El aluminio líquido electrolítico presenta un alto contenido de gas e impurezas. Teniendo en cuenta estas características de composición, es necesario reforzar el proceso de refinado en estado fundido. El proceso de refinado del aluminio suele emplear un agente refinador y soplado con nitrógeno, por lo que debe garantizarse la calidad tanto del agente refinador como del nitrógeno. En la producción se utilizan un agente refinador de alta calidad y nitrógeno de alta pureza, y se realizan dos etapas de refinado a una temperatura de 730-750 °C. La cantidad de agente de refinado utilizada en la primera etapa es de 2,5 kg/t-A, y el tiempo de refinado es de 25-30 min; tras el refinado, se retira la escoria, se añade magnesio y se aviva el fuego. La dosis del segundo agente de refinado es de 1,5 kg/t, y el tiempo de refinado es de 15-20 min. Una vez completado el segundo proceso de refinado del aluminio, se retira la escoria, se toman muestras y se realizan los análisis; una vez que la composición cumple los requisitos, se esparce una capa de agente de recubrimiento y se deja reposar en el horno durante 30 minutos.
Proceso de refinado del aluminio
Dado que el punto de fusión del agente de recubrimiento es inferior al del aluminio fundido, su densidad es menor que la del metal fundido y, además, presenta buenas propiedades de humectación. Se forma una película protectora líquida continua sobre la superficie del metal fundido para aislarlo del aire del horno. En general, el oxígeno o el vapor de agua no pueden atravesar la capa protectora —o lo hacen en contadas ocasiones— para reaccionar con el aluminio líquido, mientras que los átomos de hidrógeno disueltos en el electrolito pueden penetrar en la capa protectora y escapar debido a su pequeño radio.
Adopción refinado por adsorción de gas, el efecto de refinado no solo está estrechamente relacionado con la pureza del nitrógeno del agente refinador, sino también con la operación de refinado. Esto se debe a que el refinado por soplado se basa en la desgasificación por difusión a presión parcial y en la eliminación de escorias por flotación. Solo la zona que está en contacto directo con el gas refinado y el polvo puede producir el efecto de refinado. Los operarios deben respetar los procedimientos operativos y hacer que el refinador se desplace de manera uniforme por las cuatro esquinas del horno de fundición a lo largo del fondo del mismo, de modo que todo el aluminio fundido esté en pleno contacto con el agente refinador y el nitrógeno, sin dejar zonas sin tratar.
El efecto del refinado de gas depende en mayor medida del grado de dispersión del gas y del tamaño de las burbujas. Cuanto menor sea el tamaño de las burbujas, mejor será el efecto de desgasificación. Esto se debe a que, cuanto más pequeñas son las burbujas, mayor es el número de burbujas que se forman a partir de un mismo volumen de gas, mayor es la superficie de contacto y más lenta es la velocidad de ascenso, lo que prolonga el tiempo de contacto con la masa fundida. Cuando se utiliza un refinador común en forma de T, el diámetro de las burbujas es de unos 10 mm y el efecto es muy bueno; si se utiliza como refinador un tubo de acero de 15 mm de diámetro, el diámetro de las burbujas puede superar los 300 mm y, aunque se utilice más nitrógeno, el efecto de desgasificación sigue siendo deficiente.
Al emplear el refinado por adsorción con fundente, el agente refinador entra en contacto directo con el aluminio fundido y, mediante la adsorción y la difusión, se consigue un buen efecto de eliminación de escoria. El efecto de desgasificación del fundente se manifiesta principalmente en dos aspectos: por un lado, el fundente se descompone químicamente y reacciona con el metal fundido para formar un producto gaseoso que permite la difusión y la eliminación del hidrógeno; el otro es que la película de óxido presente en la superficie del metal fundido se disuelve en el aluminio fundido gracias al Na₃AlF₆ presente en el fundente, y el hidrógeno atómico se difunde hacia la fase gaseosa.
La experiencia ha demostrado que el efecto de eliminación de hidrógeno y de escoria del método de refinado con gas es superior al del método de refinado con fundente puro. Los datos de medición muestran que el contenido de hidrógeno en el aluminio fundido puede reducirse a 325 ml/kg ± mediante el refinado en el horno, y que las inclusiones de óxido se reducen significativamente; sin embargo, esto sigue sin satisfacer las necesidades de la fundición del producto, por lo que es necesario utilizar el sistema de desgasificación en línea y el método de filtrado CFF para purificar aún más el aluminio fundido. Una vez refinado el aluminio fundido en el horno de reposo estático, se debe espolvorear el agente de recubrimiento sobre la superficie del aluminio fundido y dejar reposar este durante 10-15 minutos antes de pasar al siguiente proceso. El objetivo de este reposo es, por un lado, facilitar que el agente de refinado, situado en la parte superior, expulse del líquido el gas y las pequeñas inclusiones no metálicas presentes en el aluminio líquido; y, por otro, facilitar que las grandes inclusiones no metálicas se hundan hasta el fondo del horno.