إزالة الغازات النيتروجينية من الألومنيوم وتكرير الألومنيوم باستخدام مادة التذويب

يُستخدم إزالة غازات النيتروجين من الألومنيوم في عملية تكرير الألومنيوم بالنفخ بالغاز، وتتميز هذه العملية بسهولة التشغيل، وحماية البيئة، والسلامة، والتكلفة المنخفضة، إلا أن فعالية التكرير تتأثر بدرجة نقاء الغاز الخامل نفسه. بشكل عام، تحتوي الغازات الخاملة دائمًا على كمية معينة من الرطوبة والأكسجين حتى في حالة اتخاذ إجراءات تنقية صارمة. وبعد نفخ هذا الغاز في الألومنيوم المنصهر، تتشكل طبقة أكسيد رقيقة وكثيفة على سطح الفقاعة المنفوخة، مما يمنع الهيدروجين الموجود في المادة المنصهرة من دخول الفقاعة، وهو ما يقلل بشكل كبير من معدل إطلاق الغازات. وعندما تكون هناك كمية معينة من مواد تدفق لإزالة الغازات من الألومنيوم عند إدخال الألومنيوم أثناء عملية إزالة غازات النيتروجين، يكون سطح الفقاعة محاطًا بطبقة من مادة التذويب المنصهرة، والتي لا تقتصر على منع الرطوبة والأكسجين الموجودين في الفقاعة من ملامسة الألومنيوم المنصهر فحسب، بل تمنع أيضًا تكوّن طبقة أكسيد عليها. علاوة على ذلك، حتى في حالة تكوّن أكاسيد، فإنها ستُمتص في المادة المنصهرة، مما يؤدي إلى تحسين فعالية عملية التكرير بشكل فعّال.

إزالة غازات النيتروجين من الألومنيوم

أثبتت تجارب عديدة أن القدرة على إزالة الهيدروجين ترتبط ارتباطًا مباشرًا بسطح الفقاعة، وسماكة الطبقة الحدودية الفعالة، والضغط الجزئي للهيدروجين داخل الفقاعة، ومعامل انتشار الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر والفقاعة. وعندما يتم تقليب الألومنيوم المنصهر بقوة، ينخفض سمك الطبقة الحدودية وتزداد مساحة سطح تشتت الفقاعات، مما يساعد على الانتشار، ويكون تأثير إزالة الهيدروجين جيدًا. بالإضافة إلى ذلك، كلما انخفض محتوى بخار الماء في الغاز، انخفض الضغط الجزئي للهيدروجين داخل الفقاعة، وتحسن تأثير إزالة الهيدروجين.

أجرى أحدهم تجربة مقارنة حول تأثيرات إزالة الغازات من الألومنيوم باستخدام النيتروجين النقي، مقارنةً بالتكرير عن طريق النفخ المختلط بالنيتروجين النقي والمواد المساعدة. وكانت مدة التكرير في كلتا الحالتين 12 دقيقة. وبلغت نسبة الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر قبل التكرير 0.41 مل/100 غرام من المعدن. وبعد التكرير باستخدام النيتروجين النقي، يبلغ محتوى الهيدروجين في المعدن المنصهر 0.29 مل/100 غرام من المعدن، في حين يبلغ محتوى الهيدروجين في المعدن المنصهر بعد التكرير باستخدام مزيج من النيتروجين ومواد التذويب 0.06 مل/100 غرام من المعدن فقط. يبلغ معدل إزالة الهيدروجين في الحالة الأولى 29% فقط، بينما يبلغ 85% في الحالة الثانية.