La película de óxido y las partículas de impurezas suspendidas en el aluminio fundido son difíciles de eliminar por completo en un horno con una superficie de contacto amplia. El efecto de aplicar fundente mediante una máquina pulverizadora de polvo es mejor, pero sigue siendo difícil lograr el objetivo de purificar el aluminio fundido de forma exhaustiva. Por lo tanto, además de utilizar un fundente para eliminar algunas impurezas contaminantes en un horno de gran capacidad, los talleres de fundición modernos también utilizan un dispositivo de purificación en línea fuera del horno para llevar a cabo un tratamiento de purificación exhaustivo del aluminio líquido que sale del horno de mantenimiento, con el fin de eliminar por completo los gases y las escorias residuales presentes en el aluminio líquido.
Principio de funcionamiento del dispositivo de purificación en línea situado fuera del horno
El principio del dispositivo de purificación situado fuera del horno consiste en permitir que el aluminio líquido y el gas de purificación entren en contacto completo en el pequeño horno de purificación equipado con un calentador, de modo que el hidrógeno presente en el aluminio líquido se difunda hacia las burbujas inertes —con una presión parcial de hidrógeno nula— y se escape. fuera del líquido. La escoria sólida suspendida en el aluminio líquido también se adsorberá en la superficie de las burbujas y se eliminará junto con ellas. Tras el tratamiento de purificación en línea, el contenido de hidrógeno del aluminio líquido puede reducirse a la mitad del valor original; las inclusiones no metálicas con un diámetro inferior a 50 µm pueden eliminarse mediante el 50%. Esto es importante para la producción de aleaciones de aluminio y magnesio y para la extracción directa de aluminio líquido de las celdas electrolíticas con el fin de producir aluminio.
El gas inerte puede dispersarse en diminutas burbujas en el aluminio fundido a través de una boquilla giratoria, una boquilla atomizadora o una placa cerámica porosa. El purificador situado fuera del horno lleva el nombre de la patente del inventor. Para evitar la contaminación secundaria del aluminio fundido en el horno de purificación, algunos dispositivos también cubren la superficie del aluminio fundido con gas inerte. El gas inerte puede ser nitrógeno o argón. En el caso del nitrógeno, debe utilizarse nitrógeno de alta pureza, con una pureza superior al 99,995% y un punto de rocío inferior a -70 ℃. La pureza del argón debe ser superior al 99,98%, y el contenido de agua y de oxígeno debe ser inferior al 0,01%. El coste del argón es superior al del nitrógeno, pero su ventaja es que no reacciona con el aluminio líquido para formar compuestos a altas temperaturas. Tras la purificación en línea del aluminio líquido, el contenido de hidrógeno debe ser inferior a 0,12 ml/100 g (Al). En el caso de productos con requisitos de calidad estrictos, el contenido de hidrógeno debe ser inferior a 0,10 ml/100 g (Al).
El tiempo que tarda el aluminio fundido en atravesar el dispositivo de purificación es muy breve. Tras el tratamiento, resulta difícil separar del aluminio fundido, en un tiempo tan breve, las escorias y las inclusiones de menor tamaño. Para garantizar la limpieza del aluminio fundido, todos los dispositivos de purificación externos están equipados con un dispositivo de filtrado destinado a eliminar los residuos en suspensión. Las impurezas presentes en el aluminio líquido se presentan en forma de película o partículas; el espesor de la película es de 0,1 a 0,5 µm, y la longitud o anchura, de 10 a 5000 µm; el diámetro de las partículas es de 0,1 a 50 µm; las impurezas incluyen óxidos como Al₂O₃, SiO₂, MgO, así como AlF₃, Al₄C₃, AlN y otros compuestos no oxídicos.
El filtro de aluminio líquido suele utilizar placas de cerámica celular. Cuando el aluminio líquido atraviesa los canales sinuosos y comunicados de la cerámica celular, los residuos internos se depositan en las paredes de los canales bajo la acción de la hidrodinámica, la inercia, la interceptación, la colisión, la adsorción, etc., lo que permite que el aluminio líquido limpio entre en la placa de flujo de fundición y laminación. La eficacia de filtración de la placa de cerámica celular está directamente relacionada con el diámetro de los microporos, pero el diámetro de los residuos interceptados es mucho menor que el diámetro medio de los microporos. Las placas de cerámica celular suelen sustituirse una vez por horno para garantizar la capacidad de paso del aluminio líquido y evitar que los residuos y las partículas de escoria depositadas en los poros vuelvan a entrar en el aluminio líquido.