مذيب لإزالة المعادن القلوية

من أجل إزالة عناصر الفلزات القلوية (أي: الصوديوم، الكالسيوم، البوتاسيوم، الليثيوم)، يُعد استخدام مادة التذويب المخصصة لإزالة الفلزات القلوية طريقة معترف بها لمعالجة الألومنيوم المنصهر. في ظل ظروف التوازن، تتكون كلوريدات كل عنصر من هذه العناصر كنواتج للتفاعل. وباستثناء LiCl، فإن جميع أملاح الهاليدات هذه هي مركبات نقية وتكون صلبة عند درجة حرارة المعالجة العادية، لذا يمكن فصلها بسهولة على سطح المادة المنصهرة كطبقة عائمة وإزالتها عن طريق القشط.

عادةً ما توجد عناصر الفلزات القلوية في تركيزات في المادة المنصهرة تقل عن 500 جزء في المليون. ووفقًا لقانون التفاعل الكتلي (حيث يتناسب معدل التفاعل تقريبًا مع تركيز المادة المتفاعلة)، تتشكل أملاح شبه مستقرة غير متوازنة، مثل AlCl₃ و MgCl₂ (في حالة وجود المغنيسيوم). هذه الهاليدات غير مرغوب فيها لأنها تؤثر بشكل كبير على الانتقال عبر الهواء في العملية. بالإضافة إلى ذلك، يذوب MgCl₂ عند 1306°F وعادةً ما يذوب عند درجات حرارة المعالجة العادية للذوبان. الذوبان أمر غير مرغوب فيه للغاية لأنه من الصعب إزالة الملح المتجمع على السطح. لذلك، من المستحسن للغاية إجراء تفاعل مع العناصر القلوية أو تكوين مركبات معقدة معها لإنتاج ملح ذي نقطة انصهار أعلى، والذي يُفصل بشكل أكثر فعالية إلى شكل صلب عن طريق التعويم إلى السطح.

عند تفريق غاز التدفق في ذوبان الألومنيوم، يتم إدخال مادة التذويب المخصصة لإزالة المعادن القلوية إلى داخل الجسم الرئيسي باتجاه أسفل على طول المحور، ويتم توزيعها بواسطة المروحة الدوارة المثبتة على العمود. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة ليست بلا حدود. تنتج المروحة الدوارة دوامة حول العمود، مما يشير إلى أن معظم المعدن المنصهر يدور أو يدور حول عمود المروحة بمعدل قريب من سرعة المروحة. يميل انصهار المعدن المنصهر المضاف إلى الوسط إلى تدوير وصهر المعادن ذات قابلية التشتت الدنيا فقط. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدوامة لها تأثير في زيادة المساحة السطحية للمادة المنصهرة المعرضة للهواء.

يؤدي التعرض المتزايد للمعدن المنصهر للهواء إلى زيادة تكوين الخبث، وما يتبع ذلك من انجرافه وآثاره الجانبية الضارة. وعندما يكون المذيب غازًا، يمكن أن تسبب الدوامة مشاكل بطريقة أخرى. يتم فصل غاز المذيب بقوة فيزيائية نحو مركز الدوامة، مما يؤدي إلى إزاحة الأجزاء الأخرى وعدم معالجة المعدن المنصهر لغاز الانصهار بشكل كافٍ. وبالتالي، تنخفض فعالية هذه الطريقة بسبب الانصهار الجزئي. لا تستخدم مادة التذويب لمعالجة الجسم. بالإضافة إلى ذلك، يميل غاز مادة التذويب المحبوس في نمط تدفق المعدن المنصهر إلى الاندماج، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات أكبر من غاز مادة التذويب في المعدن المنصهر. ستقلل الفقاعات الأكبر حجمًا من كفاءة مادة التذويب، لأن كمية المعدن المنصهر التي تتم معالجتها تكون أقل.

تشمل الطرق الشائعة لمنع تكوّن الدوامات إدخال حواجز أو قضبان في المادة المنصهرة. ومع ذلك، فإن استخدام الحاجز غير مرغوب فيه بسبب الحجم الميت الموجود خلف الحافة الخلفية للحاجز. وهناك طريقة أخرى لمنع تكوّن الدوامات تتمثل في الحد من الطاقة المدخلة إلى المكره. إلا أن ذلك يحد بشكل كبير من الكفاءة.

لذلك، هناك حاجة ملحة إلى عملية صهر أكثر فعالية، قادرة على الحد من امتصاص الخبث من السطح عائداً إلى داخل المادة المنصهرة من خلال تكوين دوامات، على سبيل المثال، عن طريق جعل مادة الصهر متناثرة بشكل دقيق في كامل المادة المنصهرة، وتعزيز تلامس المعدن المنصهر مع مادة الصهر لإزالة المعادن القلوية، مما يسهم في تحسين عملية صهر المادة المنصهرة.