تعتمد عملية تنقية إزالة الهيدروجين وإزالة الغازات بشكل أساسي على استخدام غاز خامل (N2، Ar) لتنقية معدن الألومنيوم المنصهر، مما يتيح إزالة شوائب الهيدروجين والأكاسيد الموجودة في المعدن المنصهر بشكل فعال.
مبدأ التنقية عن طريق إزالة الهيدروجين وتفريغ الغازات: نظرًا لأن الضغط الجزئي الأولي للهيدروجين في فقاعة N2 يساوي صفرًا، فإن هناك فرقًا في الضغط عند السطح الفاصل بين الفقاعة والألومنيوم المنصهر، مما يؤدي إلى امتصاص الهيدروجين المذاب في المعدن المنصهر باستمرار إلى داخل الفقاعة. ولن تتوقف عملية الشفط هذه حتى يصبح الضغط الجزئي للهيدروجين في الفقاعة مساوياً للضغط الجزئي للهيدروجين في الألومنيوم المنصهر. وبعد صعود الفقاعة إلى السطح، يتسرب الهيدروجين الموجود في الفقاعة إلى الغلاف الجوي. وبالتالي، أثناء صعود الفقاعة، يتم إخراج كل من الشوائب المؤكسدة والهيدروجين، مما يتيح تنقية سائل الألومنيوم.
وفقًا لمبدأ تنقية إزالة الهيدروجين، نعلم أن هناك ثلاث طرق رئيسية لتحسين سرعة وكفاءة إزالة الهيدروجين:
1. زيادة عدد فقاعات التنقية قدر الإمكان لزيادة المساحة الفعالة لسطح التلامس بين سائل الألومنيوم والفقاعات.
2. تقليل قطر فقاعات التنقية قدر الإمكان، والسعي إلى زيادة سرعة حركة فقاعات التنقية في الألومنيوم المنصهر دون التسبب في تناثر السائل من على سطحه، أي زيادة شدة التقليب، وتعزيز تجديد السطح الفاصل بين الغاز والسائل، وتحسين قدرة نقل الكتلة.
3. إطالة مسافة تعويم فقاعات التنقية في الألومنيوم المنصهر قدر الإمكان، أي زيادة الوقت الذي تستغرقه الفقاعات في معالجة الألومنيوم المنصهر، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة إزالة الهيدروجين.
مع تزايد متطلبات نقاء المادة المنصهرة، تشهد تقنية إزالة الهيدروجين أيضًا تحسينًا وتطويرًا مستمرين. فقد تطورت هذه التقنية من طريقة الحقن أحادي الأنبوب الأصلية، مرورًا برأس النفخ المسامي، وصولًا إلى الفوهة الدوارة المستخدمة حاليًا. منذ ثمانينيات القرن الماضي، أصبح استخدام طرق المعالجة بالنفخ الهوائي بالفوهة الدوارة الاتجاه الرئيسي لتطور تكنولوجيا تنقية سائل الألومنيوم المتقدمة في الخارج.
الـ معدات إزالة الغازات الدوارة وهي مزودة بفوهة دوارة للغاز مصنوعة من الجرافيت، ويمر الغاز عبر دوار الفوهة لتشكيل فقاعات صغيرة دقيقة ومتناثرة. يتم تقليب المادة المنصهرة بواسطة الدوار. تتوزع الفقاعات بالتساوي في كامل المادة المنصهرة، مما يزيد من مساحة التلامس بين الغاز والسائل، ويطيل مسافة حركة الفقاعات ووقت بقائها في سائل الألومنيوم، ويزيد من حجم الغاز، كما تقوم الفقاعات بامتصاص الغاز والشوائب المؤكسدة الموجودة في المادة المنصهرة. تطفو الفقاعات إلى سطح المادة المنصهرة، مما ينتج عنه تأثير تنقية يتمثل في إزالة الغازات وتصريف الشوائب.