عامل تكرير حبيبي

يتميز عامل تنقية الحبيبات بقدرة جيدة على إزالة الخبث (الأكسيد، البوريد، والكربيد) وإزالة الشوائب (عناصر الفلزات القلوية: الصوديوم، والكالسيوم، والليثيوم) من ذوبان الألومنيوم. ويتمثل مبدأ إزالة الخبث في أنه عندما يتم رش عامل تنقية الجسيمات الصلبة في الألومنيوم المنصهر بواسطة غاز خامل، فإن الجسيمات الصلبة يمكن أن تذوب بسرعة لتتحول إلى قطرات. ونظرًا لأن كثافة هذه القطرات أقل من كثافة الألومنيوم المنصهر، فإن التوتر السطحي لشوائب الخبث يكون أقل. ولديها قدرة قوية على ترطيب وامتصاص شوائب الخبث؛ وعندما يتم امتصاص شوائب الخبث بواسطة قطرات مادة التذويب، فإنها تطفو إلى الأعلى وتُطرد من المعدن المنصهر. وفي الوقت نفسه، بعد أن تطفو قطرات مادة التذويب إلى الأعلى، تتشكل طبقة سائلة لتغطي سطح الألومنيوم المنصهر، مما يقلل من فقدان الألومنيوم المنصهر الناتج عن الاحتراق التأكسدي. مبدأ إزالة الشوائب لعامل التكرير الحبيبي هو: بعد دخول المركب المحتوي على أيونات المغنيسيوم الموجود في عامل التكرير إلى الألومنيوم المنصهر، يتفاعل مع العناصر المعدنية القلوية Na وCa وLi لإطلاق ذرات المغنيسيوم في سبيكة الألومنيوم المنصهرة، وفي الوقت نفسه يمتص نواتج التفاعل، حيث يتم جلب العناصر المعدنية القلوية Na و Ca، وLi إلى سطح الألومنيوم المنصهر، وبذلك يلعب دور إزالة المعادن القلوية.

في عملية صهر سبائك الألومنيوم، غالبًا ما تتولد شوائب وغازات، مما يؤثر بشكل كبير على جودة القوالب ومنتجات الألومنيوم. وتشمل الشوائب الشائعة الأكاسيد، والكربيدات، والنتريدات، والبورييدات، وما إلى ذلك. ومن بينها، فإن الأكاسيد (مثل Al₂O₃ و MgO) هي الأكثر تلويثًا لمادة سبائك الألومنيوم المنصهرة. فهذه الشوائب لا تشكل حاملًا للغاز فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى زيادة محتوى الغاز في المادة المنصهرة، مما يتسبب في عيوب مثل وجود شوائب الخبث وتفكك القوالب. بالإضافة إلى ذلك، فإن المواد الخام والمساعدة غير النقية المستخدمة في صهر سبائك الألومنيوم ستجلب أيضًا بعض الشوائب الضارة إلى المادة المنصهرة، مثل الفلزات القلوية مثل الصوديوم (Na) والكالسيوم (Ca) والليثيوم (Li)، وما إلى ذلك، والتي تقلل من الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسبائك الألومنيوم. يحتوي عنصر الصوديوم (Na) على نسبة عالية من المغنيسيوم (Mg). تتسبب سبائك الألومنيوم بسهولة في حدوث “تقصف الصوديوم” كما تقلل من سيولة المادة المنصهرة. ولذلك، في إنتاج مواد سبائك الألومنيوم، توجد لوائح صارمة بشأن محتوى الخبث، ومحتوى الغاز، ومحتوى العناصر الشائبة في المادة المنصهرة لسبائك الألومنيوم.

من أجل إزالة الغاز والشوائب من ذوبان سبائك الألومنيوم، عادةً ما تستخدم صناعة صهر وصب الألومنيوم خليطًا عامل تكرير من الغاز الخامل (N2، Ar، إلخ) ومسحوق المُذيب (NaCl، KCl، Na₂SiF₆، إلخ)، الذي يتم رشه داخل فرن الصهر. طريقة معالجة التنقية والتكرير. من أجل إزالة العناصر الشوائب الضارة (Na، Li، Ca)، يتم استخدام تكرير الغاز المحتوي على الكلور. ومع ذلك، فإن عملية التكرير التقليدية هذه تنطوي على العديد من أوجه القصور، مثل: توليد كمية كبيرة من الغازات الضارة والدخان المحتوي على الكلور والفلور، مما يؤدي إلى تلويث البيئة؛ ووجود عامل التكرير المسحوق المخلوط في المادة المنصهرة في شكل صلب، وهو ما يضر بشوائب الخبث. تأثير الامتصاص والذوبان غير واضح، كما أن تأثير إزالة الغازات وإزالة الخبث محدود. إذا كانت العملية غير سليمة، فمن السهل تكوين شوائب مادة التذويب وتلويث ذوبان سبائك الألومنيوم؛ كما أن التفاعل الكيميائي المحلي عالي الحرارة أثناء عملية التكرير سيؤدي إلى احتراق أكسدة الألومنيوم بشكل خطير، وما إلى ذلك.