Расплав электролитического алюминия содержит большое количество газа и примесей. Учитывая указанные выше характеристики состава, необходимо усилить процесс рафинирования расплава. В процессе рафинирования алюминия обычно используются рафинирующие добавки и продувка азотом, качество очищающий агент и необходимо обеспечить подачу азота. В процессе производства используются высококачественный рафинирующий агент и азот высокой чистоты, при этом проводится два этапа рафинирования при температуре 730–750 °C. Количество рафинирующего агента, используемого при первом рафинировании, составляет 2,5 кг/т-A, а время рафинирования — 25–30 мин; после рафинирования шлак удаляется, добавляется магний и подкидывается топливо. Дозировка рафинирующего агента при втором рафинировании составляет 1,5 кг/т, а время рафинирования — 15–20 мин. После завершения второго этапа рафинирования алюминия, удаления шлака, отбора проб и проведения анализа, а также после подтверждения соответствия состава требованиям, на печь насыпают слой покрывающего агента и оставляют в печи на 30 минут.
Поскольку температура плавления покрывающего вещества ниже, чем у расплавленного алюминия, его плотность меньше, чем у расплава, а также оно обладает хорошими смачивающими свойствами. На поверхности расплава образуется сплошная жидкая защитная пленка, отделяющая расплав в печи от воздуха. Как правило, кислород или водяной пар не могут или редко могут проникать через покрывающий слой для вступления в реакцию с жидким алюминием, а атомы водорода, растворённые в электролите, благодаря своему малому радиусу могут проникать через покрывающий слой и улетучиваться.
При использовании метода газовой адсорбционной рафинации эффективность процесса зависит не только от чистоты азота в рафинирующем агенте, но и от технологии проведения рафинации. Это связано с тем, что рафинация с продувкой основана на диффузионном дегазировании под действием парциального давления и флотационном удалении шлака. Рафинирующий эффект наблюдается только в той зоне, где происходит тесный контакт рафинирующего газа с порошком. Операторы должны строго соблюдать технологический режим и обеспечивать равномерное перемещение рафинирующего устройства по четырём углам плавильной печи вдоль её дна, с тем чтобы весь расплавленный алюминий полностью контактировал с рафинирующим агентом и азотом, не оставляя «мёртвых зон».
Эффективность очистки газа в большей степени зависит от степени дисперсии газа и размера пузырьков. Чем меньше размер пузырьков, тем лучше эффект дегазации. Дело в том, что чем меньше пузырьки, тем больше их количество при одинаковом объёме газа, тем больше площадь поверхности; при этом скорость подъёма снижается, а время контакта с расплавом увеличивается. При использовании обычного Т-образного дегазатора диаметр пузырьков составляет около 10 мм, и эффект очень хороший; если в качестве дегазатора используется стальная труба диаметром 15 мм, диаметр пузырьков может достигать более 300 мм, и, несмотря на увеличение количества используемого азота, эффект дегазации по-прежнему остается неудовлетворительным.
При использовании метода рафинирования с адсорбцией флюса рафинирующий агент находится в прямом контакте с расплавом алюминия, и за счет адсорбции и диффузии достигается хороший эффект удаления шлака. Дегазирующее действие флюса проявляется главным образом в двух аспектах: во-первых, флюс химически разлагается и вступает в реакцию с расплавом, образуя газообразный продукт, который диффундирует и удаляет водород; во-вторых, оксидная пленка на поверхности расплава растворяется в расплавленном алюминии под действием Na₃AlF₆, содержащегося в флюсе, в результате чего атомарный водород диффундирует в газ.
Практика показала, что эффективность удаления водорода и шлака при рафинировании газом превосходит эффективность метода рафинирования с использованием одного только флюса. Данные измерений показывают, что содержание водорода в расплавленном алюминии можно снизить до 325 мл/кг ± путем рафинирования в печи, а количество оксидных включений значительно уменьшается, однако это по-прежнему не соответствует требованиям к литью продукции, и онлайновая система дегазации и Фильтрация CFF Для дальнейшей очистки расплава алюминия необходимо использовать данный метод. После рафинирования расплава алюминия в статической выдерживающей печи на поверхность расплава необходимо рассыпать покрывающий агент, а затем дать расплаву отстояться в течение 10–15 минут перед переходом к следующему этапу процесса. Цель отстоя: во-первых, облегчить выведение газа и мелких неметаллических включений из поверхности расплава рафинирующим носителем, подаваемым на предыдущем этапе; во-вторых, способствовать оседанию крупных неметаллических включений на дно печи.
