طريقة تنقية الألومنيوم المنصهر باستخدام عامل التكرير

تتمثل طريقة تنقية الألومنيوم المنصهر في الاعتماد على عملية الامتصاص التي يحدثها عامل التكرير لتحقيق هدف إزالة الشوائب المؤكسدة والغازات.

طريقة تنقية الألومنيوم المنصهر

جدول المحتويات

طريقة تنقية الألومنيوم المنصهر

التطهير بالغاز الخامل. يُقصد بالغاز الخامل الغاز الذي لا يتفاعل كيميائيًا مع الألومنيوم المنصهر والهيدروجين المذاب، ولا يذوب في الألومنيوم. إزالة الغازات باستخدام النيتروجين يُستخدم عادةً. يمكن امتصاص الشوائب الموجودة في الألومنيوم المنصهر تلقائيًا على فقاعات النيتروجين وإخراجها من سطح السائل. ويقوم مبدأ إزالة الغازات بالنيتروجين على أن الضغط الأولي داخل فقاعة النيتروجين يساوي صفرًا، ويوجد فرق في الضغط عند السطح الفاصل بين الفقاعة والألومنيوم المنصهر، بحيث يتم شفط الهيدروجين المذاب في المعدن المنصهر باستمرار إلى داخل الفقاعة حتى يتساوى الضغط الجزئي للهيدروجين في الفقاعة مع الضغط الجزئي للهيدروجين في الألومنيوم المنصهر، وعندها يتوقف هذا العملية، وترتفع الفقاعات إلى السطح، ويهرب الهيدروجين الموجود في الفقاعات إلى الغلاف الجوي. وبالتالي، يتم إخراج كل من الشوائب التأكسدية والهيدروجين أثناء صعود الفقاعات. من الأفضل التحكم في درجة حرارة النيتروجين المار عند 710-720 درجة مئوية لمنع تفاعل النيتروجين مع سائل الألومنيوم لتكوين نيتريد الألومنيوم. كما أن المغنيسيوم والنيتروجين يشكلان بسهولة نيتريد المغنيسيوم. لذلك، فإن سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم غير مناسبة للتكرير باستخدام النيتروجين.

التطهير بالغاز النشط. بالنسبة للألمنيوم، فإن الغاز الفاعل الرئيسي هو الكلور، والكلور في حد ذاته غير قابل للذوبان في الألمنيوم، لكن الكلور يتفاعل بسرعة مع الألمنيوم والهيدروجين المذابين في سائل الألمنيوم. ونواتج التفاعل، HCl و AlCl₃ (نقطة الغليان 183 درجة مئوية) غازيان، وغير قابلين للذوبان في الألومنيوم المنصهر، ويمكن أن يلعبا دورًا في التكرير جنبًا إلى جنب مع الكلور الذي لم يشارك في التفاعل، وبالتالي فإن تأثير التنقية أفضل بكثير من تأثير النفخ بالنيتروجين، كما أن تأثير إزالة الصوديوم ملحوظ أيضًا. على الرغم من أن الكلور له تأثير تنقية جيد، إلا أنه ضار بجسم الإنسان، ويلوث البيئة، ويؤدي بسهولة إلى تآكل المعدات وعناصر التسخين، كما أنه يجعل البنية البلورية لسبائك السبائك خشنة بسهولة، لذا يجب الانتباه إلى التهوية والحماية عند استخدامه.

التطهير بالغاز المختلط. التنقية باستخدام النيتروجين وحده ليست فعالة، كما أن الكلور ضار بالبيئة والمعدات، لذا غالبًا ما تُستخدم التنقية بالغاز المختلط لتحسين فعالية التنقية وتقليل آثارها الضارة. يتمتع كل من AlCl₃ وCO₂ بخصائص تنقية ويمكنهما تحلل Al₂O₃ جزئيًا، مما يؤدي إلى زيادة فعالية التنقية بشكل ملحوظ.

تنقية ملح الكلور. ومن أملاح الكلوريد الشائعة الاستخدام كلوريد الزنك، وكلوريد المنغنيز، وسداسي كلورو الإيثان، ورباعي كلورو الكربون، ورباعي كلورو التيتانيوم، وما إلى ذلك. ونظرًا لأن أملاح الكلوريد تتميز بخاصية امتصاص الرطوبة، فيجب الانتباه إلى إزالة الرطوبة والحفاظ على الجفاف عند الاستخدام. يؤثر الزنك على محتوى بعض السبائك، لذا يجب استخدام الجرعة المحددة عند الاستخدام.

عامل تكرير غير سام. سبائك الألومنيوم عوامل التكرير وهي في الأساس أملاح كلوريد وفلورايد للفلزات القلوية. ويعتمد تأثير التكرير الذي يحدثه المُذيب بشكل أساسي على قدرته على امتصاص الشوائب المؤكسدة وحلها. بشكل عام، لا تكون قابلية ذوبان الملح المنصهر للأكاسيد كبيرة، وعادةً ما تتراوح بين 1% و2%. إذا أُضيف الكريوليت إلى المادة المساعدة، فإن قابلية ذوبان هذه المادة للأكاسيد تتحسن بشكل كبير.