一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置，包括真空系统、熔料系统、低沸点杂质回收系统、提纯系统、集成控制系统和机架，经本装置处理后，能在提纯系统中得到高品质铝产品，解决了铝废料被降级使用的问题，利用本装置制备高品质铝，本实用新型专利技术装置将真空挥发脱除低沸点杂质和结晶提纯共晶杂质合为一体，提高了铝废料的杂质脱除效率，避免了传统铝废料过程中化学试剂的添加，以及三废物质、有毒物质的排放，对环境友好。对环境友好。对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置


[0001]本技术属于有色金属再生回收除杂领域，涉及一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置。

技术介绍

[0002]铝及铝合金因其具有强度高，密度小，导热、导电率高，耐腐蚀性好等性能被应用于国民经济的各个领域，回收利用再生铝资源非常迫切。
[0003]使用铝废料回收再生铝的能耗仅占传统铝生产方法的5%，同时每生产1吨再生铝可以节水10.05吨，少排放二氧化碳0.8吨、二氧化硫0.6吨，减少固体材料使用11吨，污染物排放较电解铝减少97%以上。
[0004]但由于废铝及铝合金成分复杂，缺乏针对不同废料的独特处理工艺，难以重新炼制成纯铝，很多优质的铝废料被降级使用，铝产品的回收价值大大降低，造成废铝资源的浪费。因此，铝及铝合金制品的保级/升级回收也成为我国再生铝产业升级和高质量发展的重要课题之一。
[0005]铝的再生利用过程中，对废铝进行细分与提纯是一个重要环节。如文献（任贤魏. 浅谈再生铝回收及利用技术[J]. 铝加工, 2015 (6): 51
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57.）提到的：目前，多采用NaCl、NaF、KCl及Na3AlF6等氯盐和氟盐进行废铝熔体提纯，也有的采用Cl2，或C2Cl进行处理。但使用这些含氯物质、含氟物质进行废铝的处理，其本身及生产过程的副产物 AlCl3、HCl和Cl等会对人体、环境及设备都造成严重损害。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种处理低钒、钛铝废料并制备高品质铝装置，装置包括熔料系统、真空系统、提纯系统，低钒、钛铝废料经本装置处理后，能在提纯系统中得到高品质铝产品，解决了铝废料被降级使用的问题。
[0007]本装置的技术方案如下：一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置，包括真空系统、熔料系统、低沸点杂质回收系统、提纯系统、集成控制系统和机架；
[0008]所述真空系统包括真空泵、真空测量装置和压力控制装置，压力控制装置包括进气阀门、出气阀门和惰性气体，所述真空泵通过管道与熔料系统连通，真空泵用于提供真空环境，且在连通的管道上分别安装真空测量装置、出气阀门，其中出气阀门比真空测量装置更靠近熔料系统，真空测量装置用于显示过程中熔料系统中炉内的压力，压力控制装置用于在提纯过程中控制炉内压力的稳定性；
[0009]所述熔料系统包括炉体、炉盖、圆筒型导轨、吊耳、保温层、发热体、熔料坩埚、卡盘、支撑底座；真空系统的真空泵通过管道与炉体连通，炉体顶部设有炉盖，且炉体、炉盖的内部均为中空结构，中空结构内充满压缩冷却介质，可以防止炉内温度过高对炉体材料造成损坏，炉盖的中心开有孔洞，用于提纯系统的提纯轴的移动，炉盖的内壁上安装圆筒型导轨，圆筒型导轨的顶部和底部均开有圆孔，且顶部的圆孔与炉盖中心开的孔洞相连通，保证
提纯轴上下移动和旋转过程中不会偏心，炉盖的顶部设有一对对称安装的吊耳，用于开启炉盖，炉体内侧壁上设有凸起，用于支撑低沸点杂质回收系统，炉体内侧壁上还设有观察孔，观察孔上安装耐高温防爆窗，以观察炉内情况，观察孔下方设有熔体测温热电偶插孔，孔内插入L型热电偶，沿炉体径向推拉该L型热电偶可实现对熔体不同位置的测温，炉体内部设有保温层，保温层呈圆筒型结构，保温层内侧设有发热体，发热体为原料熔化提供热量来源，保温层的设置一方面防止发热体产生的热量直接辐射或传导至炉体，造成炉体损坏，另一方面减少发热体产生的热量流失，保持坩埚内的温度，圆筒型的保温层中心处安装支撑底座，支撑底座上设有卡槽，卡槽上安装卡盘，卡盘上开有一对呈十字交叉状的倒T形槽，两个倒T形槽上分别安装两个紧固件，两个倒T形槽上的紧固件将熔料坩埚卡住从而起到固定住熔料坩埚的作用，调节紧固件的位置可将不同尺寸的坩埚稳定的固定在熔料系统中，炉体底部设有热电偶，炉体一侧壁上设有进气阀门，惰性气体通过进气阀门进入炉体内部；
[0010]所述低沸点杂质回收系统整体结构为凹型槽，凹型槽安装在熔料系统炉体内侧壁的凸起上，用于收集冷凝后的低沸点杂质，低沸点杂质回收系统的中心处开有孔Ⅰ，用于提纯系统的提纯轴通过，偏心处开有孔Ⅱ，孔Ⅱ用于原料中低沸点杂质在真空挥发后，以气相形式通过；
