Metode penyaringan untuk aluminium cair didasarkan pada prinsip bahwa kotoran fase kaya besi dalam logam cair paduan aluminium akan terpisah pada suhu yang lebih rendah dan waktu penahanan yang lebih lama, serta penyaringan mekanis digunakan untuk menghilangkan material fase kaya besi yang telah menggumpal. Metode penyaringan untuk menghilangkan besi umumnya dilakukan selama proses pengecoran logam cair. Metode ini tidak hanya dapat menghilangkan zat-zat fase yang kaya besi berukuran besar, tetapi juga dapat menghilangkan inklusi berukuran besar lainnya dalam logam cair aluminium dan paduan aluminium. Metode penyaringan untuk aluminium cair biasanya menggunakan filter busa keramik.
Proses produksi paduan aluminium sekunder dapat dibagi menjadi tiga tahap: pra-perlakuan, peleburan (termasuk pemurnian), dan pengecoran ingot. Proses peleburan dilakukan dengan memasukkan aluminium bekas ke dalam tungku peleburan dan memanaskannya hingga meleleh menjadi cair. Setelah proses pembuangan terak, pengukuran suhu, pemeriksaan komposisi, dan proses lainnya, campuran tersebut dipindahkan ke tungku pemurnian, di mana unsur-unsur seperti silikon dan tembaga ditambahkan, serta proses penghilangan gas, pembuangan terak, dan pemurnian dilakukan. Unsur-unsur logam berbahaya dalam lelehan aluminium sekunder terutama meliputi Fe, Mg, Zn, Pb, dan lain-lain, serta diperlukan metode penghilangan yang berbeda untuk setiap unsur logam berbahaya tersebut.
Besi merupakan kontaminan umum dalam produksi aluminium daur ulang, yang berdampak sangat merugikan terhadap kualitas dan kinerja aluminium serta paduan aluminium. Oleh karena itu, selain melakukan pretreatment terhadap aluminium bekas untuk menghilangkan besi, inklusi besi harus dihilangkan sebanyak mungkin selama proses peleburan guna mencegah agar besi tersebut tidak larut sedikit pun dalam cairan aluminium dan paduan aluminium. Umumnya, metode-metode berikut ini digunakan untuk menghilangkan inklusi besi.
Metode penghilangan mangan dan besi
Mangan dapat secara efektif membentuk senyawa fase yang kaya besi dan memiliki titik leleh tinggi dalam larutan paduan aluminium, serta mengendap di dasar tungku untuk mencapai tujuan penghilangan besi. Jumlah mangan yang digunakan untuk menghilangkan 1 kg besi adalah 6,7–8,3 kg, dan mangan dapat mengubah fase Al9Fe2Si2 yang tersisa—yang berbentuk serpihan kasar, keras, dan rapuh—menjadi fase AlSiMnFe berbentuk serpihan, sehingga mengurangi dampak merugikan dari besi. Namun, metode penambahan mangan untuk menghilangkan besi akan meningkatkan kandungan mangan pada paduan aluminium. Paduan aluminium dengan kandungan mangan terbatas sebaiknya tidak digunakan, dan biaya metode penambahan mangan untuk menghilangkan besi ini lebih tinggi.
Metode penambahan berilium
Beryllium bereaksi dengan fase Al9Fe2Si2 dalam lelehan paduan aluminium, sehingga mengurangi dampak merugikan dari besi. Penambahan 0,05%—0,1% berilium ke dalam lelehan aluminium dan paduan aluminium dapat mendorong transformasi fase Al9Fe2Si2 yang kasar dan berbentuk serpihan menjadi fase Al5BeFeSi berbentuk titik, yang secara nyata menghilangkan kerapuhan paduan aluminium. Namun, harga berilium relatif tinggi, dan uap berilium bersifat beracun, berbahaya bagi tubuh manusia, serta mencemari lingkungan kerja. Oleh karena itu, metode penambahan berilium ke dalam besi harus dilakukan dengan hati-hati.
