本發(fā)明涉及鋁冶煉提純，尤其涉及一種鋁提純系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、高純鋁作為戰(zhàn)略性新材料具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、反光性、耐腐蝕性、較弱的導(dǎo)磁性以及優(yōu)良的加工成型能力，在航空航天、電子信息、新能源等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用：在電子工業(yè)中，高純鋁用于制作高壓電容器鋁箔、高性能導(dǎo)線、集成電路用鍵合線；在航空航天工業(yè)中，高純鋁用來開發(fā)制作等離子帆(推動航天器的最新動力)；在高速軌道交通中，高速軌道交通車輛除了需要用高純鋁配制高性能合金外，由于高純鋁還具有導(dǎo)磁率低、比重輕的特點，在磁懸浮體材料中得到大量應(yīng)用。隨著科技的不斷進步，對高純鋁的需求日益增長，推動了高純鋁行業(yè)的快速發(fā)展。

2、高純鋁的提純技術(shù)主要包括三層液電解法和偏析法。然而，三層液電解法能耗較高，每噸超過15000kwh，并且使用的氟化物電解質(zhì)對環(huán)境造成較大危害，因此近年來偏析法逐漸受到青睞并得到廣泛應(yīng)用。偏析法利用鋁中雜質(zhì)元素在液相和固相溶解度不同的特點來達(dá)到提純的目的，該法具有環(huán)保、能耗利用率高、提純等級高等優(yōu)點。

3、雜質(zhì)在液相和固相溶解度差異的一個關(guān)鍵指標(biāo)是分配系數(shù)“k”，該系數(shù)計算為特定雜質(zhì)在固相(cs)和液相(cl)中的濃度比。k＞1的雜質(zhì)在結(jié)晶時會傾向于被基體金屬所吸收，而k＜1的雜質(zhì)則會向液相偏析，所以k＞1的雜質(zhì)如ti、v、zr等元素?zé)o法通過偏析法剔除，導(dǎo)致用偏析法很難制備5n以上的高純鋁。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種鋁提純系統(tǒng)及方法，以解決如何提升高純鋁生產(chǎn)中的雜質(zhì)去除率的技術(shù)問題。

2、具體地，本技術(shù)是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供一種鋁提純系統(tǒng)，包括：

4、第一提純爐，用于盛裝原料；

5、加熱組件，用于加熱所述第一提純爐中原料并得到鋁液；所述加熱組件圍繞所述第一提純爐的外側(cè)設(shè)置；

6、磁場產(chǎn)生組件，用于在所述第一提純爐周圍產(chǎn)生磁場；所述磁場產(chǎn)生組件圍繞所述第一提純爐的外側(cè)設(shè)置；

7、吸附組件，用于吸附所述第一提純爐中鋁液表面的鐵粉；所述吸附組件設(shè)置于所述第一提純爐的正上方；

8、升降組件，用于控制所述吸附組件升降；所述升降組件設(shè)置于所述第一提純爐外側(cè)，所述吸附組件設(shè)置于所述升降組件上；

9、第二提純爐，用于承裝所述第一提純爐輸送的鋁液；所述第二提純爐與所述第一提純爐相鄰；

10、鋁液輸送組件，用于輸送所述第一提純爐中的鋁液至所述第二提純爐中；所述鋁液輸送組件分別與所述第一提純爐與所述第二提純爐連接；

11、爐蓋，用于密封所述第二提純爐；所述爐蓋密封設(shè)置于所述第二提純爐的開口處；

12、結(jié)晶組件，用于所述第二提純爐中鋁液的結(jié)晶；所述結(jié)晶組件穿過所述爐蓋伸入所述第二提純爐中；

13、攪拌組件，用于攪拌所述第二提純爐中的鋁液；所述攪拌組件圍繞所述第二提純爐的外側(cè)設(shè)置。

14、可選地，所述加熱組件包括：加熱線圈，所述加熱線圈圍繞所述第一提純爐的外側(cè)設(shè)置。

15、可選地，所述磁場產(chǎn)生組件包括：超導(dǎo)線圈、功率傳感器和線圈控制器，其中，所述超導(dǎo)線圈圍繞所述第一提純爐的外側(cè)設(shè)置，所述功率傳感器分別與所述超導(dǎo)線圈和所述線圈控制器連接。

16、可選地，所述吸附組件包括：鐵芯、磁吸線圈和鐵板，其中，所述鐵板與所述升降組件連接，所述鐵板水平設(shè)置于所述第一提純爐的正上方，所述鐵芯設(shè)置于所述鐵板上，所述磁吸線圈纏繞所述鐵芯。

17、可選地，所述升降組件包括：升降桿、液壓缸和底座，其中，所述底座設(shè)置于所述第一提純爐的外側(cè)，所述升降桿和所述液壓缸設(shè)置于所述底座上，所述升降桿的固定端與所述液壓缸連接，所述升降桿的移動端與所述吸附組件中的鐵板連接。