[0011]所述提纯系统包括提纯轴、可调速旋转装置和可调速升降装置，提纯轴穿过炉盖中心处的孔洞、圆筒型导轨以及低沸点杂质回收系统中心处的孔Ⅰ伸入炉体内部，提纯轴内部设有冷却介质的进出管道和提纯轴热电偶，提纯轴热电偶用于监测提纯轴的温度变化，提纯轴的上部安装可调速旋转装置和可调速升降装置，其中可调速升降装置位于可调速旋转装置上方，可调速旋转装置为提纯轴旋转提供动力，可调速升降装置实现了提纯轴轴向的升降动作，提纯轴下部套装在高纯石墨套内，高纯石墨套上部均匀开有四个带螺纹的孔Ⅲ，使用顶丝穿过孔Ⅲ将高纯石墨套与提纯轴连接；
[0012]集成控制系统包括温度控制装置，炉体侧壁处的L型热电偶、底部的热电偶、提纯轴内部的提纯轴热电偶以及发热体分别与集成控制系统的温度控制装置电连接，温度控制装置用于记录并显示各热电偶的温度并根据各温度控制发热体的发热温度；
[0013]机架用于固定炉体和可调速升降装置。
[0014]炉体的顶部、炉盖的底部分别向外延伸形成一圈圆周，二者的圆周相接触形成卡扣连接平台，卡扣安装在卡扣连接平台上，通过卡扣将炉体、炉盖连接，避免炉内压力过大时，炉盖被气体冲开的情况发生。
[0015]孔Ⅰ、孔Ⅱ处分别设有挡板，用于防止冷凝在低沸点杂质收集系统凹型槽内的杂质顺孔洞回流。
[0016]熔料坩埚内部设有锥度，以便提纯后次高品质铝产品的取出。
[0017]熔料坩埚靠坩埚口边缘处开有一对对称小孔，方便操作结束后，取出坩埚。
[0018]保温层为硬质石墨碳毡或等静压石墨套筒，真空泵为扩散泵、机械泵中的一种或二者的组合。
[0019]低沸点杂质回收系统的材料为高纯石墨、不锈钢、石英中的任意一种。
[0020]本技术装置的工作原理如下：
[0021]本技术装置通过在熔料过程中，降低熔料系统内的压力，使原料中的低沸点杂质首先挥发至低沸点杂质回收系统中，首先脱除了原料中的低沸点杂质，继而将提纯轴
放入充分融化的原料内，利用提纯轴与熔体接触处的温度梯度，使废铝熔体中的铝在提纯轴上结晶生长，而共晶杂质由于在液相中的含量高于固相中的含量，则会留在温度较高的废铝熔体中，实现共晶杂质与铝的分离，最终在提纯轴上得到高品质的铝，在熔料坩埚中得到脱除掉低沸点杂质的次高品质铝。
[0022]本技术装置利用低钒、钛铝废料中各杂质元素在气
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液
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固相间的分配比差异，采用真空
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偏析纯物理提纯法，不使用任何化学添加剂，可以一次性同时高效去除低钒、钛铝废料中低沸点杂质（Zn、Mg、Pb、Li等）及共晶杂质（Fe、Si、Cu、Ca等），产出次高品质及高品质铝（铝纯度为2N至5N），过程无废水、废气、废渣产生，无有害物质排放，自动化水平高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理低钒钛铝废料并制备高品质铝的装置，其特征在于，包括真空系统、熔料系统、低沸点杂质回收系统、提纯系统、集成控制系统和机架；所述真空系统包括真空泵（1）、真空测量装置（2）和压力控制装置，压力控制装置包括进气阀门（3）、出气阀门（4）和惰性气体（5），所述真空泵（1）通过管道与熔料系统连通，且在连通的管道上分别安装真空测量装置（2）、出气阀门（4），且出气阀门（4）比真空测量装置（2）更靠近熔料系统；所述熔料系统包括炉体（6）、炉盖（7）、圆筒型导轨（8）、吊耳（9）、保温层（14）、发热体（30）、熔料坩埚（15）、卡盘（17）、支撑底座（18）；真空系统的真空泵（1）通过管道与炉体（6）连通，炉体（6）顶部设有炉盖（7），且炉体（6）、炉盖（7）的内部均为中空结构，中空结构内充满压缩冷却介质，炉盖（7）的中心开有孔洞，炉盖（7）的内壁上安装圆筒型导轨（8），圆筒型导轨（8）的顶部和底部均开有圆孔，且顶部的圆孔与炉盖（7）中心开的孔洞相连通，炉盖（7）的顶部设有一对对称安装的吊耳（9），用于开启炉盖（7），炉体（6）内侧壁上设有凸起（11），用于支撑低沸点杂质回收系统（19），炉体（6）内侧壁上还设有观察孔（12），观察孔（12）上安装耐高温防爆窗，观察孔（12）下方设有熔体测温热电偶插孔，孔内插入L型热电偶（13），沿炉体（6）径向推拉该L型热电偶（13）可实现对熔体不同位置的测温，炉体（6）内部设有保温层（14），保温层（14）呈圆筒型结构，保温层（14）内侧设有发热体（30），圆筒型的保温层（14）中心处安装支撑底座（18），支撑底座（18）上设有卡槽，卡槽上安装卡盘（17），卡盘（17）上开有一对呈十字交叉状的倒T形槽，两个倒T形槽上分别安装两个紧固件（16），紧固件（16）将熔料坩埚（15）卡住从而固定，炉体（6）底部设有热电偶（32），炉体（6）一侧壁上设有进气阀门（3），惰性气体（5）通过进气阀门（3）进入炉体（6）内部；所述低沸点杂质回收系统（19）整体结构为凹型槽，用于收集冷凝后的低沸点杂质，低沸点杂质回收系统（19）的中心处开有孔Ⅰ（29），偏心处开有孔Ⅱ（28），孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宝强，刘红武，赵晋阳，段梦平，杨斌，孔令鑫，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：