一种分步结晶高纯铝提纯系统的制作方法

1.本实用新型涉及提纯技术领域，更具体的说是涉及一种分步结晶高纯铝提纯系统。


背景技术：

2.目前，我国5n以上高纯铝已经用传统三层液法和偏析法联合生产。三层液法生产高纯铝能耗高，偏析法能耗低，是三层液法四分之一。但由于偏析法生产过程中生长出来的高纯铝部分一直浸泡在脏液中，污染高纯铝，导致高纯铝纯度受到影响，很难超过5n。另外，在现有技术中，仅仅使用传统现有网电(一般为火力发电)对提纯设备进行供电，存在大量耗电增碳的问题，非并网光伏电直供与新型三层液电池储能装置相结合的技术方案在现有技术中还鲜有出现，所以，如何在保证提纯精度的同时实现绿色环保，对本领域技术人员来说是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种分步结晶高纯铝提纯系统，以解决背景技术中提出的问题，将光伏发电与三层液储能电池配合，输出功率稳定，电压稳定，满足分步结晶提纯高纯铝系统的需要。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种分步结晶高纯铝提纯系统，包括组合供电模块、智能控制模块、提纯模块；其中，所述智能控制模块与所述组合供电模块相连，所述组合供电模块与所述提纯模块相连；所述组合供电模块包括光伏发电模块与三层液储能模块，所述光伏发电模块与所述三层液储能模块相连，所述智能控制模块与所述三层液储能模块电性连接，所述组合供电模块用于为所述提纯模块供电；所述智能控制模块用于监测所述组合供电模块，控制所述组合供电模块的输出；所述提纯模块用于进行铝分步结晶提纯。
6.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：将光伏发电与三层液储能电池配合，形成光电为主要发电源，三层液储能电池为辅助能源，二者配合把间歇性、不稳定的光电变为供电的具有可靠性、稳定性和高电能质量的供电系统，满足分步结晶提纯高纯铝的需要。
7.优选的，所述三层液储能模块以锂为负极，铋锡合金为正极，正负极摩尔比li：bi：sn＝80:3:4作为电极对，以lif
‑
licl
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libr摩尔配比为22:31:47的三元铵盐作为共晶电解质，工作温度500℃。
8.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：三层液储能模块的功能是平抑光伏电的波动性和间歇性，保持dc母线电压及功率稳定，满足负荷需要。
9.优选的，还包括传输系统，所述传输系统采用dc母线，在整流侧装设有滤波器用于滤除特征谐波。
10.优选的，所述智能控制模块用于检测所述光伏发电模块的输出功率、所述提纯模
块的输入功率，控制所述三层液储能模块充电或者放电。
11.优选的，所述智能控制系统发出指令的原则是：当光伏电功率大于所述提纯模块输入功率时，给所述三层液储能模块充电；当所述光伏电功率小于所述提纯模块输入功率时，所述三层液储能模块放电。
12.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：智能控制系统监测光伏电输出、三层液储能电池输出与输入、提纯系统的输入，保持传输模块输入功率与输出功率的平衡和输出电压的稳定。
13.优选的，所述提纯模块包括结晶提纯垂直炉、加热垂直炉和升降装置；所述结晶提纯垂直炉通过所述升降装置与所述加热垂直炉连接。
14.通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：把高纯铝放入另外一个没有铝液体的加热垂直炉中加热，避免了结晶铝一直浸泡在脏液中，污染高纯铝，导致高纯铝纯度受到影响的问题。
15.经由上述的技术方案可知，本实用新型公开提供了一种分步结晶高纯铝提纯系统，与现有技术相比，具有以下有益的技术效果：
16.(1)将光伏发电与三层液储能电池配合，输出功率稳定，电压稳定，满足分步结晶提纯高纯铝系统的需要；
17.(2)新型分步结晶提纯系统比传统偏析法，结晶生长出的高纯铝完成结晶生长后迅速转移到另外加热炉中处理，提纯效果好，高纯铝经过4次提取后达到5n5高纯铝的要求。
