El aluminio líquido que la barra de aluminio 6061 extrae de la célula electrolítica contiene diversas impurezas, por lo que debe purificarse antes de la fundición. En la industria se utilizan principalmente métodos de purificación de la fundición como la clarificación, el fundente y el gas, aunque también se recurre a la solidificación direccional y a métodos de filtración para la purificación.
Tecnología de purificación para la fundición de barras de aluminio
La purificación del fundente consiste en utilizar el flujos Se añade al aluminio fundido para formar un gran número de finas gotas, de modo que los óxidos presentes en el aluminio fundido sean humedecidos, adsorbidos y disueltos por estas gotas, formando nuevas gotas en la superficie; tras el enfriamiento, se retira la escoria. El fundente utilizado para la purificación está compuesto por sales con bajos puntos de fusión, baja densidad, baja tensión superficial, alta actividad y una fuerte capacidad de adsorción de la escoria oxidada. Para utilizarlo, primero se introduce un pequeño trozo de fundente en la jaula de hierro y, a continuación, se introduce en el fondo del horno de mezcla para agitarlo de un lado a otro. Una vez agotado el fundente, se retira la jaula de hierro y se deja reposar entre 5 y 10 minutos. A continuación, se retira la espuma superficial para proceder a la colada. El fundente también puede retirarse de la superficie según sea necesario para cubrirla.
Método de purificación para la fundición de barras de aluminio
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 del cloro gaseoso. Anteriormente, el cloro gaseoso activo se utilizaba como agente de limpieza (método de cloración). En el método de cloración, cuando se hace pasar cloro gaseoso a través del aluminio líquido, se generan grandes cantidades de AlCl₃ de tamaño anormalmente pequeño, y las burbujas se mezclan suficientemente con el aluminio líquido. El hidrógeno disuelto en el aluminio líquido y algunas inclusiones mecánicas se adsorben en las burbujas de AlCl₃ y se eliminan a medida que estas ascienden a la superficie del aluminio líquido. El cloro gaseoso también puede clorar algunos elementos que son más negativos que las barras de aluminio 6061. Por ejemplo, el calcio, el sodio, el magnesio, etc., pueden separarse mediante la formación de los cloruros correspondientes gracias al cloro gaseoso. Por lo tanto, el método de cloración es un método muy eficaz para la purificación del aluminio primario. La cantidad de cloro gaseoso es de 500-700 g por tonelada de aluminio. Sin embargo, dado que el oxígeno es tóxico y relativamente caro, con el fin de evitar la contaminación atmosférica y reducir el coste de la producción de lingotes de aluminio, el método de cloración se ha ido eliminando gradualmente en la industria moderna del aluminio y se ha sustituido por un método de purificación con gas inerte: el nitrógeno.
(2) Método de purificación con nitrógeno. También conocido como método de purificación continua sin humos, utiliza bolas de alúmina (418 mm) como medio filtrante. El N₂ pasa directamente al aluminio fundido. El aluminio líquido se introduce de forma continua en el horno de purificación, atraviesa la capa filtrante de bolas de alúmina y se barre con nitrógeno, lo que permite eliminar las inclusiones no metálicas y el hidrógeno disuelto en el aluminio líquido; a continuación, se descarga de forma continua, de modo que las finas burbujas de nitrógeno se distribuyen uniformemente y desempeñan la función de purificación 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. La pérdida de aluminio causada por el proceso de purificación es relativamente reducida, por lo que actualmente se utiliza de forma generalizada. Sin embargo, a diferencia del cloro gaseoso, no puede eliminar el calcio, el sodio y el magnesio del aluminio líquido.
(3) Método de purificación con mezcla de gases. Se utiliza una mezcla de cloro y nitrógeno para purificar el aluminio líquido. La barra de aluminio 6061 sirve, por un lado, para eliminar el hidrógeno y los óxidos y, por otro, para eliminar ciertas impurezas metálicas (como el magnesio) presentes en el aluminio. La composición 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 favorece la buena difusión del cloro y el nitrógeno y permite acortar el tiempo de operación.