质元素含量远低于原始铝液。
[0004]目前，高纯铝晶析提纯装置普遍存在生产效率低、工艺可控性差、稳定性差等问题，并且，批量化连续生产作业能力不足，自动化水平低。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种高纯铝连续晶析提纯系统，生产效率高，工艺可控性高，稳定性好。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：
[0007]一种高纯铝连续晶析提纯系统，包括晶析炉、双室炉、晶析装置、以及旋转升降装置，所述晶析炉，用于装含铝液体，提供晶析场所；所述旋转升降装置与所述晶析装置相连，用于将晶析装置插入到晶析炉中以晶析得到晶析锭，和，将晶析锭转移至双室炉；所述双室炉，用于接收所述晶析锭，并将其熔化。
[0008]优选的是，所述晶析炉包括第一炉体、第一炉盖、以及电磁搅拌器，所述第一炉盖通过支撑梁悬吊盖设在第一炉体上，所述支撑梁与所述旋转升降装置相连，所述电磁搅拌器设于第一炉体的底部；
[0009]所述晶析装置包括晶析轴、快装夹持机构、以及晶析旋转机构，所述晶析轴的顶端通过所述快装夹持机构与所述晶析旋转机构相连，晶析旋转机构设于所述旋转升降装置上，晶析轴的底端穿过所述第一炉盖伸入到所述第一炉体内，晶析旋转机构用于驱动晶析轴进行旋转，晶析轴旋转的方向与所述电磁搅拌器的搅拌方向相反。
[0010]优选的是，所述晶析旋转机构包括旋转主轴、快装轴，所述快装夹持机构包括夹持锁紧机构、快装夹爪，所述旋转主轴安装在旋转升降装置上，所述快装轴的顶端穿过所述支撑梁并与旋转主轴的相连，所述快装夹爪通过所述加持锁紧机构安装在快装轴的底端，用于连接所述晶析轴，以实现快速安装。
[0011]优选的是，所述晶析轴包括晶析轴座、轴套、芯轴、轴套密封盖，所述芯轴穿设于所述晶析轴座中，芯轴的顶部设有快装接头，所述快装接头与所述快装夹爪相适配；
[0012]所述轴套套设于芯轴上，并处于晶析轴座的下方，所述轴套密封盖封堵在轴套的
底端上。
[0013]优选的是，所述晶析装置还包括冷却机构，所述旋转主轴和所述快装轴内设有第一进气通道，所述冷却机构与所述第一进气通道连通，用于通入冷却气体；
[0014]所述芯轴内设有第二进气通道，所述第二进气通道与所述第一进气通道连通，芯轴上设有回路通孔，芯轴与轴套之间设有冷却通道，所述晶析轴座内设有排气通道。
[0015]优选的是，所述冷却机构包括涡流制冷器、温控阀、以及流量阀，所述涡流制冷器的出气口与所述第以进气通道连通，涡流制冷器的进气口上设有温控阀和流量阀。
[0016]优选的是，所述芯轴外设有散热翅片，所述散热翅片沿芯轴的长度方向螺旋设置。
[0017]优选的是，所述轴套包括耐高温不粘铝轴套和高纯石墨轴套，所述耐高温不粘铝轴套与所述高纯石墨轴套对接，耐高温不粘铝轴套处于靠近芯轴底端的一端，高纯石墨轴套处于靠近芯轴顶端的一端。
[0018]优选的是，所述轴套呈锥形，其锥度为0.5～5
°
。
[0019]优选的是，所述第一炉体包括晶析坩埚和坩埚加热器，所述坩埚加热器设于所述晶析坩埚外，所述电磁搅拌器处于晶析坩埚底部；
[0020]所述第一炉盖与所述晶析坩埚相适配，第一炉盖上设有保护气体入口，以通入保护气体。
[0021]优选的是，所述第一炉盖内嵌设有第一加热器，所述第一加热器用于对通入的保护气体加热、保温。
[0022]优选的是，所述双室炉包括熔铝炉和静置炉，所述熔铝炉包括第二炉体、第二炉盖、第二加热器、以及第一堵塞棒，所述静置炉包括第三炉体、第三炉盖、第三加热器、第二堵塞棒、第三堵塞棒、以及泵，其中：
[0023]所述第二炉盖盖设于所述第二炉体上，且第二炉盖上设有开口，所述开口与所述晶析轴座相适配，以使带有晶析锭的晶析轴悬置在第二炉体内，所述第二加热器与所述第二炉体相连，用于加热熔化第二炉体内的晶析锭，所述第二炉体与所述第三炉体通过第一通道连通，用于将熔化得到的铝液通入第三炉体，所述第一堵塞棒用于控制第一通道的通断；
[0024]所述第三炉盖盖设于所述第三炉体上，所述第三加热器与所述第三炉体相连，用于对第三炉体内的铝液加热保温，所述炉体与所述第二炉体还通过第二通道连通，所述泵设于第二通道处，用于将第三炉体内的铝液泵回到第二炉体内，所述第二堵塞棒用于控制第二通道的通断，第三炉体上还设有出铝口，所述第三堵塞棒设于所述出铝口上，用于控制出铝口的通断。
[0025]优选的是，所述第二加热器包括第一辐射式加热器、第一浸入式加热器、以及第二浸入式加热器，所述第一辐射式加热器、所述第二浸入式加热器均横向布置在所述第二炉体内，所述第一浸入式加热器穿过所述第二炉盖并悬置于所述第二炉体内；
[0026]所述第三加热器包括第二辐射式加热器和第三浸入式加热器，所述第二辐射式加热器设、所述第三浸入式加热器均横向布置在第三炉体内。
[0027]本专利技术的高纯铝连续晶析提纯系统，与现有技术相比，有益
