專利名稱：一種高效高純鋁提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效高純鋁提取裝置。背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外的有色金屬行業(yè)，在超高純金屬鋁的冶煉提純方面，主要采用的是定向凝固法與區(qū)域熔煉法兩種技術(shù)，即電磁感應(yīng)區(qū)與金屬鋁熔煉鍋，相對(duì)緩慢移動(dòng)地先將金屬鋁加熱熔化，然后再緩慢冷卻的提純工藝技術(shù)，而爐型有臥式與立式兩種。例如專利名稱為 《高純鋁提取裝置》(專利號(hào)為200610134389. 4)就公開了一種立式爐型的提取裝置。該裝置包括立式葉片圓筒形電磁感應(yīng)爐套、爐套內(nèi)的立式圓臺(tái)形鍋體、支架和提升機(jī)構(gòu)；葉片圓筒形爐套的上部向外翻折的葉片端為三相電的接線端，立式圓臺(tái)形鍋體的上端開有法蘭密封的進(jìn)出料口 ；提升機(jī)構(gòu)安裝在爐膽的上部。該裝置由于采用了立式葉片圓筒形的電磁感應(yīng)爐套，其上部的葉片端接入三相交流電，使立式電磁感應(yīng)爐套的電流沿爐套的軸線方向流動(dòng)，使?fàn)t套成為異步電動(dòng)機(jī)的定子。爐套內(nèi)圓臺(tái)形鍋體內(nèi)的精鋁被爐套加熱后，熔化成液態(tài)充滿在鍋體內(nèi)，這樣鍋體內(nèi)的鋁液就成為轉(zhuǎn)子，在爐套通入三相交流電時(shí)就形成旋轉(zhuǎn)磁場，使得鍋體內(nèi)的鋁液轉(zhuǎn)子，始終繞鍋體軸線旋轉(zhuǎn)，作高速圓周運(yùn)動(dòng)，使鋁液攪拌均勻，在離心力作用下，此時(shí)緩慢提升鍋體，由于純金屬與其雜質(zhì)的初晶溫度梯度效應(yīng)，使初晶溫度較雜質(zhì)高的金屬鋁首先凝固于上部的圓臺(tái)形鍋體內(nèi)壁上。而初晶溫度低于金屬鋁的雜質(zhì)，在臨界狀態(tài)下其仍保持液態(tài)，并被旋轉(zhuǎn)著推向鍋體下端富集，從而有效地分離出精鋁中的雜質(zhì)，得到了高純鋁。由于合理地利用重力、電場、電熱、流體力學(xué)和金相學(xué)等方面的綜合技術(shù)效應(yīng)，使得在熔煉過程中提升鍋體時(shí)，凝固界面無斷層，而且一次性熔煉提純時(shí)間較臥式提純裝置縮短3小時(shí)以上；一次性熔煉高純鋁的純度達(dá)99. 9995%以上，相當(dāng)于臥式提純裝置拉移熔煉5—15次的純度；精鋁原料的利用率提高5%，取得很好的提純效果。但該裝置在使用過程中存在如下不足1、由于采用單鍋體運(yùn)行，每次都要等鍋體完成一個(gè)工作周期后， 才能進(jìn)行下輪操作，工作效率較低；2、在每次鍋體向上提升的10余小時(shí)的過程中，由于電磁感應(yīng)爐套必須始終供電。這樣，在鍋體緩慢提升提純過程中，約有40 %的電能就會(huì)被白白地浪費(fèi)掉；3、供電設(shè)備空耗電能較大如此等等，故增加了較大的運(yùn)行成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工作效率高，空耗電能小的高效高純鋁提取裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為該裝置包括支撐于支架上的爐殼、爐殼內(nèi)的電磁電阻爐套及被電磁電阻爐套圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套為立式葉片圓筒形結(jié)構(gòu)，其上部向外翻折的葉片端為接電端；其特點(diǎn)是所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復(fù)合鍋和下部提純鑄錠復(fù)合鍋構(gòu)成；提純復(fù)合鍋的進(jìn)出料口由法蘭蓋密封，其上部外側(cè)設(shè)有支撐圈；提純鑄錠復(fù)合鍋的下端支撐在托升機(jī)構(gòu)上。采用上述結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，電磁電阻爐套先對(duì)提純復(fù)合鍋加熱，并在托升機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下提升提純，在提升過程中提純鑄錠復(fù)合鍋逐漸送入電磁電阻爐套中預(yù)熱，直至上部的提純復(fù)合鍋全部拉出電磁電阻爐套后，已經(jīng)全部進(jìn)入爐膛中的下部的提純鑄錠復(fù)合鍋開始進(jìn)一步加熱，此時(shí)，取出提純復(fù)合鍋內(nèi)提純后的高純鋁產(chǎn)品，將待提純的原料添入后復(fù)位至提純鑄錠復(fù)合鍋上部。