تُستخدم بشكل أساسي طرق تنقية الألومنيوم المخصص لصب القضبان، مثل التصفية، واستخدام مادة التذويب، والغاز، كما تُستخدم طرق الترشيح أيضًا. ويحتوي سائل الألومنيوم الذي يتم سحبه من الخلية الإلكتروليتية بواسطة قضيب الألومنيوم 6061 على شوائب متنوعة، لذا فإنه يحتاج إلى التنقية قبل الصب.
تنقية سبائك قضبان الألومنيوم
تنقية التدفق
تنقية التدفق تتمثل في استخدام التدفقات يُضاف إلى سائل الألومنيوم لتشكيل عدد كبير من القطرات الدقيقة، بحيث يتم ترطيب الأكاسيد الموجودة في سائل الألومنيوم وامتصاصها وحلها بواسطة هذه القطرات، مما يؤدي إلى تكوين قطرات جديدة ترتفع إلى السطح، وتشكل طبقة عائمة بعد التبريد. يتم إزالة الخبث. يتكون مادة التذويب المستخدمة في التنقية من ملح ذي نقطة انصهار منخفضة، وكثافة منخفضة، وتوتر سطحي منخفض، ونشاط عالٍ، وقدرة امتصاص قوية للخبث التأكسدي. عند الاستخدام، ضع أولاً قطعة صغيرة من مادة التذويب في القفص الحديدي، ثم أدخلها في قاع فرن الخلط وقم بتحريكها ذهابًا وإيابًا. بعد انتهاء عمل المادة المساعدة، أخرج القفص الحديدي واتركه ساكناً لمدة 5-10 دقائق. قم بإزالة الرغوة السطحية والصب. إذا لزم الأمر، يمكن أيضًا إزالة المادة المساعدة الموجودة على السطح لتغطيته.
تنقية الغاز
يُعد تنقية الغاز إحدى الطرق الرئيسية لتنقية قضبان الألومنيوم من نوع 6061. ويُستخدم في هذه العملية غاز الكلور أو النيتروجين أو خليط من الكلور والنيتروجين.
(1) التنقية بالكلور. في الماضي، كان الكلور الغازي النشط يُستخدم كعامل تنقية (طريقة الكلورة). في طريقة الكلورة، عند تمرير الكلور عبر الألومنيوم المنصهر، تتولد كميات كبيرة من مادة AlCl₃ ذات الحبيبات الدقيقة بشكل غير عادي وفقاعات، والتي تختلط تمامًا مع الألومنيوم المنصهر. يتم امتصاص الهيدروجين المذاب في الألومنيوم المنصهر وبعض الشوائب الميكانيكية على فقاعات AlCl3، ويتم تصريفها مع صعود فقاعات AlCl3 إلى سطح الألومنيوم المنصهر. عند إدخال غاز الكلور، يمكن كلورة بعض العناصر الأكثر سالبية من قضبان الألومنيوم 6061، مثل الكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم وغيرها، والتي يتم فصلها إلى كلوريدات مقابلة نتيجة لإدخال غاز الكلور. ولذلك، تُعد طريقة الكلورة طريقة فعالة جدًّا لتنقية الألومنيوم الأولي. تتراوح كمية الكلور المستخدمة بين 500 و700 جرام لكل طن من الألومنيوم. ولكن نظرًا لأن الأكسجين مادة سامة ومكلفة، ولتجنب تلوث الهواء وخفض تكلفة إنتاج سبائك الألومنيوم، فقد تخلت صناعة الألومنيوم الحديثة تدريجيًا عن طريقة الكلورة واستبدلتها بالغاز الخامل— –تنقية النيتروجين الطريقة.
(2) طريقة تنقية النيتروجين. تُعرف أيضًا باسم طريقة التنقية المستمرة الخالية من الدخان، حيث تُستخدم كرات الألومينا (418 مم) كوسيط ترشيح. يتم تمرير غاز النيتروجين (N₂) مباشرةً إلى الألومنيوم المنصهر. يتم تغذية الألومنيوم المنصهر بشكل مستمر إلى فرن التنقية، ويمر عبر طبقة مرشح كرات الألومينا، ويتم شطفه بالنيتروجين، وبالتالي تتم إزالة الشوائب غير المعدنية والهيدروجين المذاب في الألومنيوم المنصهر، ثم يتم تصريفه بشكل مستمر، بحيث تتوزع فقاعات النيتروجين الدقيقة بالتساوي لتؤدي دورًا تنقيويًّا في سائل الألومنيوم المعالج. لا يسبب النيتروجين أي تلوث للغلاف الجوي ولديه قدرة تنقية كبيرة. يمكنه معالجة 200~600 كجم من سائل الألومنيوم في الدقيقة، كما أن فقدان الألومنيوم الناتج عن عملية التنقية يكون أقل نسبيًا، ولذلك فهو مستخدم على نطاق واسع حاليًا. لكنه ليس بنفس قدرة غاز الكلور على إزالة الكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم من الألومنيوم المنصهر.
(3) طريقة تنقية الغاز المختلط. يُستخدم خليط من الكلور والنيتروجين لتنقية الألومنيوم المنصهر. وتتمثل وظيفة قضبان الألومنيوم 6061 في إزالة الهيدروجين وفصل الأكاسيد من جهة، وإزالة بعض الشوائب المعدنية (مثل المغنيسيوم) الموجودة في الألومنيوم من جهة أخرى. التركيبة الشائعة الاستخدام هي 90% نيتروجين + 10 % كلور. وهناك أيضًا تركيبة تتكون من 10% كلور + 10% ثاني أكسيد الكربون + 80% نيتروجين. ويكون تأثير هذه التركيبة أفضل، حيث يمكن لثاني أكسيد الكربون أن يوزع الكلور والنيتروجين بشكل جيد، مما يقلل من مدة العملية.