يُعد تنقية سائل الألومنيوم بالطريقة الإلكتروليتية أمرًا مهمًا لمصانع الألومنيوم. وتستخدم مسابك الألومنيوم عمليات تنقية أكثر صرامة لضمان نقاء سائل الألومنيوم المصهور. وفي عملية الإنتاج، يتم إجراء ست مراحل من التنقية والتخلص من الخبث وإزالة الغازات، لضمان فعالية تنقية السائل المصهور.
تصل درجة حرارة محلول الألومنيوم الإلكتروليتي إلى 950 درجة مئوية، وهو يحتوي على شوائب معدنية مثل السيليكون والحديد، الصوديوم، والكالسيوم، والفوسفور، والبورون، والتيتانيوم، والفاناديوم، والزنك، بالإضافة إلى شوائب غير معدنية مثل الألومينا، والألومنيوم، والفلورايد، والكربون، وكربيد الألومنيوم، ونيتريد الألومنيوم. عندما تتراوح درجة حرارة سائل الألومنيوم الإلكتروليتي في المغرفة بين 760 و840 درجة مئوية، يكون محتوى الغاز مرتفعًا، ويمكن أن يصل محتوى الهيدروجين إلى 0.6 مل (100 غرام من الألومنيوم) - 1.29 مل/(100 غرام من الألومنيوم). ويمكن أن يتسبب وجود الغاز في المادة المنصهرة والشوائب المعدنية وغير المعدنية المختلفة في حدوث عيوب هيكلية في السبائك، مما يؤثر بدوره على الخصائص الهيكلية للمنتجات المعالجة. ولذلك، يجب صهر سبائك الألومنيوم عند إنتاج ألواح سبائك الألومنيوم باستخدام مكونات سائل الألومنيوم الكهربائي.
تنقية سائل الألومنيوم بالكهربوليز
التطهير الأول
بعد المعالجة المسبقة للذوبان في فرن الصهر، يتم ضخ سائل الألومنيوم الكهربائي إلى فرن الصهر، والمسحوق جهاز إزالة الخبث يُرش على سطح المادة المنصهرة بنسبة تتراوح بين 0.1% و0.2% من وزن المادة المنصهرة، ويُجرى التحريك الكهرومغناطيسي لمدة 12 دقيقة ثم تُترك لمدة 20 دقيقة. إزالة الرغوة الموجودة على سطح الألومنيوم المنصهر. من خلال المعالجة المسبقة للمادة المنصهرة، يمكن إزالة خبث أكسيد الألومنيوم القادم من الخلية الإلكتروليتية في البداية، كما يمكن تقليل كمية الخبث الملتصق بجدران الفرن.
التطهير الثاني
بعد عملية التكرير عن طريق إزالة الخبث وإزالة الغازات في فرن الصهر، وعندما تذوب الحمولة بالكامل وتصل درجة حرارة سائل الألومنيوم إلى 740~760 درجة، يتم إجراء التحريك الكهرومغناطيسي لمدة 10-15 دقيقة، بحيث تتجانس درجة حرارة السطحين العلوي والسفلي للألومنيوم السائل والتركيب الكيميائي للسبائك داخل الفرن، ويتم تجريد المادة المنصهرة مرة أخرى. وبعد أخذ عينات من الرغوة السطحية وتحليلها، وبعد التأكد من مطابقة التركيب للمواصفات، يتم إضافة عامل التكرير المكون من ملح الكلوريد لإجراء عملية التكرير، تبلغ كمية عامل التكرير 0.2%-0.3% من وزن المادة المنصهرة، ويتم تقليب المادة المنصهرة مرة أخرى كهرومغناطيسيًا لمدة 12-24 دقيقة.
بفضل التحريك الكهرومغناطيسي، تتساوى درجة حرارة السطحين العلوي والسفلي للألمنيوم المنصهر، كما يتساوى التركيب الكيميائي للسبائك داخل الفرن. وفي الوقت نفسه، يمكن تحريك المادة المنصهرة بفعل قوة التحريك الكهرومغناطيسي، مما يتيح لها التلامس الكامل مع مادة التذويب، وبالتالي تحسين فعالية عملية التنقية. بعد اكتمال عملية التكرير، قم برش طبقة من مزيل الخبث بالتساوي على سطح المادة المنصهرة. بعد الانتظار لمدة 20 دقيقة، قم بإزالة الرغوة الموجودة على سطح المادة المنصهرة. نظرًا لأن عامل تنقية ملح الكلوريد يتفاعل مع الألومنيوم المنصهر لإنتاج غاز AlCl3 (نقطة الغليان 183 درجة مئوية)، وهو غير قابل للذوبان في سائل الألومنيوم ويمكن أن يلعب دورًا في تنقية إزالة الهيدروجين. وبالتالي، فإن عملية تنقية الخبث في فرن الصهر تزيل أيضًا جزءًا من الهيدروجين. ومن خلال عملية التنقية الثانوية للسائل الألومنيوم بالكهربوليز، يتم تحقيق الغرض من عملية إزالة الخبث الثانية وعملية إزالة الغازات الأولى.
