خصائص سائل الألومنيوم الناتج عن عملية التحليل الكهربائي

في عملية الإنتاج بأكملها التي تستخدم سائل الألومنيوم الخام الكهربائي كمواد خام لإنتاج قضبان الألومنيوم الدائرية، أصبح تنقية سائل الألومنيوم المذاب عاملاً أساسياً في عملية الإنتاج، وهو ما تتحدد خصائصه بناءً على خصائص سائل الألومنيوم الخام الكهربائي ومتطلبات قضبان الألومنيوم الدائرية. من المؤكد أن جودة عملية التنقية ستؤثر بشكل مباشر على عملية إنتاج قضبان الألومنيوم المستديرة، وستكون لها آثار جسيمة على جودة المنتجات النهائية. ولذلك، فإن اختيار طريقة مناسبة عملية التنقية يجب أن يتم ذلك وفقًا لخصائص سائل الألومنيوم الأصلي ومتطلبات قضيب الألومنيوم الدائري.

يتميز سائل الألومنيوم الموجود في الخلية الإلكتروليتية بالخصائص التالية:

(1) درجة الحرارة مرتفعة. تُجرى عملية التحليل الكهربائي عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 950 و970 درجة مئوية، وهي درجة حرارة تحددها خصائص مادة الكريوليت-الألومينا المكونة من الإلكتروليت والألومينا، لذا تبلغ درجة حرارة الألومنيوم المنصهر في الخلية الكهربائية 940 درجة مئوية على الأقل.

(2) توجد العديد من الشوائب التأكسدية. وعلى الرغم من وجود فرق معين في الكثافة بين محلول الأملاح المنصهر المكون من الكريوليت والألومينا وبين الألومنيوم المنصهر عند نفس درجة الحرارة، فإن هذا الفرق كافٍ لضمان حدوث طبقات بين الألومنيوم المنصهر والمحلول. ولكن نظرًا لأن هذا الفرق ضئيل جدًّا، فمن المحتم أن يتم استنشاق كمية صغيرة من المحلول الكهربائي عند المعالجة باستخدام كيس تفريغ. ويؤدي التحريك والدوران في عملية التحليل الكهربائي، بالإضافة إلى الحركة السريعة للألومنيوم المنصهر، إلى أكسدة الألومنيوم مرة أخرى في منطقة الأنود، مما يؤدي إلى زيادة الأكسدة والشوائب في الألومنيوم المنصهر.

(3) نسبة الحديد (Fe) والسيليكون (Si) مرتفعة. في عملية التحليل الكهربائي، تدخل العناصر الشائبة المختزلة — مثل الحديد (Fe) والسيليكون (Si) — مباشرةً إلى سائل الألومنيوم، مما يؤدي إلى انخفاض جودة الألومنيوم. وتأتي هذه العناصر بشكل أساسي من مادة الألومينا الخام، وأنودات الكربون، والأدوات الحديدية.

(4) نسبة عالية من الهيدروجين. ونظرًا لخصوصية عملية التحليل الكهربائي للألومنيوم، فمن المحتم أن يحتوي سائل الألومنيوم على غاز، والمكون الرئيسي لهذا الغاز هو الهيدروجين. يتم إذابة الهيدروجين الناتج عن التحلل الحراري للهيدروكربونات الموجودة في القطب الموجب كهروكيميائيًا على القطب الموجب، ثم ينتقل الهيدروجين المتولد إلى القطب السالب ويتفريغ على القطب الموجب لتوليد الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يذوب الهيدروجين المستخرج من بخار الماء في البيئة المحيطة في سائل الألومنيوم أيضًا، ويزداد محتوى تشبع الهيدروجين في سائل الألومنيوم مع ارتفاع درجة الحرارة.

بناءً على خصائص سائل الألومنيوم الناتج عن عملية التحليل الكهربائي، من الضروري تنقية سائل الألومنيوم بدقة في كل مرحلة من مراحل العملية.