Метод пузырьковой флотации подразделяется на метод однотрубной подачи воздуха, метод многоотверстной подачи воздуха, метод фиксированной подачи воздуха и метод ротационной подачи воздуха.
Метод однотрубной продувки воздухом является одним из ранних способов очистки алюминиевого расплава с помощью продувки воздухом. Благодаря простоте оборудования и удобству эксплуатации он обычно применяется на микро- и малых предприятиях по литью алюминиевых сплавов. Однако при этом методе из-за большого внутреннего диаметра вдувной трубы в расплаве алюминия образуются крупные пузыри, что приводит к сильному разбрызгиванию расплава и снижает эффективность удаления водорода. С целью улучшения эффекта рафинирования на основе однотрубной технологии был разработан процесс рафинирования с использованием рафинирующей головки с микроотверстиями, что значительно увеличило площадь контакта газа с жидкостью, а снижение скорости всплытия пузырьков увеличило время контакта газа с жидкостью.
Наиболее типичным методом фиксированной инъекции является метод MINT, разработанный компанией «United Aluminum Corporation of America», в котором для удаления водорода используются вихри, образующиеся при прохождении расплава сплава через конус, а также мелкие пузырьки, образующиеся в результате относительного удара инертного газа под высоким давлением. При полном прохождении расплавленного алюминия через конус время контакта с газом позволяет достичь скорости дегазации около 50%.
Эффект ротационного впрыска процесс переработки по содержанию газа в алюминиевом сплаве 7075. Результаты показывают, что среди различных факторов, влияющих на процесс роторной инъекции, наибольшее влияние оказывает скорость вращения ротора, за которой следуют расход газа и время выдержки, а наименьшее влияние — время рафинирования. Скорость очистки и дегазации при использовании традиционного C2Cl6 составляет 34,51 TP3T, тогда как дегазационная способность метода роторного впрыска достигает 701 TP3T. Оба метода применяются в комбинации при рафинировании. Скорость дегазации составляет 781 TP3T, а механические свойства сплава после очистки по трем технологическим процессам соответственно повышаются.
Для устранения недостатка, заключающегося в том, что пузырьки, содержащие примеси и поднимающиеся к поверхности расплава, вновь втягиваются в расплав под действием перемешивающего эффекта метода ротационной инжекции, в данной конструкции в полной мере используются преимущества мелких пузырьков, образующихся при ротационной инжекции, а статор и ротор спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать вращение и сдвиг пузырьков. Принцип работы устройства очистки жидкого алюминиевого сплава с помощью вращающейся импульсной струи, а также моделирование с использованием воды доказывают, что оно способно генерировать однородные мелкие пузырьки, при этом степень перемешивания значительно снижается по сравнению с методом вращающейся инжекции. Метод непрерывного впуска воздуха под постоянным давлением, используемый в традиционной очистке с ротационной инжекцией, заменен на импульсный впуск воздуха, что позволяет получать более мелкие пузырьки и повышает эффективность дегазации и очистки.
Исследования метода очистки с помощью вращающейся струи в основном касаются проектирования и изготовления сопла, а также формы и размеров образующегося пузыря. Типичные зарубежные процессы очистки с помощью вращающейся струи в основном включают метод SNIF компании Union Carbide Corporation (США), метод PAL компании Petrotech, метод ALPUR французской компании Pisigne и метод RDU компании United Aluminum Corporation (Великобритания). Конструкция сопел и процесс очистки у этих методов имеют свои особенности, однако все они страдают недостатками в виде сложной конструкции и сложности изготовления; кроме того, за исключением метода ALPUR, они могут вызывать сильное кипение на поверхности жидкости.
Как видно, исходя из конструкции сопла и параметров пузырьков, используемых в методе пузырьковой флотации, исследования эффективности дегазации при рафинировании жидкого алюминия проводились достаточно глубоко и позволили удовлетворить производственные потребности. Однако в реальных производственных условиях, с целью снижения себестоимости продукции, требуется лишь такое содержание газа, которое соответствует требованиям к конечной продукции, что обусловливает необходимость тщательного контроля соотношения между всасыванием расплава и дегазацией.
