Технологии удаления щелочных металлов из расплава алюминиевых сплавов можно разделить на три типа: технологии удаления щелочных металлов до печи, технологии удаления щелочных металлов в печи и технологии удаления щелочных металлов после печи. В производстве можно выбрать одну из технологий удаления щелочи или их комбинацию в зависимости от производимых марок сплава, чтобы обеспечить контроль содержания щелочных металлов в расплаве. Поскольку натрий является основным опасным элементом из числа щелочных металлов, эффективность удаления щелочи из алюминия в основном определяется изменением содержания натрия. Как правило, после очистки расплава алюминиевого сплава содержание щелочного металла натрия должно поддерживаться на уровне не более 5 ppm.
Технология удаления щелочных металлов
Технология удаления щелочи перед печью
Технология предварительной очистки печи для расплава электролитического алюминия заключается в использовании автономного оборудования, установленного за пределами печи, для удаления щелочи до того, как расплав электролитического алюминия поступит в печь.
Оборудование для переработки, выпускаемое некоторыми зарубежными компаниями, использует эту технологию и широко применяется за рубежом. Оборудование состоит из основания для контейнера с расплавленным алюминием, системы подачи фторида алюминия, роторной системы и системы пылеудаления. Процесс удаления щелочи заключается в транспортировке специального мешка для расплавленного алюминия, имеющего открывающийся и герметичный верх, к основанию оборудования и открытии верхней крышки мешка. Крышка ковша с роторной системой на оборудовании для удаления щелочи закрывает ковш с расплавленным алюминием. Роторная система использует аргон в качестве передающей среды для распыления фторида алюминия в ковш с расплавленным алюминием, обеспечивая его равномерное распределение в расплаве. Это воздействует на поверхность расплавленного алюминия. В результате химической реакции металлы натрия, лития, калия и кальция выводятся на поверхность расплава. Когда расплав алюминия, очищенный от щелочи, закачивается в печь, жидкий электролитический алюминий выдавливается давлением из области вблизи дна ковша, и при каждом цикле часть жидкого алюминия остается в ковше, благодаря чему алюминий плавает в ковше. Шлак, находящийся на поверхности расплава, не попадает в печь.
Технология удаления щелочи непосредственно в печи
В процессе плавки и литья алюминия для удаления щелочного металла из алюминиевого расплава можно использовать следующий метод: применение очищающий агент в печи-удерживателе для очистки расплава.
Однако в процессе использования хлора или фторида из расплава алюминия будет выделяться газообразный хлор, а также хлор и фтористый водород, образующиеся в результате реакции с щелочными металлами, и гексахлорэтан и четыреххлористый углерод, испаряющиеся при нагревании. Образующиеся газы наносят серьёзный ущерб футеровке печи и сокращают срок её службы.
Во-вторых, это создаст риск развития профессиональных заболеваний у производственных работников, что может привести к таким заболеваниям, как хронический флюороз, трахеобронхит, пневмония или отек лёгких.
Наконец, процесс очистки расплава в печи не может гарантировать полный контакт очищающего газа или очищающего агента с алюминиевым расплавом, а эффективность очистки расплава алюминиевого сплава от щелочей весьма ограничена.
Основная задача очистки печи заключается в удалении водорода и шлака из печи. В ходе этих процессов очистки, если рафинирующий агент содержит хлорид, можно добиться определенного эффекта удаления щелочи.
После применения технологии удаления щелочи из печи
Очистка после печи, то есть технология онлайн-очистки алюминиевого расплава. Данная технология предусматривает использование устройства для онлайн-дегазации с целью очистки алюминиевого расплава после его выхода из печи и перед разливкой. Для удаления щелочи в очищенный газ добавляется хлор. Основной принцип удаления щелочи заключается в распылении с помощью сопла высокого давления смеси азота и хлора или смеси аргона и хлора на дно алюминиевой расплавленной массы в оборудовании, в результате чего в процессе образуются мелкие пузырьки. При полном контакте с алюминиевой расплавленной массой происходит химическая реакция, в ходе которой удаляются натрий, литий и кальций из плазмы.
