Очистка жидкого электролитического алюминия имеет большое значение для алюминиевого завода. На алюминиевых литейных заводах применяются более строгие процессы очистки для обеспечения чистоты алюминиевого расплава. В ходе производства, после шести этапов очистки, удаления шлака и дегазации, обеспечивается необходимый эффект очистки расплава.
Температура электролитического раствора алюминия достигает 950 °C; он содержит такие примеси металлов, как кремний, железо, натрия, кальция, фосфора, бора, титана, ванадия и цинка, а также неметаллические включения, такие как оксид алюминия, алюминий, фторид, углерод, карбид алюминия и нитрид алюминия. Когда температура расплава электролитического алюминия в ковше составляет 760–840 °C, содержание газа высокое, а содержание водорода может достигать 0,6 мл (100 г Al) – 1,29 мл/(100 г Al). Наличие газа в расплаве и различных металлических и неметаллических включений может привести к образованию структурных дефектов в слитке, что, в свою очередь, влияет на структурные свойства готовой продукции. Поэтому при производстве слябов из алюминиевого сплава из компонентов расплава электролитического алюминия необходимо проводить плавку алюминиевого сплава.
Очистка жидкого электролитического алюминия
Первое очищение
После предварительной обработки расплава в плавильной печи жидкий электролитический алюминий закачивается в плавильную печь, а порошкообразный устройство для удаления шлака распыляется на поверхность расплава в количестве 0,1%–0,2% от массы расплава, после чего проводится электромагнитное перемешивание в течение 12 минут, а затем оставляется на 20 минут. Удаляют пену с поверхности расплавленного алюминия. Благодаря предварительной обработке расплава удается изначально удалить оксид алюминия, поступивший из электролизной ячейки, а также уменьшить количество шлака на стенках печи.
Второе очищение
После растапливания с удалением шлака и дегазации в плавильной печи, когда шихта полностью расплавится, а температура расплавленного алюминия достигнет 740–760 градусов, проводится электромагнитное перемешивание в течение 10–15 минут, чтобы обеспечить однородность температуры верхней и нижней поверхностей расплавленного алюминия, а также химического состава сплава в печи, после чего расплав вновь очищается от пены. После отбора проб и анализа поверхностной пены, при подтверждении соответствия состава требованиям, для очистки добавляется очищающий агент на основе хлоридных солей, доля рафинирующего агента составляет 0,2%–0,3% от массы расплава, после чего расплав вновь подвергается электромагнитной перемешивании в течение 12–24 минут.
Благодаря электромагнитной перемешивающей силе температура верхней и нижней поверхностей расплавленного алюминия, а также химический состав сплава в печи остаются однородными. При этом расплав может перемещаться под действием электромагнитной перемешивающей силы и полностью контактировать с флюсом, что позволяет улучшить эффект рафинирования. По завершении рафинирования равномерно рассыпьте слой средства для удаления шлака на поверхность расплава. После отстаивания в течение 20 минут удалите пену с поверхности расплава. Поскольку рафинирующий агент на основе хлоридных солей вступает в реакцию с расплавом алюминия с образованием газообразного AlCl₃ (точка кипения — 183 °C), который нерастворим в жидком алюминии и может играть роль в рафинировании с удалением водорода. Таким образом, удаление шлака в плавильной печи также позволяет удалить часть водорода. Благодаря вторичной очистке жидкого электролитического алюминия достигается цель второго удаления шлака и первого дегазирования.
Третье Очистка
При продувке инортным газом и рафинировании в статической печи азот (аргон для высокомагниевых сплавов) равномерно вдувается в расплав через вентилируемые кирпичи в нижней части печи с целью рафинирования расплава; количество вводимого азота составляет 45 л/мин на один вентилируемый кирпич, время рафинирования составляет 30 минут. После завершения рафинирования в расплав всыпают средство для удаления шлака в количестве 0,151 TP3T от массы расплава, дают ему отстояться в течение 20 минут, а затем удаляют поверхностную пену. Очистка и рафинирование инертным газом позволяют одновременно обеспечить удаление шлака и дегидрирование: дегидрирование достигается за счёт парциального давления газа, а удаление шлаковых включений — за счёт адсорбции.
Четвёртая очистка
В процессе онлайн-очистки с дегазированием используется ротационная система дегазации для онлайн-обработки. В качестве очищающего газа используется азот (или газ) с чистотой не менее 99,99%; температура расплава составляет 720–740 ℃; скорость вращения ротора — 180–230 оборотов/мин. Устройство для дегазации в режиме реального времени обеспечивает два аспекта очистки расплава электролитического алюминия:
(1) Удаление водорода: водород поглощается пузырьком за счет разницы парциального давления водорода внутри и снаружи пузырька и удаляется с поверхности расплава алюминиевого сплава с целью удаления водорода.
(2) Удаление шлака: Устройство улавливает шлак с помощью рассеянных пузырьков воздуха и выводит его на поверхность расплава для удаления.
Пятое очищение
На линии по онлайн-фильтрации и удалению шлака применяется двухступенчатая система CFF керамический пенопластовый фильтр пластина для фильтрации, а также Фильтрующий блок CFF оснащена 2 комплектами параллельно расположенных фильтрующих пластин, а производительность составляет 55 т/ч. Фильтрующая пластина представляет собой двухслойную композитную пенокерамическую фильтрующую пластину с плотностью 30/50 ppi: пористость верхней фильтрующей пластины составляет 30 ppi, а нижней — 50 ppi. Верхняя фильтрующая пластина (30 p) с меньшей пористостью задерживает примеси большего размера, а нижняя фильтрующая пластина с большей пористостью (50 ppi) дополнительно улучшает эффект фильтрации, при этом шлаковые включения изолируются в верхней части фильтрующей пластины. Керамико-пенопластовый фильтрующий узел CFF способен эффективно удалять шлаковые включения диаметром более 20 мкм, а эффективность фильтрации может достигать 75%.
Шестое очищение
Перед разливкой в слитки необходимо отфильтровать и удалить шлак. В передней части литьевого отверстия фильтрация и удаление шлака осуществляются с помощью стекловолоконного фильтра с размером ячейки 100 меш. В кристаллизаторе используется специальный фильтрующий мешок для распределения металла, который обеспечивает окончательное удаление шлака и очистку, позволяя удалить алюминиевую расплавленную массу из распределительного желоба и пленку оксида алюминия, образовавшуюся при поступлении в кристаллизатор. После прохождения вышеуказанных шести процессов очистки жидкого электролитического алюминия эффект дегазации и удаления шлака становится очевидным: содержание водорода составляет менее 0,15 мл/100 г А1), проба отбирается для металлографического исследования при низком увеличении, и включений шлака обнаружено не было.
