Kabarcık Flotasyonunda Hidrojen Giderme Verimliliği

Erimiş alüminyumdan hidrojenin uzaklaştırılması süreci ilk olarak eriyik içinde gerçekleşir. Erimiş alüminyumda çözünmüş hidrojen atomları, arındırıcı maddenin (Ar veya N₂ vb.) kabarcıklarının kenarlarına doğru göç eder. Kabarcığın kenarında adsorbe edilir ve hidrojen molekülleri haline gelerek kabarcığın içine girer. Son olarak, kabarcık yukarı doğru yükselir ve sıvı alüminyumun kinetik sürecinden ayrılır. Bu, hidrojenin sıvı fazda difüze olduğu ve kabarcıklar tarafından adsorbe edildiği bir süreçtir. Erimiş alüminyumun hidrojen giderim hızı denklemi, hidrojen giderim kinetiği açısından erimiş alüminyumun hidrojen giderim verimliliğini yansıtır.

Hidrojen Giderme Verimliliği

Hidrojen giderim kinetik koşullarını en üst düzeye çıkarmak ve erimiş alüminyumun iç hidrojen giderim verimliliğini artırmak amacıyla, aşağıdaki beş şartın mümkün olduğunca aynı anda karşılanması gerekmektedir.

Kabarcık sayısının fazla olması, yeterli gaz akışının sağlanması gerektiği anlamına gelir. Gaz akışı genellikle şu maddenin hidrojen giderme etkisini etkileyen başlıca faktördür: kabarcık flotasyonu. Aynı koşullar altında, gaz akışı ne kadar büyükse, gaz-sıvı temasının özgül yüzey alanı da o kadar büyük olur.

Kabarcık çapı küçüktür. Aynı hava besleme akışında, kabarcık boyutu küçükse kabarcık sayısı doğal olarak artar ve böylece gaz-sıvı temasının özgül yüzey alanı etkili bir şekilde artar. Teorik hesaplamalar, kabarcığın toplam yüzey alanındaki artışın kabarcık çapının büyüklüğüyle ters orantılı olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, kabarcık çapının küçültülmesi kütle transfer katsayısının artmasına yardımcı olacaktır.

Kabarcıklar, alüminyum eriyik havuzunda eşit bir şekilde dağılmıştır. Bu durum, erimiş alüminyumda çözünmüş hidrojenin kabarcıklara yayılma mesafesini etkili bir şekilde azaltabilir. Bu husus kesinlikle göz ardı edilmemelidir; zira sıvı fazda hidrojenin yayılması, yukarıda bahsedilen hidrojen giderme kinetik sürecinde genellikle sınırlayıcı bir unsurdur. Kabarcıkların eşit dağılımı, difüzyon sürecini veya kütle transfer kapasitesini güçlendirmekle eşdeğerdir.

Kabarcıklar erimiş alüminyum içinde yüksek bir hızla hareket eder. Bu durum, erimiş alüminyumun içindeki karıştırma hızını artırır, gaz-sıvı arayüzünün yenilenmesini güçlendirir ve sıvı fazdaki kütle transfer kapasitesini iyileştirir.

Kabarcıklar, erimiş alüminyum içinde yeterli kalma süresine sahiptir. Bu sayede, kabarcıkların hidrojen taşıma potansiyelinden tam olarak yararlanılabilir; bu da kabarcıkların dehidrojenasyon süresinin uzatılmasına eşdeğerdir. Aynı zamanda, erimiş alüminyumun arıtma işlemi sırasında, erimiş alüminyumun içindeki hidrojenin uzaklaştırılmasıyla birlikte, erimiş alüminyumun yüzeyinde de hidrojen emilimi meydana gelebileceği giderek daha fazla fark edilmektedir.