18.(3)光伏发电用于提取高纯铝，绿色环保。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1附图为本实用新型的结构示意图；
21.图2附图为本实用新型的结晶提纯垂直炉示意图；
22.其中1为冷却气体、2为冷却气体导管、3为排气口、4为石墨盖、5为钢坩埚、6为结晶提纯垂直炉、7为石墨坩埚、8为石墨制冷却管、9为结晶铝、10为绝缘层、11为铝熔体。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型实施例公开了一种分步结晶高纯铝提纯系统，如图1所示，包括组合供电模块、智能控制模块、提纯模块；其中，智能控制模块与组合供电模块相连，组合供电模块与提纯模块相连；组合供电模块包括光伏发电模块与三层液储能模块，光伏发电模块与三层液储能模块相连，智能控制模块与三层液储能模块电性连接，组合供电模块用于为提纯
模块供电；智能控制模块用于监测组合供电模块，控制组合供电模块的输出；提纯模块用于进行铝分步结晶提纯。
25.进一步的，还包括传输模块，传输系统采用dc母线，在整流侧装设有滤波器用于滤除特征谐波。
26.进一步的，组合供电模块包括光伏发电模块与三层液储能模块，光伏发电模块与三层液储能模块通过dc/dc变换器与传输模块相连，智能控制模块与三层液储能模块电性连接。将光伏发电与三层液储能电池配合，形成光电为主要发电源，三层液储能电池为辅助能源，二者配合把间歇性、不稳定的光电变为供电的具有可靠性、稳定性和高电能质量的供电系统，满足分步结晶提纯高纯铝的需要。
27.进一步的，三层液储能模块以锂为负极，铋锡合金为正极，正负极摩尔比li：bi：sn＝80:3:4作为电极对，以lif
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licl
‑
libr摩尔配比为22:31:47的三元铵盐作为共晶电解质，工作温度500℃。电池的平衡电压在0.74
‑
0.79之间，比较稳定，三层液储能模块通过dc/dc变换器接入dc母线，三层液储能模块的功能是平抑光伏电的波动性和间歇性，保持dc母线电压及功率稳定。
28.进一步的，智能控制模块用于检测光伏发电模块的输出功率、提纯模块的输入功率，控制三层液储能模块充电或者放电。在智能控制模块中设置有比较器，当光伏发电模块的输出功率大于提纯模块的输入功率时，给三层液储能模块充电；当光伏发电模块的输出功率小于提纯模块输入功率时，三层液储能模块放电。
29.进一步的，提纯模块包括结晶提纯垂直炉、加热垂直炉和升降装置；结晶提纯垂直炉的具体结构如图2所示，结晶提纯垂直炉通过升降装置与加热垂直炉连接。
30.在本实施例中，进行铝提纯的步骤为：原料为4n精铝，首先切成长度为2～3cm的铝块装入结晶提纯垂直炉6的石墨坩埚7中，启动结晶提纯垂直炉6，在750～850℃下精铝块熔化为液体。再启动结晶提纯垂直炉6上方的升降装置将高纯石墨冷却气体导管2插入精铝液体中，石墨制冷却管8底端接触到石墨坩埚7底部。打开冷却气体阀门通入冷却气体1，冷却气体1温度为10～20℃，同时也打开石墨制冷却管8上的排气口3排出热气体。结晶提纯垂直炉6是感应线圈并且通入的是交流电，在加热铝液体时同时形成磁场，搅拌铝液按照右手规则形成铝液一侧由下至上再从上至下的循环流动。高纯铝不断在石墨制冷却管8外壁结晶生长，3～4h后石墨制冷却管8外壁结晶出蘑菇状结晶铝9，迅速将石墨制冷却管8通过升降装置提起，放入另外一个已经加热到700℃～750℃但没有铝液体的加热垂直炉中加热，石墨制冷却管8外壁结晶铝9迅速熔化，形成高纯铝液并保温。在操作这一过程的同时，在结晶提纯垂直炉6中迅速放入另外一支新的石墨导管，重复结晶提纯过程。当加热垂直炉中高纯铝液达到一定规模后，将石墨坩埚7提起浇铸成高纯铝锭。在结晶提纯垂直炉6中反复放入4次石墨制冷却管8，石墨制冷却管8外壁生长的结晶铝9纯度高于5n5。在结晶提纯垂直炉6中放入4次石墨制冷却管8后迅速将结晶提纯垂直炉6的石墨坩埚7提起，将其中的次级铝液铸锭，作为次级品质铝锭出售或者返回三层液槽继续电化学提纯到4n。
31.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
32.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。