當(dāng)提純鑄錠復(fù)合在托升機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下下降提純時(shí)，復(fù)位后的提純復(fù)合鍋逐漸回到電磁電阻爐套中預(yù)熱，當(dāng)提純鑄錠復(fù)合鍋全部提拉出電磁電阻爐套后，提純復(fù)合鍋在支撐圈的支撐下，在電磁電阻爐套內(nèi)被進(jìn)一步加熱，此時(shí)，取出提純鑄錠復(fù)合鍋內(nèi)提純后的高純鋁產(chǎn)品，將待提純的原料添入后復(fù)位至提純復(fù)合鍋下部。這樣，兩個(gè)鍋體上、下交替反復(fù)加熱提純，工作效率得到了極大的提升。鍋體提升或下降過程中，始終對(duì)其中的另一個(gè)鍋體進(jìn)行預(yù)熱，避免了電能的浪費(fèi)，空耗電能得到了極大的降低，降低了運(yùn)行成本。以 50kg. 30kw/臺(tái)爐計(jì)，僅此，每鍋次可節(jié)省熔煉時(shí)間2小時(shí)以上，節(jié)電20kwh ；每臺(tái)裝置每年可多增產(chǎn)65鍋次，可多產(chǎn)2. 6噸高純鋁；每提純1噸次產(chǎn)品可節(jié)電500kwh。同時(shí)，由于提純鑄錠復(fù)合鍋是下降提純，高純鋁是從底部開始結(jié)晶，高純鋁結(jié)晶過程中即為實(shí)心，無須再經(jīng)鑄錠爐二次熔鑄，只需將提純復(fù)合鍋內(nèi)的高純鋁進(jìn)行鑄錠處理即可，鑄錠工作量減少一半， 極大的提高了生產(chǎn)效率，降低了運(yùn)行成本。四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明電磁電阻爐套的結(jié)構(gòu)示意圖。五具體實(shí)施例方式
如圖ι所示，本發(fā)明包括支撐于支架6上的爐殼20。爐殼20內(nèi)安裝有帶電偶管19的立式葉片圓筒形電磁電阻爐套1，該電磁電阻爐套1與爐殼20之間設(shè)耐火保溫材料18，其上、下部設(shè)有絕緣絕熱板17。電磁電阻爐套1圍成的爐膛16內(nèi)設(shè)有圓柱形鍋體，該圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復(fù)合鍋2和下部提純鑄錠復(fù)合鍋3構(gòu)成。上述提純復(fù)合鍋2 和提純鑄錠復(fù)合鍋3均由金屬外殼及置于其內(nèi)腔內(nèi)的由金屬桶33承載的石墨鍋34構(gòu)成。 提純復(fù)合鍋2的金屬外殼40開口向上放置。提純鑄錠復(fù)合鍋3的金屬外殼43開口向下放置。金屬桶33的上端設(shè)有吊環(huán)42，供吊裝石墨鍋34及金屬鋁使用。石墨鍋34的開口處設(shè)有防止鋁水外濺的石墨蓋板7，石墨蓋板7上開有蓋孔28。石墨鍋34的內(nèi)腔為圓柱形， 其上端出口處為擴(kuò)徑段21。這樣，石墨鍋34的上端比中、下端略寬，石墨鍋34內(nèi)腔的軸線剖面呈T字形結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)不僅使得提純、鑄錠工藝得以順利進(jìn)行，而且還使得石墨鍋34 內(nèi)腔的容積比原有圓臺(tái)形內(nèi)腔的容積增加25%以上。以50kg. 30kw/臺(tái)鍋計(jì)，不僅使得每鍋次可多增加產(chǎn)量12. ^g，而且每鍋次的熔煉時(shí)間比原來還減少了 2小時(shí)，按臺(tái)鍋每年可多增產(chǎn)65爐次、共可生產(chǎn)515鍋次計(jì)，則此可多出高純鋁產(chǎn)品7. 75噸，年節(jié)電3. 1萬kwh + 1. 25萬kwh = 4. 35萬kwh。在提純復(fù)合鍋2的金屬外殼40的開口上設(shè)有法蘭蓋沈，法蘭蓋沈通過螺栓30固定在鍋體法蘭M上，在法蘭蓋沈與鍋體法蘭M之間設(shè)有密封圈25。 法蘭蓋沈的上部設(shè)有帶冷卻水管接口四的法蘭蓋水套39及內(nèi)窺鏡27。鍋體法蘭M的下部設(shè)有帶冷卻水管接口四的法蘭水套41及真空管接口 23。通過該真空管接口 23及蓋孔觀就可為石墨鍋34內(nèi)腔抽真空。在提純復(fù)合鍋2上部外側(cè)設(shè)有支撐圈22。