Metode pengendapan untuk penghilangan besi
Metode penghilangan besi melalui sedimentasi merupakan hasil interaksi komprehensif dari paduan induk multi-unsur yang dibuat dari empat zat, yaitu Mn, Cr, Ni, dan Zr, yang berinteraksi dengan senyawa kasar kaya besi dalam lelehan paduan aluminium untuk membentuk senyawa multi-unsur baru yang kaya besi. Senyawa multi-elemen yang kaya besi tersebut secara bertahap tumbuh seiring dengan penurunan suhu. Ketika pertumbuhannya sudah cukup untuk mengatasi resistansi pengendapan, senyawa tersebut akan mengendap, sehingga menghilangkan besi. Ketika jumlah Mn, Cr, Ni, dan Zr masing-masing sebesar 2,0%, 0,8%, 1,2%, dan 0,6% masing-masing, kandungan besi dalam lelehan aluminium dan paduan aluminium yang diolah dengan metode penghilangan besi melalui sedimentasi dapat dikurangi dari 1% menjadi 0,2%. Mangan memainkan peran utama dalam penghilangan besi pada metode sedimentasi. Meskipun kromium tidak seefektif mangan dalam menghilangkan besi, kromium memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap oksidasi dan pembakaran. Tujuan utama penambahan nikel adalah untuk mengurangi kerapuhan yang disebabkan oleh residu mangan dan kromium. Selain berperan dalam menghilangkan besi, penambahan zirkonium juga berfungsi untuk memperhalus butiran.
Metode penyaringan untuk aluminium cair
Metode penyaringan besi biasanya menggunakan filter keramik berbusa. Filter busa keramik memiliki keunggulan berupa kekuatan tinggi, ketahanan terhadap erosi, daya serap yang kuat, serta kemampuan yang efektif dalam menghilangkan inklusi-inklusi mikroskopis dalam cairan aluminium. Filter ini dipasang di dalam kotak filter untuk penyaringan kotoran pada cairan paduan aluminium, guna memenuhi kebutuhan produksi komponen presisi dari paduan aluminium dengan nilai tambah tinggi dan kinerja teknologi tinggi untuk industri penerbangan, transportasi, serta sektor lainnya.
Metode pemisahan besi secara langsung melalui peleburan
Metode penghilangan besi secara langsung melalui peleburan telah banyak digunakan dalam industri aluminium sekunder karena biayanya yang rendah dan pengoperasiannya yang sederhana. Metode ini secara singkat dijelaskan sebagai berikut:
(1) Kendalikan suhu leleh dengan ketat; manfaatkan perbedaan titik leleh antara aluminium dan besi untuk melelehkan aluminium, sehingga besi dan kotoran logam lain yang memiliki titik leleh tinggi akan mengendap di dasar tungku guna menghilangkan besi tersebut. Tungku putar miring dapat secara efisien mengolah berbagai limbah aluminium dalam proses peleburan.
(2) Selama proses peleburan, serpihan besi harus dibuang sebelum setiap proses pengadukan, dan besi yang tercampur dalam terak aluminium harus dikeluarkan saat proses pembuangan terak.
(3) Sesuai dengan kondisi aktual peralatan dan teknologi peleburan yang dipilih, pada prinsipnya, terak dan besi yang menempel di dasar tungku harus dikeluarkan setiap kali satu batch limbah aluminium dilebur.
(4) Ketika sebuah perusahaan aluminium sekunder menggunakan kombinasi tungku peleburan dan tungku penampung untuk produksi, setelah setiap proses peleburan selesai, aluminium cair di dalam tungku dikirim untuk diproses guna menghilangkan kandungan besi dalam keadaan panas.
(5) Menggunakan metode peleburan cepat dan penuangan aluminium pada suhu rendah. Selama proses peleburan, skrap aluminium daur ulang dilebur dengan cepat di bawah perlindungan pelarut, dan seluruh proses peleburan memakan waktu sekitar 2–3 jam. Saat skrap aluminium daur ulang telah meleleh, suhu cairan peleburan mencapai sekitar 650°C. Pada suhu ini, kelarutan besi dalam lelehan aluminium dan paduan aluminium sangat kecil. Pada saat ini, besi yang terkandung dalam skrap aluminium daur ulang tetap berada di dalam terak dan terpisah bersama terak tersebut.
