Дегазация азотом с помощью ротационной дегазационной установки

В современной алюминиевой промышленности от газификации азотом постепенно отказались; в настоящее время в основном используются флюсы в сочетании с азотом.

В качестве очищающего агента используется активный газообразный хлор (метод хлорирования). При применении метода хлорирования при пропускании газообразного хлора через расплав алюминия образуется большое количество пузырьков необычно малого размера, которые полностью перемешиваются с расплавом алюминия. Растворенный в расплавленном алюминии водород и некоторые механические включения адсорбируются на пузырьках AlCl₃ и удаляются по мере подъема пузырьков к поверхности расплавленного алюминия. При введении газообразного хлора некоторые элементы, имеющие более отрицательную электронегативность, чем алюминий, например кальций, натрий, магний и т. д., могут подвергаться хлорированию, в результате чего под действием введенного газообразного хлора они выделяются в виде соответствующих хлоридов. Поэтому метод хлорирования является весьма эффективным способом очистки. Расход газообразного хлора составляет 500–700 г на тонну алюминия. Однако, поскольку газообразный хлор токсичен и дорог, а также с целью предотвращения загрязнения атмосферы и снижения затрат на производство алюминиевых слитков, этот метод постепенно вытесняется в современной алюминиевой промышленности и заменяется методом очистки с использованием инертного газа — азота.

Под инертным газом в данном случае понимается газ, который не вступает в химическую реакцию с расплавленным алюминием, а также с газами и примесями, растворенными в расплавленном алюминии, и не растворяется в самом расплавленном алюминии. Например, дегазация азотом. Расплавленный алюминий непрерывно подается в очистную печь и промывается азотом, благодаря чему из расплавленного алюминия удаляются неметаллические включения и растворенный водород, после чего он непрерывно выгружается, так что мелкие пузырьки азота равномерно распределяются в обработанном расплавленном алюминии. Азот, используемый для дегазация алюминия не загрязняет атмосферу и обладает высокой очистительной способностью. При дегазации азотом можно перерабатывать 200–600 кг расплавленного алюминия в минуту, при этом потери алюминия в процессе очистки относительно невелики, поэтому этот метод широко применяется.

Содержание

Дегазация азотом

Во-первых, после вдувания азота в расплав образуется большое количество азотных пузырьков. На границе раздела между пузырьком и расплавленным металлом вначале в пузырьке находится только азот, но под действием давления водород из расплава проникает в азотный пузырь, и пузырь, содержащий водород, поднимается к поверхности расплава под действием плавучести. Выходя в атмосферу, он тем самым удаляет водород из металла. Чтобы обеспечить полное удаление газа, вдуваемые пузырьки азота во время работы должны подниматься медленно, а площадь контакта между пузырьками и металлом должна быть как можно больше. По этой причине объем вдуваемых пузырьков должен быть как можно меньше. Это позволит удалить значительное количество газа. Вдуваемый азот должен быть, во-первых, очень чистым и свободным от примесей других газов; во-вторых, он должен содержать минимальное количество воды. При использовании азота для рафинирования скорость дегазации низкая, удалить газ из металла невозможно, а эффект очистки от неметаллических примесей очень незначительный. Обычно вместе с азотом используют флюсы, что повышает эффективность дегазации

Из-за большой площади аэрации в печи для плавки алюминия равномерное распределение газа затруднено, пузырьки поднимаются слишком быстро, а использование большого количества флюса приводит к ухудшению условий труда и негативным последствиям для окружающей среды. В процессе переливки очищенного расплава алюминия вследствие быстрого разрушения расплава образуется оксидная пленка, что повышает вероятность попадания шлаковых включений в слиток. Поэтому в последние годы в технологии непрерывного литья алюминия и алюминиевых сплавов появилась технология очистки расплава, сочетающая фильтрацию и продувку воздухом за пределами печи. Очищенный расплав алюминия можно отливать.