طرق إزالة المغنيسيوم من ذوبان الألومنيوم الثانوي

كما يُعد المغنيسيوم من الشوائب الشائعة في إنتاج الألومنيوم الثانوي. وعادةً ما تُستخدم طرق إزالة المغنيسيوم التالية لإزالة المغنيسيوم من ذوبان الألومنيوم المستعمل.

طرق إزالة المغنيسيوم

إزالة المغنيسيوم عن طريق الأكسدة

تستند إزالة المغنيسيوم عن طريق الأكسدة إلى مبدأ أن الترابط بين المغنيسيوم والأكسجين أكبر من الترابط بين أي معادن أخرى. خلال عملية الصهر، يتفاعل المغنيسيوم أولاً بقوة مع الأكسجين، وتكون أكاسيد المغنيسيوم غير قابلة للذوبان في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم، فتطفو على السطح، ثم ترتفع من سطح ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم. ويجب إزالتها من سطح الذوبان. من أجل تسريع عملية أكسدة المغنيسيوم، يمكن استخدام أدوات لتقليب الألومنيوم وسبائك الألومنيوم المنصهرة. يزداد تأثير طريقة الأكسدة لإزالة المغنيسيوم مع إطالة مدة التقليب. ومع ذلك، تتسبب هذه الطريقة أيضًا في احتراق وفقدان عناصر مثل الألومنيوم والسيليكون بسبب الأكسدة أثناء إزالة المغنيسيوم. وبشكل عام، لا يُنصح باستخدامها.

طريقة إزالة كلوريد المغنيسيوم

عند إزالة المغنيسيوم من ذوبان الألومنيوم الثانوي، غالبًا ما يُستخدم الكلور كمؤكسد ليتفاعل مع المعادن النشطة مثل المغنيسيوم الموجود في الذوبان لتكوين كلوريدات. ونظرًا لأن المغنيسيوم يتمتع بقدرة ارتباط أكبر بالكلور مقارنةً بالألومنيوم، فإن تفاعلًا كيميائيًا يحدث عندما التدفقات يتحول إلى الألومنيوم، ويذوب سبائك الألومنيوم. ويذوب كلوريد المغنيسيوم المتولد في طبقة المذيب، ويؤدي تفاعل المغنيسيوم وغاز الكلور إلى انبعاث كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى تسخين الألومنيوم وسبائك الألومنيوم المنصهرة.

يُعد تأثير إزالة المغنيسيوم الذي تحققه طريقة إزالة المغنيسيوم بالكلورة واضحًا نسبيًّا، حيث يمكنها خفض محتوى المغنيسيوم في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم إلى 0.3%—0.4%، كما أنها سهلة التشغيل. كما أنها تتميز بوظائف مثل إزالة الغازات وتكوين الخبث, ، لكن الكلور مادة شديدة السمية وتسبب أضرارًا جسيمة بصحة الإنسان والبيئة، كما أن الألومنيوم وسبائك الألومنيوم التي يتم صهرها بعد إزالة المغنيسيوم بواسطة غاز الكلور تتميز بحبيبات خشنة وخصائص ميكانيكية أقل.

طريقة إزالة المغنيسيوم باستخدام ملح الكلور

أكثر أملاح الكلوريد استخدامًا لإزالة المغنيسيوم من ذوبان الألومنيوم الثانوي هو كلوريد الألومنيوم. تستخدم هذه الطريقة ضغطًا معينًا من النيتروجين لرش كلوريد الألومنيوم في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم لإحداث تفاعل بين كلوريد الألومنيوم والمغنيسيوم. ووفقًا لهذه الطريقة، لا يتسرب الكلور إلى الغلاف الجوي، ويتم امتصاص كلوريد الألومنيوم غير المتفاعل بواسطة المذيبات المذكورة أعلاه، وهي كلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم. ويمكن لهذه الطريقة أن تقلل من محتوى المغنيسيوم في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم بنسبة تتراوح بين 0.1 و0.2%.

طريقة إزالة المغنيسيوم من الكريوليت

يتفاعل الكريوليت مع المغنيسيوم لتكوين مركبات غير قابلة للذوبان في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم، مما يؤدي إلى إزالة المغنيسيوم. ويُعد الكريوليت مادة رخيصة نسبيًّا وسهلة الحصول عليها، ولذلك فقد استُخدمت طريقة إزالة المغنيسيوم باستخدام الكريوليت على نطاق واسع في صناعة الألومنيوم الثانوية. ويتفاعل الكريوليت والمغنيسيوم كيميائيًّا في ذوبان الألومنيوم وسبائك الألومنيوم. يبلغ الاستهلاك النظري للكريوليت 6 كجم/كجم من المغنيسيوم، بينما يبلغ الاستهلاك الفعلي 1.5 إلى 2 ضعف الاستهلاك النظري. تتراوح درجة حرارة التفاعل بين 850 و900 درجة مئوية، مما يمكن أن يقلل محتوى المغنيسيوم إلى 0.05%. من أجل خفض درجة الحرارة اللازمة لإزالة المغنيسيوم من الكريوليت، يتم رش الكريوليت الذي يحتوي على 40% من كلوريد الصوديوم (NaCl) و20% من كلوريد البوتاسيوم (KCl) على سطح المادة المنصهرة.