[0028]效果如下：
[0029]通过设置旋转升降装置配合晶析装置，可实现从高纯铝晶析、熔化到熔铸准备全
流程自动化控制和连续作业，显著提升工艺的可控性和效率节拍，提高生产效率；
[0030]通过设置快装夹持机构，可实现便于晶析轴的安装与更换；
[0031]通过设置电磁搅拌器和晶析旋转机构，可同步、同速反向旋转搅拌含铝液体，增大含铝液体与晶析轴的相对线速度，从而更加有效地促进杂质元素在晶析过程中从固液相界面前沿向液相中扩散，并在离心力作用下进一步向坩埚壁附近扩散，显著提升晶析提纯效果；
[0032]通过设置涡流制冷器和散热翅片，可大大拓展温度梯度和冷却能力的调控范围，有效改善晶析速率和晶析纯度的可控性，显著提升晶析效率和晶析纯度的批次稳定性。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例中的高纯铝连续晶析提纯系统的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例中的晶析装置(快装夹持机构锁紧晶析轴时)的结构示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例中的晶析装置(快装夹持机构松开晶析轴时)的结构示意图。
[0036]图中：1.晶析炉；2.双室炉；3.旋转升降装置；4.晶析装置；5.基座；6.立柱旋转机构；6
‑
1.立柱旋转电机；7.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，包括晶析炉(1)、双室炉(2)、晶析装置(4)、以及旋转升降装置(3)，所述晶析炉，用于装含铝液体，提供晶析场所；所述旋转升降装置与所述晶析装置相连，用于将晶析装置插入到晶析炉中以晶析得到晶析锭，和，将晶析锭转移至双室炉；所述双室炉，用于接收所述晶析锭，并将其熔化。2.根据权利要求1所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述晶析炉包括第一炉体、第一炉盖(25)、以及电磁搅拌器(14)，所述第一炉盖通过支撑梁(23)悬吊盖设在第一炉体上，所述支撑梁与所述旋转升降装置相连，所述电磁搅拌器设于第一炉体的底部；所述晶析装置包括晶析轴(52)、快装夹持机构(22)、以及晶析旋转机构(10)，所述晶析轴的顶端通过所述快装夹持机构与所述晶析旋转机构相连，晶析旋转机构设于所述旋转升降装置上，晶析轴的底端穿过所述第一炉盖伸入到所述第一炉体内，晶析旋转机构用于驱动晶析轴进行旋转，晶析轴旋转的方向与所述电磁搅拌器的搅拌方向相反。3.根据权利要求2所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述晶析旋转机构包括旋转主轴(19)、快装轴(21)，所述快装夹持机构包括夹持锁紧机构(22
‑
1)、快装夹爪(22
‑
2)，所述旋转主轴安装在旋转升降装置上，所述快装轴的顶端穿过所述支撑梁并与旋转主轴的相连，所述快装夹爪通过所述加持锁紧机构安装在快装轴的底端，用于连接所述晶析轴，以实现快速安装。4.根据权利要求3所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述晶析轴包括晶析轴座(28)、轴套(29)、芯轴(30)、轴套密封盖(34)，所述芯轴穿设于所述晶析轴座中，芯轴的顶部设有快装接头，所述快装接头与所述快装夹爪相适配；所述轴套套设于芯轴上，并处于晶析轴座的下方，所述轴套密封盖封堵在轴套的底端上。5.根据权利要求4所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述晶析装置还包括冷却机构，所述旋转主轴和所述快装轴内设有第一进气通道(19
‑
1)，所述冷却机构与所述第一进气通道连通，用于通入冷却气体；所述芯轴内设有第二进气通道(36)，所述第二进气通道与所述第一进气通道连通，芯轴上设有回路通孔(31)，芯轴与轴套之间设有冷却通道(37)，所述晶析轴座内设有排气通道(35)。6.根据权利要求5所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述冷却机构包括涡流制冷器(17)、温控阀(17
‑
1)、以及流量阀(17
‑
2)，所述涡流制冷器的出气口与所述第以进气通道连通，涡流制冷器的进气口上设有温控阀和流量阀。7.根据权利要求5所述的高纯铝连续晶析提纯系统，其特征在于，所述芯轴外设有散...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，徐亚军，陈辉，热合木吐拉，
申请(专利权)人：乌鲁木齐众航新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：