Existen cinco métodos para la eliminación de escoria de aluminio; los principios fundamentales de estos cinco métodos son la escorificación química, la diferencia de densidad, la escorificación por flotación, la disolución con fundente y la filtración mecánica. AdTech unidad de desgasificación y unidades de filtrado se basan principalmente en los principios de la flotación con escoria y la filtración mecánica.
Métodos de eliminación de escoria de aluminio
Escoria química
La escorificación compuesta se basa en el uso de óxidos alcalinos y ácido flujos, o compuestos complejos o complejos formados por óxidos ácidos y fundentes alcalinos. Esto se debe a que existe una fuerte fuerza de unión entre el óxido presente en el aluminio fundido y el fundente. En determinadas condiciones de temperatura, pueden interactuar para formar escorias de doble sal con menor densidad y un punto de fusión más bajo. Además, se separan fácilmente de los metales, lo que permite eliminarlas de la superficie del aluminio.
La formación de escoria compuesta tiene lugar principalmente en la superficie del metal fundido, y esta reacción también se produce en el punto de contacto entre la escoria y el revestimiento. Las inclusiones no metálicas suspendidas en el metal fundido, bajo el efecto de la ley de distribución y la diferencia de densidad, flotan continuamente desde el interior del metal fundido hacia la escoria superficial para participar en la reacción de formación de escoria.
Diferencia de densidad
Este método es adecuado para aleaciones en las que existe una gran diferencia de densidad entre el metal fundido y las inclusiones no metálicas, así como para partículas de inclusión de gran tamaño. El método de la diferencia de densidad permite, por lo general, mantener el metal fundido a una temperatura inferior a la de refinado y con fundente durante un periodo de tiempo, de modo que las inclusiones floten o se hundan, y así poder eliminarlas. La velocidad a la que las inclusiones de escoria flotan o se hunden es proporcional a la diferencia de densidad entre ambas, inversamente proporcional a la viscosidad del metal fundido y proporcional al cuadrado del radio de las partículas de escoria. Cuando la temperatura del aluminio fundido es baja y el número de inclusiones es elevado, la viscosidad del aluminio fundido es alta y el tiempo que tarda la escoria en flotar o hundirse es prolongado. Cuando la temperatura de la aleación es constante, dado que la viscosidad del metal fundido y la diferencia de densidad entre este y la escoria no varían mucho, el tamaño y la forma de la escoria influyen considerablemente en el tiempo que tarda en flotar o hundirse.
Por lo tanto, la diferencia de densidad se debe principalmente al aumento del tamaño de la inclusión de escoria para facilitar su separación del metal fundido. Durante la fundición del aluminio, cuando el radio del A1203 se reduce de 0,1 mm a 0,001 mm, el tiempo de reposo necesario aumenta de 5 s a 13,8 h, es decir, no favorece que la escoria flote o se hunda. Normalmente, las aleaciones de aluminio se dejan reposar entre 20 y 30 minutos, pero el efecto de eliminación de escoria sigue siendo muy limitado. Este método requiere mucho tiempo y consume mucha energía, y resulta difícil eliminar las inclusiones de escoria finamente dispersas. Por lo general, a una determinada temperatura de sobrecalentamiento, una vez que se ha agitado el fundente y se ha formado la escoria, se deja reposar durante un tiempo para obtener un cierto efecto de eliminación de la escoria.
Principio de la flotación
El principio de la flotación se basa en una determinada acción física y química entre el fundente o gas inerte y el óxido, es decir, la adsorción y la disolución parcial, lo que provoca que la espuma elimine el óxido. La temperatura de fusión de la aleación de aluminio es baja, pero el punto de fusión de su óxido es muy alto. En este caso, resulta difícil utilizar el método químico. Por lo tanto, resulta más adecuado el método de flotación.
Cuando se refina la aleación de aluminio con nitrógeno gaseoso, durante la deshidrogenación flotan hacia la superficie numerosas escorias oxidadas. El proceso de eliminación de escorias mediante flotación con gas es básicamente el mismo que el de la eliminación de escorias mediante flotación con fundente. Cuando las burbujas atraviesan el aluminio líquido, las partículas de óxido dispersas chocan contra ellas, se adsorben en las burbujas y flotan hacia la superficie del líquido a medida que estas ascienden. Cuanto mayor sea el número de burbujas y mayor su tamaño, mejor será el efecto de eliminación de escorias. Los gases inertes utilizados suelen ser el nitrógeno y el argón. También se suelen emplear como agentes de flotación sales de cloruro en las aleaciones de aluminio.
Disolución del fundente
Una vez que las inclusiones no metálicas se disuelven en el fundente líquido, pueden separarse del metal fundido a medida que el fundente flota y se hunde. La capacidad de los fundentes para disolver la escoria atrapada depende de su estructura molecular y de las propiedades químicas resultantes. Cuando la estructura molecular y las propiedades químicas son similares, pueden ser miscibles a una temperatura determinada. Al añadir 10% de criolita a una mezcla de cantidades iguales de cloruro de sodio y cloruro de potasio, se puede disolver 0,15% de Al₂O₃. Además, a medida que aumenta la cantidad de criolita, también aumenta la solubilidad de la alúmina en el fundente.
Filtración mecánica
Los métodos de eliminación de escoria de aluminio mencionados anteriormente resultan ineficaces para las inclusiones no metálicas que presentan una diferencia mínima en la densidad del metal fundido, un tamaño de partícula reducido y un grado de dispersión extremadamente elevado. Por lo tanto, cuando el metal fundido atraviesa el medio filtrante, la filtración mecánica ejerce un efecto de bloqueo mecánico sobre las inclusiones no metálicas. Además, el filtro de espuma cerámica El medio filtrante también ejerce un efecto de adsorción sobre las inclusiones. Por lo general, cuanto menor es el espacio libre y mayor el grosor del medio filtrante, menor es el caudal del aluminio fundido y mejor es el efecto de filtración mecánica.