18、可選地，所述升降組件還包括：連接柱，所述連接柱的兩端分別連接所述升降桿的移動端和所述鐵板。

19、可選地，所述鋁液輸送組件包括：石墨坩堝管和開關(guān)，其中，所述石墨坩堝管的兩端分別連接所述第一提純爐和所述第二提純爐，所述開關(guān)設(shè)置于所述石墨坩堝管上，并控制其內(nèi)部液體流通的通斷。

20、可選地，所述結(jié)晶組件包括：進氣口、出氣口和結(jié)晶器，其中，所述結(jié)晶器設(shè)置于所述爐蓋上，所述結(jié)晶器的第一端伸出所述爐蓋表面而第二端伸入所述第二提純爐中，所述進氣口和所述出氣口設(shè)置于所述結(jié)晶器的第一端且與所述結(jié)晶器的第二端連通。

21、可選地，所述攪拌組件包括：電磁感應(yīng)線圈和感應(yīng)線圈控制器，其中，所述電磁感應(yīng)線圈圍繞所述第二提純爐的外側(cè)設(shè)置，且與所述感應(yīng)線圈控制器連接。

22、根據(jù)本技術(shù)的第二方面，提供一種鋁提純方法，基于如前述任一所述的鋁提純系統(tǒng)完成，所述方法包括步驟：

23、向第一提純爐中投入原料；

24、開啟加熱組件熔化原料并制得鋁液；

25、向鋁液中加入鐵粉；

26、開啟磁場產(chǎn)生組件對混合溶液進行磁力攪拌；

27、開啟吸附組件；

28、開啟升降組件使所述吸附組件的最底端下降到鋁液表面處吸附鐵粉；

29、導(dǎo)通鋁液輸送組件使鋁液進入第二提純爐；

30、開啟攪拌組件攪拌所述第二提純爐中鋁液；

31、開啟結(jié)晶組件對所述第二提純爐中鋁液進行結(jié)晶；

32、關(guān)閉所述攪拌組件和所述結(jié)晶組件；

33、打開爐蓋取出鋁錠；

34、對鋁錠進行質(zhì)譜分析。

35、本技術(shù)提供的技術(shù)方案至少帶來以下有益效果：

36、本技術(shù)提供的一種鋁提純系統(tǒng)及方法具有如下有益效果：

37、在第一提純爐中，向鋁液中加入高純度鐵粉，利用鐵對特定雜質(zhì)(如ti、v、zr等)的強親和力，這些雜質(zhì)會被鐵粉吸附。由于這些雜質(zhì)的分配系數(shù)k>1，它們在固相中的溶解度大于液相中的溶解度，因此在鋁液冷卻結(jié)晶過程中，這些雜質(zhì)會留在固相中，無法通過傳統(tǒng)偏析法去除。加入鐵粉后，鐵與這些雜質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物或固溶體，從而將雜質(zhì)從鋁液中分離出來。

38、超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的強磁場對鋁液施加磁力攪拌作用，促進鋁液內(nèi)部的傳質(zhì)和傳熱過程，使鐵粉與雜質(zhì)充分接觸并結(jié)合。同時，由于鐵粉本身具有磁性，在磁場作用下，帶有雜質(zhì)的鐵粉會向鋁液表面移動，進一步集中于鋁液表層，便于后續(xù)的吸附操作。

39、吸附組件通過電磁原理工作，其核心部件包括鐵芯和磁吸線圈。當(dāng)磁吸線圈通電時，鐵芯產(chǎn)生強磁場，吸引鋁液表面帶有雜質(zhì)的鐵粉。升降組件控制吸附組件的上下移動，使其能夠精準(zhǔn)地接觸到鋁液表面并完成吸附操作。吸附完成后，鐵粉被移除，從而實現(xiàn)了第一道提純。

40、經(jīng)過第一提純爐處理后的鋁液被輸送至第二提純爐，通過電磁感應(yīng)攪拌和定向結(jié)晶技術(shù)進一步提純。電磁感應(yīng)線圈圍繞第二提純爐設(shè)置，產(chǎn)生渦流效應(yīng)，對鋁液進行非接觸式攪拌，提高傳熱和傳質(zhì)效率，避免雜質(zhì)在晶界處聚集。結(jié)晶組件通過控制冷卻速率，使鋁液逐步結(jié)晶，利用雜質(zhì)在固相和液相中的溶解度差異，進一步去除k<1的雜質(zhì)。

41、第一次提純通過鐵粉吸附和磁場輔助，去除k>1的難熔雜質(zhì)(如ti、v、zr等)，解決了傳統(tǒng)偏析法無法處理的問題。第二次提純通過電磁攪拌和定向結(jié)晶，去除k<1的易偏析雜質(zhì)，最終獲得更高純度的鋁錠。

42、該系統(tǒng)的提純原理結(jié)合了物理吸附、磁場攪拌、電磁感應(yīng)和定向結(jié)晶等多種技術(shù)手段，通過兩步提純過程分別針對不同類型的雜質(zhì)進行高效去除，最終實現(xiàn)高純度鋁的制備。