يحتوي سائل الألومنيوم المستخرج من خلية التحليل الكهربائي للألومنيوم على العديد من الشوائب، التي لا تؤثر فقط على أداء صب ومعالجة معدن الألومنيوم، بل تؤثر أيضًا على جودة المنتج. بالإضافة إلى العناصر المعدنية الشائبة المصاحبة لترسيب الألومنيوم أثناء عملية التحليل الكهربائي، هناك شوائب صلبة غير معدنية (مثل الأكاسيد، والكربيدات، والنتريدات، وما إلى ذلك) والغازات المذابة (مثل H2، وCO2، وCO، وCH4، وN2، وما إلى ذلك). يذيب 100 غرام من سائل الألومنيوم حوالي 0.2-0.4 سم³ من الهيدروجين عند درجة حرارة 1273 كلفن. يوجد شكلان للهيدروجين في سائل الألومنيوم، وهما الهيدروجين الذري والهيدروجين الغازي. يذوب النوع الأول في سائل الألومنيوم، بينما يتم امتصاص النوع الثاني عادةً على جزيئات الشوائب الصلبة ويجب إزالته قبل صب السبائك. وعندما يُصب سائل الألومنيوم الأصلي مباشرةً في قضبان مختلفة، تصبح متطلبات تنقية سائل الألومنيوم أكثر صرامة، لأن المسام وشوائب الخبث الموجودة في القضبان ستصبح مباشرةً عيوبًا في المنتجات المعالجة.
تنقية الألومنيوم السائل
تشمل طرق تنقية الألومنيوم السائل عادةً طريقة التنقية بالمرشح وطريقة التنقية بالغاز، أو مزيجًا من الطريقتين بشكل مستمر طريقة التنقية خارج الفرن. بالإضافة إلى ذلك، هناك من يستخدمون تنقية التدفق.
طريقة الترشيح والتنقية: طريقة لتنقية الشوائب غير المعدنية الموجودة في سائل الألومنيوم باستخدام مرشح رغوي خزفي الوسيلة. قد تتكون وسيلة الترشيح من كرات الكوراندوم، أو صفائح السيراميك الرغوية، أو الأنابيب السيراميكية ذات المسام الدقيقة، أو طبقات الكربون، أو مرشحات القطن الحريري السيليكاتية المصنوعة في درجات حرارة عالية.
طريقة تنقية الغاز هي طريقة تنقية يتم فيها تمرير فقاعات من غاز خامل أو غاز نشط عبر سائل الألومنيوم لإذابة الغاز المذاب. ويمكن استخدام الغازات الخاملة مثل النيتروجين والأرجون، وكذلك الغازات النشطة مثل الكلور ورابع كلوريد الكربون وسداسي كلورو الإيثان. عند استخدام غاز الكلور، ستشكل فقاعات الكلور فقاعات كلوريد الألومنيوم المتناثرة عبر سائل الألومنيوم، وتحتجز الشوائب الصلبة العالقة الممتصة بالهيدروجين، ثم تطفو إلى سطح سائل الألومنيوم ليتم إزالتها. وفي الوقت نفسه، يمكن إزالة الشوائب المعدنية مثل الليثيوم والبوتاسيوم والكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم الموجودة في سائل الألومنيوم عن طريق عملية الكلورة. ومع ذلك، فإن الكلور مادة تآكلية وتسبب فقدان الألومنيوم وتلوث البيئة، لذلك يُستخدم في الغالب بالاقتران مع النيتروجين. يتراوح محتوى الكلور عمومًا بين 3% و6% (نسبة الحجم). بالإضافة إلى ذلك، ومن أجل تقليل كمية كلوريد الألومنيوم التي يتم تصريفها في الغلاف الجوي، يمكن استخدام طريقة نثر مادة تدفق الكلوريد على سطح الألومنيوم لتقليل محتوى الصوديوم في الألومنيوم إلى أقل من 0.001%. ويمكن استخدام هذا السائل منخفض المحتوى من الصوديوم لإنتاج سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم القابلة للتشكيل.
الترشيح وتنقية الغازات
تتمثل هذه الطريقة في الجمع بين طريقة التنقية المستمرة خارج الفرن مع الترشيح وتنقية الغاز. يتم تغذية سائل الألومنيوم بشكل مستمر إلى جهاز التنقية، تحت حماية طبقة تغطية المادة المساعدة، ويتم شطفه بالنيتروجين (أو غاز مختلط). ثم، بعد مروره عبر طبقة مرشح كرات الكوراندوم، يتم تصريف سائل الألومنيوم المنقى من المخرج. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في قدرتها على تنقية سائل الألومنيوم بشكل مستمر (200-600 كجم في الدقيقة)، كما أن النيتروجين لا يسبب أي تلوث للبيئة، ويتمتع بتأثير تنقية أفضل، ويمكن أن يصل معدل إزالة الهيدروجين إلى 30%-40%.
يمكن استخدام طريقة تنقية الصهر في مصانع أو ورش صب الألومنيوم الصغيرة الحجم، وذلك إما عن طريق التنقية باستخدام غاز مختلط من النيتروجين والكلور داخل فرن الصهر، أو باستخدام عامل تنقية أو تنقية الصهر داخل الفرن. وعند الصب خارج الفرن، تتم إزالة الشوائب من خلال شبكة الترشيح، ويكون النتيجة جيدة جدًّا أيضًا. وعادةً ما يكون المذيب المستخدم خليطًا من نترات الصوديوم والجرافيت، حيث يستفيد من التحلل الحراري لنترات الصوديوم والتفاعل مع الألومنيوم لتكوين أكاسيد النيتروجين أو غاز النيتروجين، وذلك لتحقيق الغرض المتمثل في إزالة الشوائب الغازية.