ثالثًا التنقية
في عملية التطهير بالغاز الخامل والتكرير داخل الفرن الثابت، يتم نفخ النيتروجين (أو الأرجون في حالة السبائك عالية المغنيسيوم) بشكل متساوٍ إلى داخل المادة المنصهرة عبر الطوب المُهوى الموجود في قاع الفرن لتكرير المادة المنصهرة، وتبلغ كمية النيتروجين المضافة 45 لترًا في الدقيقة لكل طوبة مُهوى، وتبلغ مدة التكرير 30 دقيقة. وبعد اكتمال عملية التكرير، يُرش مزيل الخبث بمعدل 0.15% من وزن المادة المنصهرة، ويُترك لمدة 20 دقيقة، ثم تُزال الرغوة السطحية. يمكن أن يحقق التطهير والتكرير باستخدام الغاز الخامل كلاً من إزالة الخبث وإزالة الهيدروجين: حيث يتم استخدام الضغط الجزئي للغاز لتحقيق إزالة الهيدروجين، والامتصاص لإزالة شوائب الخبث.
التطهير الرابع
تستخدم عملية التكرير بإزالة الغازات عبر الإنترنت نظامًا نظام إزالة الغازات الدوار للمعالجة عبر الإنترنت. غاز التكرير هو النيتروجين (أو الغاز) بنقاوة لا تقل عن 99.99%؛ وتبلغ درجة حرارة الانصهار 720-740 درجة مئوية؛ وتبلغ سرعة الدوار 180-230 دورة/دقيقة. يمكن لجهاز إزالة الغازات أثناء التشغيل تحقيق تأثيرين لتنقية سائل الألومنيوم الكهربائي:
(1) إزالة الهيدروجين: يتم امتصاص الهيدروجين داخل الفقاعة بفعل فرق الضغط الجزئي للهيدروجين داخل الفقاعة وخارجها، ثم يتم إخراجه من سطح سائل سبائك الألومنيوم لإزالة الهيدروجين.
(2) إزالة الخبث: يقوم الجهاز بالتقاط الخبث بواسطة فقاعات الهواء المتناثرة، ثم يرفعه إلى سطح المادة المنصهرة لإزالته.
التطهير الخامس
يستخدم خط الإنتاج للترشيح وإزالة الخبث عبر الإنترنت تقنية CFF ذات المرحلتين مرشح رغوي خزفي صفيحة للترشيح، و صندوق مرشح CFF وهي مزودة بمجموعتين من ألواح الترشيح المتوازية، ويبلغ معدل تدفق المعالجة 55 طنًا في الساعة. وتتمثل لوحة الترشيح في لوحة ترشيح خزفية رغوية مركبة مزدوجة الطبقة بمعدل مسامية 30/50 ppi، حيث تبلغ مسامية لوحة الترشيح العلوية 30 ppi، بينما تبلغ مسامية لوحة الترشيح السفلية 50 ppi. تعمل لوحة الترشيح العلوية (30 p) ذات المسامية الأقل على اعتراض الشوائب ذات الحجم الأكبر، بينما تعمل لوحات الترشيح ذات المسامية الأعلى (50 ppi) على تحسين تأثير الترشيح بشكل أكبر، ويتم عزل شوائب الخبث في الجزء العلوي من لوحة الترشيح. يمكن لجهاز الترشيح بالرغوة الخزفية CFF إزالة شوائب الخبث التي يزيد قطرها عن 20 ميكرومتر بشكل فعال، ويمكن أن تصل كفاءة الترشيح إلى 75%.
التطهير السادس
يتم ترشيح وإزالة الخبث قبل صب السبائك. يتم ترشيح وإزالة الجزء الأمامي من منفذ الصب باستخدام مرشح من الألياف الزجاجية بدرجة ناعمة 100. ويُستخدم كيس ترشيح خاص لتوزيع المعدن داخل جهاز التبلور لإجراء عملية إزالة الخبث النهائية ومعالجة التنقية، وذلك لإزالة الألومنيوم المنصهر الموجود في حوض التوزيع وطبقة أكسيد الألومنيوم المتكونة عند دخول جهاز التبلور. بعد إتمام عمليات تنقية سائل الألومنيوم الكهربائي الست المذكورة أعلاه، يكون تأثير إزالة الغازات والخبث واضحًا، ويكون محتوى الهيدروجين أقل من 0.15 مل/100 غرام من الألومنيوم (A1)، وتُؤخذ العينة لإجراء اختبار معدني منخفض الطاقة، ولا يتم العثور على أي شوائب من الخبث.
