يحتوي سائل الألومنيوم الذي يتم سحبه من الخلية الإلكتروليتية بواسطة قضيب الألومنيوم 6061 على شوائب متنوعة، لذا يجب تنقيته قبل الصب. وفي الصناعة، تُستخدم بشكل أساسي طرق تنقية الصب مثل التصفية، والمواد المساعدة على الصهر، والغاز، كما تُستخدم أيضًا طرق التصلب الموجه والترشيح لأغراض التنقية.
تنقية التدفق
مواد صهر حبيبية خالية من الصوديوم تتمثل عملية التنقية في استخدام مادة التذويب المضافة إلى سائل الألومنيوم لتكوين عدد كبير من القطرات الدقيقة، بحيث يتم ترطيب الأكاسيد الموجودة في سائل الألومنيوم وامتصاصها وحلها بواسطة هذه القطرات، مما يؤدي إلى تكوين قطرات جديدة على السطح، وبعد التبريد، تتم إزالة الرغوة. و مادة تذويب لتنظيف الأفران يتكون مادة التذويب المستخدمة في عملية التنقية من أملاح ذات نقاط انصهار منخفضة، وكثافة منخفضة، وتوتر سطحي منخفض، ونشاط عالٍ، وقدرة امتصاص قوية للخبث المؤكسد. عند الاستخدام، ضع أولاً قطعة صغيرة من مادة التذويب في القفص الحديدي، ثم أدخله في قاع فرن الخلط لتحريكه ذهابًا وإيابًا. بعد انتهاء عمل مادة التذويب، أخرج القفص الحديدي واتركه يرتاح لمدة 5 إلى 10 دقائق. قم بإزالة الرغوة السطحية للصب. الـ تغطية التدفق كما يمكن سحبها على السطح حسب الحاجة لتغطيته.
طريقة تنقية سبائك قضبان الألومنيوم
يُعد تنقية الغاز إحدى الطرق الرئيسية لتنقية قضبان الألومنيوم 6061. ويُستخدم في هذه العملية غاز الكلور أو النيتروجين أو خليط من الكلور والنيتروجين.
(1) تنقية غاز الكلور. في السابق، كان غاز الكلور النشط يُستخدم كعامل تنظيف (طريقة الكلورة). في طريقة الكلورة، عندما يتم تمرير غاز الكلور عبر سائل الألومنيوم، تتولد كمية كبيرة من جزيئات AlCl₃ صغيرة بشكل غير عادي، وتختلط الفقاعات بشكل كافٍ في سائل الألومنيوم. يتم امتصاص الهيدروجين المذاب في سائل الألومنيوم وبعض الشوائب الميكانيكية على فقاعات AlCl3، ويتم تصريفها مع صعود فقاعات AlCl3 إلى سطح سائل الألومنيوم. يمكن لغاز الكلور أيضًا كلورة بعض العناصر التي تكون سالبة أكثر من قضبان الألومنيوم 6061. على سبيل المثال، يمكن فصل الكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم وغيرها عن طريق تكوين كلوريدها المقابل بفعل غاز الكلور. ولذلك، تُعد طريقة الكلورة طريقة فعالة جدًا لتنقية الألومنيوم الأولي. تتراوح كمية غاز الكلور بين 500 و700 جرام لكل طن من الألومنيوم. ولكن نظرًا لأن الأكسجين مادة سامة ومكلفة نسبيًا، ولتجنب تلوث الهواء وخفض تكلفة إنتاج سبائك الألومنيوم، تم التخلي تدريجيًا عن طريقة الكلورة في صناعة الألومنيوم الحديثة والتحول إلى طريقة تنقية باستخدام غاز خامل — النيتروجين.
(2) طريقة تنقية النيتروجين. تُعرف أيضًا باسم طريقة التنقية المستمرة الخالية من الدخان، وتستخدم كرات الألومينا (418 مم) كوسيلة ترشيح. يمر غاز N₂ مباشرةً إلى الألومنيوم المنصهر. يتم تغذية سائل الألومنيوم بشكل مستمر إلى فرن التنقية، ويمر عبر طبقة مرشح كرات الألومينا، ويتم شطفه بالنيتروجين، وبالتالي تتم إزالة الشوائب غير المعدنية والهيدروجين المذاب في سائل الألومنيوم، ثم يتم تصريفه بشكل مستمر، بحيث تتوزع فقاعات النيتروجين الدقيقة بالتساوي وتؤدي دور التنقية في سائل الألومنيوم المعالج. لا يسبب النيتروجين أي تلوث للغلاف الجوي ولديه قدرة معالجة وتنقية كبيرة. يمكنه معالجة 200 إلى 600 كجم من سائل الألومنيوم في الدقيقة. يتم تقليل فقدان الألومنيوم الناتج عن عملية التنقية نسبيًا، ولذلك فإنه يستخدم الآن على نطاق واسع. ومع ذلك، على عكس غاز الكلور، فإنه لا يمكنه إزالة الكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم من سائل الألومنيوم.
(3) طريقة تنقية الغاز المختلط. يُستخدم خليط من الكلور والنيتروجين لتنقية سائل الألومنيوم. ويقوم قضيب الألومنيوم 6061 بدور مزدوج، فهو يزيل الهيدروجين والأكاسيد من جهة، ويزيل بعض الشوائب المعدنية (مثل المغنيسيوم) الموجودة في الألومنيوم من جهة أخرى. التركيبة الشائعة هي 90% نيتروجين + 10 % كلور. وهناك أيضًا تركيبة تتكون من 10% كلور + 10% ثاني أكسيد الكربون + 80% نيتروجين. ويُعد هذا التركيب أكثر فعالية، حيث يساعد ثاني أكسيد الكربون على انتشار الكلور والنيتروجين بشكل جيد، كما يمكنه تقصير مدة العملية.