為使承載石墨鍋34的金屬桶33能順利進(jìn)出和定位于金屬外殼43內(nèi)，在金屬外殼43下部的定位圈38的內(nèi)下側(cè)，設(shè)有用于將承載石墨鍋；34的金屬桶33托起的四個(gè)旋轉(zhuǎn)托架35，該旋轉(zhuǎn)托架35通過螺栓軸31，連接在金屬外殼43的內(nèi)壁上。提純鑄錠復(fù)合鍋3的金屬外殼43的開口上設(shè)有鍋體承載法蘭32，法蘭蓋沈通過螺栓30固定在承載法蘭32上，在法蘭蓋沈與鍋體承載法蘭32之間設(shè)有密封圈25。法蘭蓋沈下部設(shè)有帶冷卻水管接口四的法蘭蓋水套39。承載法蘭32上部設(shè)有帶冷卻水管接口四的法蘭水套41及真空管接口 23。金屬外殼43的內(nèi)壁與置于其內(nèi)的金屬桶33的外壁之間留有氣體通道14，工作時(shí)，通過蓋孔觀、金屬桶33 上端的吊環(huán)42與金屬外殼43頂部內(nèi)壁形成的間隙、氣體通道14及真空管接口 23，就可為石墨鍋34內(nèi)腔抽真空。鍋體承載法蘭32支撐于環(huán)形托盤36上。環(huán)形托盤36支撐于由卷揚(yáng)機(jī)4、滑輪組11、鋼絲繩12、平衡器13及升降平臺(tái)9構(gòu)成的托升機(jī)構(gòu)上。環(huán)形托盤36下部設(shè)有與升降平臺(tái)9上的軌道10相匹配的槽輪37，以便將提純鑄錠復(fù)合鍋3移進(jìn)或移出。 如圖2所示，電磁電阻爐套1為上端開路、下端短路的立式葉片圓筒形結(jié)構(gòu)，由12個(gè)葉片構(gòu)成，葉片的上部向外翻折成90度角作為接線端15。本發(fā)明采用四極接線，所產(chǎn)生的四極旋轉(zhuǎn)磁場較原有的二極旋轉(zhuǎn)磁場，不僅有效地改善了旋轉(zhuǎn)磁場的布屬，同時(shí)還使其供電電壓提高至原來的2倍，在相同功率的情況下，電流僅為原來的二分之一，從而既降低了電路損耗又減少了設(shè)備故障，還更有利于傳熱、傳質(zhì)及雜質(zhì)的分離，有效地提高了液固界面前沿處，溶質(zhì)邊界層的雜質(zhì)排出效率及溫度梯度效應(yīng)等。下面以實(shí)例說明生產(chǎn)過程
(1)裝料錠——將清洗干凈的精鋁錠，分別定量地投入提純復(fù)合鍋2和提純鑄錠復(fù)合鍋 3中的石墨鍋34內(nèi)，再依次蓋上石墨蓋板7，用螺栓30分別緊固法蘭蓋沈，再用吊車5先把提純復(fù)合鍋2，吊入電磁電阻爐套1的爐膛16中；在吊裝提純鑄錠復(fù)合鍋3時(shí)，注意要倒立裝吊，并以倒立姿勢上好密封法蘭蓋26，再用吊車5，將其倒立在升降平臺(tái)9上的環(huán)形托盤 36上，通過環(huán)形托盤36上的槽輪37及升降平臺(tái)9上的軌道10，把倒立的提純鑄錠復(fù)合鍋 3，垂直移進(jìn)電磁電阻爐套1的正下端，以待起升進(jìn)入其爐膛16中。(2)接通提純復(fù)合鍋2、 提純鑄錠復(fù)合鍋3的各個(gè)冷卻水管四和真空管接口 23 ；啟動(dòng)水泵、真空泵。(3)為電磁電阻爐套1送電，電壓10伏、電流800A，當(dāng)提純復(fù)合鍋2的溫度達(dá)到830°C時(shí)恒溫30分鐘，然后啟動(dòng)平臺(tái)升降機(jī)4，使升降平臺(tái)9以0. 012m/分鐘的速度提升，此時(shí)電壓6伏、電流600A， 當(dāng)提純復(fù)合鍋2，全部拔出電磁電阻爐套1的爐膛16時(shí)，打開其法蘭蓋沈，取出鋁錠，并將底部15%的長度去掉，其余均為99. 999%以上的高純鋁，然后再向其內(nèi)裝清洗干凈的精鋁錠或高純鋁錠，蓋法蘭蓋沈，緊固其上的螺栓30，使其進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。與此同時(shí)將電壓調(diào)至10伏、電流800A，此時(shí)倒立的提純鑄錠復(fù)合鍋3中鋁已經(jīng)熔化，當(dāng)提純鑄錠復(fù)合鍋的溫度達(dá)到830°C時(shí)，恒溫30分鐘，然后啟動(dòng)平臺(tái)升降機(jī)4，使升降平臺(tái)9以0. 012m/分鐘的速度下降，此時(shí)電壓6伏、電流600A，當(dāng)提純鑄錠復(fù)合鍋3，從電磁電阻爐1的下端爐膛16中全部拔出時(shí)，打開其法蘭蓋沈，取出鋁錠，并將上部15%的長度去掉，其余均為99. 