Para la fundición de barras de aluminio se utilizan principalmente métodos de purificación como la clarificación, el fundente y el gas, aunque también se recurren a métodos de filtración. El aluminio líquido extraído de la célula electrolítica mediante la barra de aluminio 6061 contiene diversas impurezas, por lo que es necesario purificarlo antes de la fundición.
Purificación de la fundición de barras de aluminio
Purificación del fundente
La purificación del fundente consiste en utilizar el flujos Se añade al aluminio fundido para formar un gran número de gotitas finas, de modo que los óxidos presentes en el aluminio fundido sean humedecidos, absorbidos y disueltos por estas gotitas, formando nuevas gotitas que ascienden a la superficie y se convierten en escoria tras el enfriamiento. Se retira la escoria. El fundente utilizado para la purificación está compuesto por una sal con bajo punto de fusión, baja densidad, baja tensión superficial, alta actividad y una fuerte capacidad de adsorción de la escoria de oxidación. Para utilizarlo, primero se introduce un pequeño trozo de fundente en la jaula de hierro, luego se introduce esta en el fondo del horno de mezcla y se agita de un lado a otro. Una vez finalizada la acción del fundente, se retira la jaula de hierro y se deja reposar durante 5-10 minutos. Se retira la espuma superficial y se procede a la colada. Si es necesario, también se puede retirar el fundente de la superficie para cubrirla.
Purificación de gases
La purificación con gas es uno de los principales métodos de purificación de las barras de aluminio 6061. El gas utilizado es cloro, nitrógeno o una mezcla de cloro y nitrógeno.
(1) Purificación con cloro. En el pasado, se utilizaba cloro gaseoso activo como agente purificador (método de cloración). En este método, al introducir cloro en el aluminio fundido, se generan grandes cantidades de AlCl₃ de gran finura inusual y burbujas, que se mezclan por completo con el aluminio fundido. El hidrógeno disuelto en el aluminio fundido y algunas inclusiones mecánicas se adsorben en las burbujas de AlCl₃ y se eliminan a medida que estas ascienden a la superficie del aluminio fundido. Al introducir cloro gaseoso, algunos elementos con una valencia más negativa que las barras de aluminio 6061 —como el calcio, el sodio o el magnesio— pueden ser clorados, separándose en los cloruros correspondientes debido a la introducción del cloro gaseoso. Por lo tanto, el método de cloración es un método muy eficaz para la purificación primaria del aluminio. La cantidad de cloro utilizada es de 500-700 g por tonelada de aluminio. Sin embargo, dado que el oxígeno es tóxico y caro, con el fin de evitar la contaminación atmosférica y reducir el coste de la producción de lingotes de aluminio, la industria moderna del aluminio ha ido abandonando gradualmente el método de cloración y lo ha sustituido por el uso de gases inertes— –Purificación del nitrógeno método.
(2) Método de purificación con nitrógeno. También conocido como método de purificación continua sin humos, se utilizan bolas de alúmina (418 mm) como medio filtrante. El N₂ se introduce directamente en el aluminio fundido. El aluminio fundido se introduce de forma continua en el horno de purificación, atraviesa la capa filtrante de bolas de alúmina y es barrido por nitrógeno, lo que permite eliminar las inclusiones no metálicas y el hidrógeno disuelto en el aluminio fundido; a continuación, se descarga de forma continua, de modo que las finas burbujas de nitrógeno se distribuyen uniformemente y ejercen un efecto purificador en el aluminio líquido tratado. El nitrógeno no contamina la atmósfera y tiene una gran capacidad de purificación. Puede procesar entre 200 y 600 kg de aluminio líquido por minuto, y la pérdida de aluminio causada por el proceso de purificación es relativamente reducida, por lo que actualmente se utiliza de forma generalizada. Sin embargo, no es tan eficaz como el cloro gaseoso a la hora de eliminar el calcio, el sodio y el magnesio del aluminio fundido.
(3) Método de purificación con mezcla de gases. Se utiliza una mezcla de cloro y nitrógeno para purificar el aluminio fundido. La función de las barras de aluminio 6061 es, por un lado, eliminar el hidrógeno y separar los óxidos y, por otro, eliminar algunas impurezas metálicas (como el magnesio) presentes en el aluminio. La composición más habitual es 90% de nitrógeno + 10 % de cloro. También existe la combinación de 10% de cloro + 10% de dióxido de carbono + 80% de nitrógeno. Este método ofrece mejores resultados, ya que el dióxido de carbono permite una buena difusión del cloro y el nitrógeno, lo que puede acortar el tiempo de operación.