Алюминий, используемый в промышленных целях, получают из двух источников: либо в виде чистого алюминия, извлеченного из глинозема (так называемый первичный алюминий), либо в виде металла, полученного в результате переработки лома различного происхождения (так называемый вторичный алюминий). В обоих случаях перед использованием в производственных целях металл необходимо подвергнуть рафинированию.
Оксиды образуют накипь, водород растворяется в металле, а его растворимость увеличивается с ростом температуры. Если не удалить растворенный газ, он при остывании вызовет появление трещин в готовом изделии. Еще одна серьезная проблема заключается в том, что примеси должны быть полностью удалены из расплава или, по крайней мере, доведены до заранее установленного очень низкого уровня.
В промышленности по производству алюминия и алюминиевых сплавов широко распространена практика пропускания хлора через расплавленный металл с целью удаления растворенного газа и дальнейшего очищения металла от пор, оксидных включений и других примесей. При этом методе, называемом флюсованием или дегазацией, обычно используется хлор полной концентрации, то есть концентрации 100%. Для дегазации алюминия также можно использовать азот.
Процесс контактирования алюминия с реактивными хлорсодержащими парами обычно называют хлорированием алюминия. В ходе этого процесса из алюминия удаляются примеси металлов и водород. Магний и натрий превращаются в хлориды, благодаря чему их можно удалить с поверхности расплавленного металла в виде алюминиевого шлака.
Как правило, очистка алюминия осуществляется путем вдувания газообразного хлора в расплавленный металл. Между расплавленным металлом и хлором происходит химическая реакция с образованием хлорида, который поднимается на поверхность металла в виде пены, состоящей из хлорида металла, уловленных частиц алюминия и оксида алюминия. Одним из недостатков этого метода является низкая эффективность использования хлора. Кроме того, в процессе обработки из расплавленной ванны теряется значительное количество алюминия в виде хлорида алюминия.
Чрезмерное количество используемого хлора вызывает две проблемы. Часть хлора теряется в виде хлорида алюминия. При контакте с атмосферной влагой происходит гидролиз, в результате чего образуются соляная кислота и очень мелкие частицы гидроксида или оксида алюминия. Эти два фактора в совокупности создают огромную проблему загрязнения воздуха. Хотя кислоту можно достаточно эффективно удалить в выпускном отверстии с помощью подходящей системы водяной промывки, пыль оксида алюминия имеет очень мелкие частицы — менее 2 микрон, — поэтому её трудно удалить. Во-вторых, газообразный хлор теряется из расплава и может быть удалён из дымовых газов только с помощью какой-либо реакционной системы.
Метод рафинирования металла
Компания AdTech предлагает усовершенствованные методы рафинирования алюминиевого металла, в том числе рафинирование с использованием флюса и онлайн-дегазацию.
Очистка флюса
AdTech гранулированный флюс в основном используется для удаления водорода и плавающего оксидного шлака из расплавленного алюминия, что позволяет повысить чистоту расплава, и выполняет функцию шлакоотделителя. В процессе рафинирования рафинирующий агент способствует уменьшению образования дыма и пыли, снижению потерь при сжигании, а также является экологически безопасным и экономичным.
Струя равномерно погружается в расплавленный алюминий под действием газа-носителя (N₂ или Ar). В результате физико-химических изменений в расплавленном алюминии образуются бесчисленные мелкие пузырьки, которые полностью соприкасаются с расплавом и отделяют [H] и другие вредные газы, содержащиеся в расплаве. В то же время некоторые вещества, входящие в состав рафинирующего агента, способны прочно адсорбировать оксиды и взвешенные частицы в расплаве, растворять их и прилипать к пузырькам. По мере подъёма пузырька он выносится на поверхность расплавленного алюминия, что позволяет достичь целей очистки, таких как дегазация и удаление шлака.
Метод онлайн-дегазации
Этот онлайновая установка дегазации В качестве дегазирующего агента используется азот, который не загрязняет окружающую среду и не вступает в реакцию с расплавленным алюминием. Растворенный в расплаве водород диффундирует в поднимающиеся пузырьки газа-флюса и транспортируется к поверхности расплава.
Оксиды и другие неметаллические включения удаляются в основном методом флотации, поскольку мелкие инертные пузырьки прилипают к оксидам и затем всплывают на поверхность расплавленного алюминия. Принципы, действующие при удалении водорода, применимы и к удалению оксидов.
Пузырьки инертного газа имеют меньший размер, а время пребывания в расплаве — большее. Это обеспечивает большую площадь контакта между пузырьками инертного газа и расплавом, что, в свою очередь, гарантирует более высокий коэффициент массопереноса по сравнению с диффузионным слоем.
