تنقية المعادن المنصهرة عن طريق إزالة الغازات، وإزالة الغازات بفارق الضغط الجزئي

وفقًا لآليات إزالة الغازات المختلفة، يمكن تقسيم طريقة تنقية وذوبان سبائك الألومنيوم عن طريق إزالة الغازات إلى إزالة الغازات بفارق الضغط الجزئي، وإزالة الغازات المركبة، وإزالة الغازات بالكهرباء، وما إلى ذلك.

إزالة الغازات من المعادن المنصهرة وتكريرها

فرق الضغط الجزئي للمعدن المنصهر إزالة الغازات والتكرير وتتمثل هذه الطريقة في وضع المعدن المذاب في الغاز داخل فراغ يتميز بضغط جزئي منخفض للهيدروجين، أو إدخال غاز خامل إلى المادة المنصهرة لتوفير القوة الدافعة لعملية إزالة الهيدروجين. في الإنتاج الصناعي، يتم عادةً تمرير غازات N₂ وAr وغيرها من الغازات الخاملة إلى داخل المادة المنصهرة، أو ضغط مادة الصهر المنتجة للغاز داخل المادة المنصهرة. وبما أنه لا يوجد أي هيدروجين على الإطلاق داخل الفقاعة، أي أن الضغط الجزئي للهيدروجين يساوي صفرًا، فإن الضغط الجزئي للهيدروجين في المادة المنصهرة المحيطة بالفقاعة يكون أكبر من أو يساوي صفرًا. تحت تأثير فرق الضغط الجزئي للهيدروجين بين داخل الفقاعة وخارجها، تنتشر ذرات الهيدروجين المذابة إلى السطح الفاصل بين المادة المنصهرة والفقاعة، حيث تتحد من جديد لتشكل جزيئات هيدروجين داخل الفقاعة، ثم تطفو جزيئات الهيدروجين مع الفقاعة إلى سطح المادة المنصهرة وتخرج منها. وستستمر هذه العملية حتى يتساوى الضغط الجزئي للهيدروجين داخل الفقاعة وخارجها.

تتمثل طريقة تكرير وإزالة الغازات من المعدن المنصهر المركب في إضافة مادة معينة قادرة على تكوين هيدريدات ونتريدات مع الغاز إلى المادة المساعدة، مثل إضافة الليثيوم (Li) والكالسيوم (Ca) والتيتانيوم (Ti) والزنك (Zn) وغيرها من المعادن النشطة لتكوين LiH وCaH، TiN و ZnN ومركبات أخرى لإزالة الغاز من المعدن المنصهر. تتميز هذه المركبات المتكونة بكثافة منخفضة، وهي في الغالب غير قابلة للذوبان في المعدن المنصهر، ويمكن التخلص منها بسهولة عن طريق إزالة الخبث والتكرير. يتفاعل الهيدروجين والأكسجين المذابان في المعدن المنصهر أحيانًا لتكوين بخار ماء متعادل الشحنة، وهو ما يمكن أن يحقق أيضًا الغرض من إزالة الغازات.

تستخدم طريقة التكرير الكهربائي لإزالة الغازات من المعدن المنصهر زوجًا من الأقطاب الكهربائية التي تُدخل في المعدن المنصهر، ويُغطى سطحه بمادة صهرية واقية. أو يُستخدم المعدن المنصهر كأحد الأقطاب، بينما يُدخل القطب الآخر في المادة الصهرية، ثم يُطبق تيار مستمر لإجراء عملية التحليل الكهربائي. تحت تأثير المجال الكهربائي، ينجذب الهيدروجين (H) الموجود في المعدن نحو الأنود، حيث يعادل الشحنة ويتبلمر إلى جزيئات هيدروجين، ثم يتسرب. أما الأيونات السالبة الأخرى الموجودة في المعدن، فتطلق شحناتها على الكاثود، ثم تتجمع وتطفو إلى الأعلى وتبقى في مادة الصهر، وتتحول إلى خبث ليتم إزالته. وتُظهر الممارسة أن هذه الطريقة لا تقتصر على إزالة الغاز فحسب، بل تزيل الخبث أيضًا، ويمكن استخدامها لتنقية الألومنيوم وسبائكه وإزالة الغازات منها وإزالة الخبث.

Leave a Reply