999%以上的成品高純鋁、超高純鋁終端產(chǎn)品，然后再定量地向其內(nèi)裝清洗干凈的精鋁錠或高純鋁錠， 再調(diào)整好石墨鍋旋轉(zhuǎn)托架35，托實(shí)承載石墨鍋34的金屬桶33，上法蘭蓋沈，緊固其上的螺栓30，使其進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。實(shí)踐表明本發(fā)明提取裝置與現(xiàn)有裝置相比(以50kg. 30kw/臺(tái)鍋計(jì))——每鍋次可節(jié)省工時(shí)2小時(shí)、產(chǎn)品純度提高5%、若以4N6的精鋁為原料經(jīng)3-5次提純可生產(chǎn)出5N5-6N 以上的高純鋁、產(chǎn)能提高43%、每制取1噸次高純鋁可節(jié)電500kwh。即1臺(tái)本發(fā)明裝置的效益相當(dāng)于現(xiàn)有1. 5-2臺(tái)現(xiàn)有裝置的效益，同時(shí)還可節(jié)省30萬元左右的設(shè)備投資，年還可多創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益60余萬元。并適于工業(yè)化生產(chǎn)，值得廣泛的推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種高效高純鋁提取裝置，包括支撐于支架(6)上的爐殼(20)、爐殼(20)內(nèi)的電磁電阻爐套(1)及被電磁電阻爐套(1)圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套(1)為立式葉片圓筒形結(jié)構(gòu)，其上部向外翻折的葉片端為接電端(15);其特征是所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復(fù)合鍋(2)和下部提純鑄錠復(fù)合鍋(3)構(gòu)成；提純復(fù)合鍋的進(jìn)出料口由法蘭蓋密封，其上部外側(cè)設(shè)有支撐圈；提純鑄錠復(fù)合鍋的下端支撐在托升機(jī)構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的提純復(fù)合鍋(2) 和提純鑄錠復(fù)合鍋(3)均由金屬外殼及置于其內(nèi)腔內(nèi)的由金屬桶(33)承載的石墨鍋(34) 構(gòu)成；提純復(fù)合鍋(2)的金屬外殼(40)開口向上放置；提純鑄錠復(fù)合鍋(3)的金屬外殼 (43)開口向下放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的石墨鍋(34)的內(nèi)腔為圓柱形，其上端出口處為擴(kuò)徑段(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的電磁電阻爐套(1)由12個(gè)葉片構(gòu)成，葉片的上部向外翻折成90度角作為接線端(15)，并且采用四極接線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效高純鋁提取裝置，包括支撐于支架上的爐殼、爐殼內(nèi)的電磁電阻爐套及被電磁電阻爐套圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套為立式、12葉片圓筒形結(jié)構(gòu)，其上部向外翻折的葉片端為接電端；所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復(fù)合鍋和下部提純鑄錠復(fù)合鍋構(gòu)成；提純復(fù)合鍋的進(jìn)出料口由法蘭蓋密封，其上部外側(cè)設(shè)有支撐圈；提純鑄錠復(fù)合鍋的下端支撐在托升機(jī)構(gòu)上。本發(fā)明的兩個(gè)鍋體上、下交替反復(fù)加熱提純，工作效率得到了極大的提升。鍋體提升或下降過程中，始終對(duì)其中的另一個(gè)鍋體進(jìn)行預(yù)熱，不僅避免了電能的浪費(fèi)，空耗電能得到了極大的降低，而且還大幅度提高了高純鋁產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C22B21/06GK102321811SQ20111026487
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者劉鵬, 原建昌, 姜杰, 孫羽飛, 張穎, 王勁松, 王述雷, 衣娜, 衣慶軍, 衣慶波, 趙志浩 申請(qǐng)人:衣慶波