تنقية الألومنيوم في الفرن، تكرير الألومنيوم باستخدام مادة التذويب

يُعد تنقية الألومنيوم في الفرن إحدى طرق تنقية الألومنيوم وسبائكه، أما الطريقة الأخرى فهي التنقية الخارجية. وفي الوقت الحالي، تُستخدم على نطاق واسع في الصين طرق التنقية باستخدام الغاز المختلط والمواد المُذابة، والترشيح والتنقية بواسطة مرشحات الرغوة الخزفية. كما قامت بعض مصانع معالجة الألومنيوم الكبيرة بإدخال أجهزة إزالة الغازات والترشيح المدمجة في خط الإنتاج من أجل تحسين جودة المادة المنصهرة بشكل أكبر.

تنقية الألومنيوم في الفرن

تنقية النيتروجين: يتميز النيتروجين بخاصية كيميائية تتمثل في عدم نشاطه، ولا يتفاعل مع الألومنيوم المنصهر أو الغازات المذابة الأخرى عند درجة حرارة التكرير، كما أنه غير قابل للذوبان في الألومنيوم المنصهر. ويمكن تكوين عدد كبير من الفقاعات عن طريق حقن النيتروجين في الألومنيوم السائل. في فقاعات النيتروجين هذه، يكون الضغط الجزئي للهيدروجين مساوياً للصفر، لذا فإن الهيدروجين الموجود في المادة المنصهرة سينتشر إلى الفقاعة، مما يؤدي إلى إزالة الغاز من المادة المنصهرة. أثناء عملية طفو الفقاعات، تلتصق الشوائب بسطح الفقاعة بسبب التوتر السطحي عند ملامستها للفقاعة، وفي النهاية تحمل الفقاعة الشوائب إلى الخبث الموجود على السطح. ويمكن ملاحظة أن الشوائب تُزال إلى جانب الغاز. يجب التحكم في درجة حرارة التكرير في نطاق 690 ~ 710 مع إزالة الغازات بالنيتروجين. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًّا، فقد يتفاعل النيتروجين مع الألومنيوم. يتم التحكم في ضغط النيتروجين في نطاق 10 ~ 15 كيلو باسكال.

لا يُعد تنقية النيتروجين مناسبًا لسبائك المغنيسيوم، لأن مادة MgN₂ قد تتكون عند درجة حرارة التكرير، مما يؤثر على تركيبة السبيكة، كما أن تأثير النيتروجين في إزالة الغازات ليس كاملاً.

تنقية الكلور: الكلور غير قابل للذوبان في سائل سبائك الألومنيوم، لكنه يمكن أن يتفاعل مع الألومنيوم لتكوين كلوريد الألومنيوم. كما يمكن للكلور أن يتفاعل مع الهيدروجين الموجود في السبيكة لتكوين كلوريد الهيدروجين المتطاير. كما يتسرب بعض غاز الكلور في الحالة الغازية. ترتفع هذه الغازات من الألومنيوم السائل على شكل فقاعات، وتكون عملية إزالة الغاز والخبث فعالة. ومع ذلك، فإن الكلور مادة سامة وضارة بصحة الإنسان وتؤدي إلى تآكل خطير للمعدات المحيطة. ولذلك، من الضروري توفير تهوية جيدة ومعدات حماية.

تكرير الغازات المختلطة: إن فعالية تنقية النيتروجين ضعيفة، كما أن غاز الكلور ضار بالبيئة والمعدات؛ ولذلك، يُستخدم في الوقت الحالي تنقية الغازات المختلطة في كثير من الأحيان لتحسين فعالية التنقية والحد من آثاره الضارة. وهناك غازان هما النيتروجين والكلور.

تنقية التدفق: تكرير التدفق ويتم تحقيق ذلك بشكل أساسي عن طريق الامتصاص والذوبان باستخدام شوائب الأكسيد الموجودة في مادة الصهر. وتعتمد مادة التكرير الشائعة الاستخدام على الكلوريد، مع إضافة الفلوريد، مثل CaF2، لامتصاص وذوبان Al₂O₃، بهدف تحقيق أقصى قدر من التنقية.

أثناء عملية التكرير، يجب ضبط درجة حرارة الألومنيوم السائل بحيث تكون أعلى بمقدار 20 ~ 30 ℃ من درجة حرارة الصب. يُوزَّع المُذيب على سطح سبائك الألومنيوم المنصهرة. ونظرًا لأن كثافة المُذيب المستخدم في سبائك الألومنيوم أقل من كثافة الألومنيوم السائل، فإنها تطفو جميعها فوقه. يُقلب المزيج لمدة 5 ~ 10 دقائق، ثم يُترك لمدة 5 ~ 10 دقائق، ثم تُزال الخبث من على السبيكة ويُرش عليها عامل التغطية، ثم يُسكب بعد عملية التكرير.