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Gaz de flux

Gaz de flux

Afin d'éliminer les éléments alcalins (à savoir Na, Ca, K, Li), l'utilisation d'un gaz de flux actif contenant du chlore est la pratique courante pour le traitement de l'aluminium fondu. Dans des conditions d'équilibre, les chlorures de chacun de ces éléments sont formés en tant que produits de réaction. À l'exception du LiCl, tous ces sels halogénés, en tant que substances pures, sont solides aux températures normales de traitement ; ils sont donc facilement séparés à la surface de la masse fondue et éliminés par écumage.

Les éléments alcalins sont généralement présents dans le bain fondu à des concentrations inférieures à 500 ppm. Conformément à la loi d'action de masse (la vitesse de réaction est proportionnelle à la concentration du réactif), des sels métastables hors équilibre se forment, tels que l'AlCl₃ et le MgCl₂ (si le Mg est présent). Ces halogénures sont indésirables car ils contribuent fortement à la formation d’émissions atmosphériques. De plus, le MgCl₂ fond à 1 306 °F et se solidifie généralement à la température normale du processus de fusion. Le sel fondu est très indésirable car il est difficile à extraire vers la surface pour être écumé. Il existe donc un besoin important de faire réagir des métaux alcalins afin de produire des sels à point de fusion plus élevé, qui sont séparés plus efficacement vers la surface sous forme solide par flottation.

Dans le procédé existant de dispersion du gaz de flux, par exemple dans la masse d'aluminium fondu, le gaz de flux est introduit dans la masse principale vers le bas, dans le sens axial, et est dispersé par une roue à aubes rotative montée sur l'arbre. Cependant, ce procédé n'est pas sans limites. La roue à aubes en rotation génère un vortex autour de l’arbre, ce qui signifie que la majeure partie du métal en fusion tourne autour de l’arbre de la roue à aubes à une vitesse proche de celle de cette dernière. Le flux ajouté au métal en fusion a tendance à circuler avec celui-ci sans se disperser de manière significative. De plus, le tourbillon a pour effet d’augmenter la surface de la masse fondue exposée à l’air. Cette exposition accrue du métal en fusion à l’air entraîne une formation accrue d’écume, son entraînement ultérieur et ses effets collatéraux néfastes.

Lorsque le flux est sous forme gazeuse, les courants de Foucault peuvent poser des problèmes d’une autre manière. Le gaz de flux se déplace vers le centre du vortex, ce qui a pour conséquence que les autres parties de la masse fondue ne sont pas suffisamment traitées par le gaz de flux. Par conséquent, l'efficacité du procédé est réduite, car une partie de la masse fondue n'est pas traitée par le flux. De plus, le gaz de flux entraîné dans le flux de métal fondu a tendance à se regrouper, ce qui entraîne la formation de bulles de gaz de flux plus grosses dans la masse fondue. Ces bulles plus grosses réduisent l'efficacité du procédé de fluxage, car une quantité moindre de métal fondu est traitée.

Il existe donc un besoin important de mettre au point un procédé de flux plus efficace, qui empêche la réabsorption des scories de la surface dans la masse fondue, par exemple grâce à la formation de courants de Foucault, afin de maintenir le flux finement dispersé dans l'ensemble de la masse fondue et de renforcer le contact avec le métal en fusion. Le matériau en fusion améliore la fusion du bain. De plus, il existe un besoin important d’un procédé amélioré filtration sur mousse céramique méthode de filtration de l'aluminium fondu.