Очистка алюминия в печи, рафинирование алюминия с использованием флюса

Очистка алюминия в печи является одним из методов очистки алюминия и алюминиевых сплавов; другим методом является внешняя очистка. В настоящее время в Китае широко применяются методы очистки с использованием смеси газов и флюса, а также фильтрация и очистка с помощью керамических пенофильтров. Некоторые крупные алюминиеперерабатывающие заводы также внедрили устройства для онлайн-дегазации и фильтрации с целью дальнейшего повышения качества расплава.

Очистка алюминия в печи

Очистка от азота: азот обладает химической инертностью, не вступает в реакцию с расплавленным алюминием и другими растворенными газами при температуре рафинирования, а также не растворяется в алюминиевом расплаве. Введение азота в жидкий алюминий позволяет образовывать большое количество пузырьков. В этих азотных пузырьках парциальное давление водорода равно нулю, поэтому водород из расплава диффундирует в пузырьки, тем самым удаляя газ из расплава. В процессе всплывания пузырьков включения прилипают к поверхности пузырьков под действием поверхностного натяжения при соприкосновении с ними, и в конечном итоге пузырьки уносят включения на поверхность шлака. Как видно, вместе с газом удаляются и включения. При азотной дегазации температура рафинирования должна поддерживаться в пределах 690–710. Если температура слишком высока, азот может вступить в реакцию с алюминием. Давление азота поддерживается в диапазоне 10–15 кПа.

Очистка азотом не подходит для магниевых сплавов, поскольку при температуре рафинирования может образовываться MgN₂, что влияет на состав сплава, а дегазирующий эффект азота не является полным.

Очистка с помощью хлора: хлор нерастворим в расплаве алюминиевого сплава, но может образовывать с алюминием хлорид алюминия. Хлор также может вступать в реакцию с водородом, содержащимся в сплаве, с образованием летучего хлористого водорода. Часть газообразного хлора также выделяется в газообразном состоянии. Эти газы поднимаются из жидкого алюминия в виде пузырьков, что обеспечивает эффективное удаление газа и шлака. Однако хлор токсичен, вреден для здоровья человека и вызывает сильную коррозию окружающего оборудования. Поэтому необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и использовать средства защиты.

Очистка смешанных газов: эффективность очистки от азота низкая, а газообразный хлор наносит вред окружающей среде и оборудованию, поэтому в настоящее время для повышения эффективности очистки и снижения вредного воздействия часто применяется очистка смешанного газа. В составе смеси присутствуют два газа: азот и хлор.

Очистка флюса: очистка флюсом в основном достигается за счет адсорбции и растворения с помощью оксидных включений в флюсе. Обычно в качестве рафинирующего агента используется препарат на основе хлорида, в который добавляют фторид, например CaF₂, для поглощения и растворения Al₂O₃, что позволяет добиться максимального эффекта очистки.

Во время рафинирования температуру жидкого алюминия следует довести до значения на 20–30 ℃ выше температуры разливки. Флюс распределяют по поверхности расплавленного алюминиевого сплава. Поскольку плотность флюса, используемого в алюминиевом сплаве, меньше плотности жидкого алюминия, он всплывает на его поверхность. Перемешивайте в течение 5–10 минут, затем дайте отстояться 5–10 минут, после чего удалите шлак с поверхности сплава, посыпьте его покрывающим веществом и только после этого произведите разливку после очистки.