تنقية الألومنيوم المنصهر، تكرير الألومنيوم المنصهر

يتمثل الغرض من تنقية الألومنيوم المنصهر في إزالة الغازات (بشكل رئيسي الهيدروجين) والشوائب الصلبة (بشكل رئيسي الألومينا) الموجودة في سائل الألومنيوم. يتطلب تنقية الألومنيوم المنصهر استخدام مواد قادرة على فصل أكسيد الألومنيوم عن المعدن المنصهر ودفع الهيدروجين إلى حوض الصهر، دون أن تذوب في الألومنيوم المنصهر نفسه. وتسمى هذه المادة «مذيبًا»، ومعظمها يكون في صورة صلبة أو غازية.

وفقًا لوظائفه، يمكن تصنيف مادة التلحيم الصلبة إلى: تغطية التدفق لمنع أكسدة الألومنيوم المنصهر وامتصاصه للغازات؛; جهاز إزالة الخبث التي تعمل على فصل الأكسجين عن الألومنيوم المنصهر ليشكل طبقة عائمة؛ و تدفق إزالة الغازات الذي يعمل على طرد الهيدروجين فائق التشبع المذاب في الألومنيوم المنصهر. كما أن مادة الصهر المستخدمة في صهر سبيكة الألومنيوم والمغنيسيوم تؤدي وظيفة منع تبخر المغنيسيوم من سائل الألومنيوم. ومع ذلك، في صهر الألومنيوم النقي، لا يُستخدم مادة التغطية عادةً، لأن طبقة الأكسيد الموجودة على سطح حوض الصهر تتمتع بقدرة عزل أفضل، مما يمنع سائل الألومنيوم في حوض الصهر من الاستمرار في الأكسدة والتبخر دون الحاجة إلى تقليب عنيف.

تنقية الألومنيوم المنصهر

تختلف متطلبات تنقية المعدن المنصهر عمومًا باختلاف أنواع السبائك واستخداماتها. وبشكل عام، يُشترط أن يكون محتوى الهيدروجين أقل من 0.15 سم³/100 غرام من الألومنيوم، أما بالنسبة لبعض المواد الفضائية ذات الأغراض الخاصة، فيجب ألا يتجاوز 0.1 سم³/100 غرام من الألومنيوم. ونظرًا لأن الكشف عن الشوائب غير المعدنية لا يمكن قياسه كمياً بدقة، فمن الصعب وضع متطلبات كمية؛ وعادةً ما يتم التحكم في نسبة الصوديوم في نطاق 5/10^6.

ونظراً لأن مادة الألومنيوم نفسها تحتوي على شوائب معينة وتتعرض للتلوث أثناء عملية الصهر، فإنه يتعين تنقيتها للحصول على سائل ألومنيوم نقي وتوفير مادة ألومنيوم مصهورة مطابقة للمواصفات من أجل المراحل التالية من المعالجة. ونظرًا لأن الشوائب وشوائب الخبث منتشرة في الألومنيوم المنصهر، يجب أن تغطي إجراءات تنقية الألومنيوم المنصهر جميع أجزاء الألومنيوم المنصهر في الفرن دون ترك أي زوايا ميتة، حتى يمكن إزالة الخبث والشوائب بشكل أكثر شمولًا. وتتمثل الطريقة في أنه عندما يصل الألومنيوم المنصهر إلى درجة حرارة معينة وتكون اللزوجة منخفضة، وبمساعدة مادة مساعدة على الصهر، فإن شوائب الخبث ستطفو أو تغوص من المادة المنصهرة وتنفصل عن المعدن.

نظرًا لاستمرار عملية الأكسدة وامتصاص الألومنيوم بعد الصهر، مما يتسبب في تلوث ثانوي، ينبغي تحديد موعد معالجة التنقية قبل عمليات الصب والدرفلة، ومن الأفضل البدء في عمليات الصب والدرفلة فور الانتهاء من معالجة التنقية. ولهذا السبب، يجب ألا تقتصر معالجة التنقية على تحقيق الشمولية فحسب، بل يجب أن تفي أيضًا بمتطلبات التوقيت المناسب.

تنقية الألومنيوم المنصهر

من أجل تحقيق هدف تنقية سائل الألومنيوم، من الضروري أولاً وقبل كل شيء تقليل دخول الملوثات إلى الفرن إلى أدنى حد ممكن. فلا يمكن اعتبار أن أي شوائب يمكن “حرقها” طالما أنها تدخل الفرن دون أن تترك أثراً، أو تتحول إلى رماد يطفو على سطح السائل، أو تغوص في قاع الفرن وتختلط مع الألومنيوم. فصل السائل. يجب الحفاظ على “نظافة” مادة الألومنيوم نفسها وجميع المواد التي تتلامس مع الألومنيوم المنصهر.

ويعني مصطلح “جاف” أن قوالب الألومنيوم والمواد الخردة يجب تخزينها في أماكن مغلقة، بعيدًا عن الرطوبة، مع التأكد من أن الطوب والمواد المقاومة للحرارة والمواد المساعدة على الصهر وأدوات التشغيل المستخدمة في بناء الفرن قد جُففت تمامًا.

ما يُسمى بـ“التنظيف” هو إزالة الأجزاء المعدنية العالقة في مادة الألومنيوم مسبقًا لمنعها من دخول الفرن، كما يجب معالجة التكتلات الملتصقة بقاع الفرن وجدرانه في الوقت المناسب. يجب تصريف سائل الألومنيوم المتبقي من الدورة الحرارية السابقة وتركيبة هذه الدورة، واتخاذ التدابير اللازمة لغسل الفرن إذا لزم الأمر. لا يمكن التحكم في محتوى الرطوبة في الهواء بشكل عام، لذا غالبًا ما يتبين أن جودة الألومنيوم المنتج في المواسم الرطبة تكون رديئة. وفي المناطق التي ترتفع فيها مستويات المياه الجوفية، يُلاحظ أيضًا أن نفايات الفقاعات الناتجة عن مواد الألومنيوم تزداد مع كل مدّ، مما يقلل من إنتاجية المنتجات النهائية.