تقنية إزالة المعادن القلوية من ذوبان سبائك الألومنيوم

يمكن تقسيم تقنية إزالة المعادن القلوية من ذوبان سبائك الألومنيوم إلى ثلاثة أنواع: تقنية إزالة القلويات قبل الفرن، وتقنية إزالة القلويات داخل الفرن، وتقنية إزالة القلويات بعد الفرن. في عملية الإنتاج، يمكن اختيار نوع واحد أو مزيج من تقنيات إزالة القلويات وفقًا لأنواع السبائك المنتجة لضمان التحكم في محتوى المعادن القلوية في المادة المنصهرة. ونظرًا لأن الصوديوم هو العنصر القلوي الرئيسي الذي يشكل خطرًا، فإن تأثير إزالة القلويات من الألومنيوم يتحدد بشكل أساسي من خلال التغير في محتوى الصوديوم. بشكل عام، بعد تنقية سبيكة الألومنيوم المنصهرة، يجب التحكم في محتوى الصوديوم (المعدن القلوي) بحيث لا يتجاوز 5 جزء في المليون.

تقنية إزالة المعادن القلوية

تقنية إزالة القلويات قبل الفرن

تشير تقنية المعالجة المسبقة لفرن الألومنيوم السائل الكهربائي إلى استخدام معدات مستقلة خارج الفرن لإزالة القلويات قبل دخول سائل الألومنيوم الكهربائي إلى الفرن.

تتبنى معدات المعالجة التي تنتجها بعض الشركات الأجنبية هذه التقنية، وقد استُخدمت على نطاق واسع في الخارج. وتتألف هذه المعدات من قاعدة لحاوية الألومنيوم السائل، ونظام تزويد فلوريد الألومنيوم، ونظام دوار، ونظام لإزالة الغبار. تتمثل عملية إزالة القلويات في نقل كيس الألومنيوم المنصهر الخاص القابل للفتح والمغلق بإحكام إلى قاعدة الجهاز، وفتح الغطاء العلوي لكيس الألومنيوم المنصهر. ويغطي غطاء المغرفة المزود بنظام الدوار الموجود على جهاز إزالة القلويات مغرفة الألومنيوم المنصهر. يستخدم نظام الدوار غاز الأرجون كوسيط نقل لرش فلوريد الألومنيوم داخل مغرفة الألومنيوم المنصهر، بحيث ينتشر بشكل متساوٍ في المادة المنصهرة ويؤثر على سطح الألومنيوم المنصهر. ومن خلال تفاعل كيميائي، يتم جلب معادن الصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم والكالسيوم إلى سطح المادة المنصهرة. عندما يتم حقن الألومنيوم المنصهر الذي تمت إزالة القلويات منه في الفرن، يتم ضغط سائل الألومنيوم الإلكتروليتي للخروج من الموضع القريب من قاع المغرفة بفعل الضغط، ويُترك جزء من سائل الألومنيوم في المغرفة في كل مرة، وبالتالي يظل الألومنيوم عائمًا في المغرفة. ولن تدخل الخبث الموجودة على سطح المادة المنصهرة إلى الفرن.

تقنية إزالة القلويات داخل الفرن

في عملية إنتاج صهر الألومنيوم وصبّه، تتمثل الطريقة التي يمكن من خلالها إزالة الفلزات القلوية من الألومنيوم المصهور في: استخدام عامل تكرير في فرن الانتظار لتنقية المادة المنصهرة.

تقنية إزالة المعادن القلوية

ومع ذلك، أثناء استخدام الكلور أو الفلوريد، يتصاعد غاز الكلور من الألومنيوم المنصهر، فضلاً عن الكلور وفلوريد الهيدروجين الناتجين عن التفاعل مع الفلزات القلوية، بالإضافة إلى سداسي كلورو الإيثان ورابع كلوريد الكربون اللذين يتبخران بفعل التسخين. وسيؤدي الغاز المتولد إلى إلحاق أضرار جسيمة ببطانة الفرن وتقليص عمره الافتراضي.

ثانياً، سيؤدي ذلك إلى تعرض العاملين في مجال الإنتاج لمخاطر الإصابة بأمراض مهنية، مما قد يؤدي إلى الإصابة بأمراض مهنية مثل التسمم المزمن بالفلور، والتهاب القصبة الهوائية والقصبات، والالتهاب الرئوي، أو الوذمة الرئوية.

وأخيرًا، لا يمكن لعملية تنقية الذوبان في الفرن أن تضمن التلامس الكامل بين غاز التنقية/عامل التنقية وذوبان الألومنيوم، كما أن تنقية ذوبان سبائك الألومنيوم من القلويات محدودة جدًّا.

ينصب التركيز في عملية تنقية الفرن على إزالة الهيدروجين وإزالة الخبث من داخل الفرن. وفي عمليات التنقية هذه، إذا كان عامل التكرير يحتوي على كلوريد، فيمكن تحقيق قدر معين من إزالة القلويات.

بعد تقنية إزالة القلويات من الفرن

التنقية بعد الفرن، أي تقنية التنقية عبر الإنترنت من الألومنيوم المنصهر. تستخدم هذه التقنية جهازًا لإزالة الغازات أثناء العملية لتنقية الألومنيوم المنصهر بعد خروجه من الفرن وقبل عملية الصب. ولتحقيق هدف إزالة القلويات، يُضاف الكلور إلى الغاز المنقى. يتمثل المبدأ الأساسي لإزالة القلويات في استخدام فوهة عالية الضغط لرش غاز النيتروجين أو غاز الكلور المخلوط أو غاز الأرجون والكلور المخلوط في قاع الألومنيوم المنصهر داخل الجهاز، حيث تطفو فقاعات صغيرة خلال هذه العملية. وعند التلامس الكامل مع الألومنيوم المنصهر، يحدث تفاعل كيميائي لإزالة البلازما المكونة من الصوديوم والليثيوم والكالسيوم.