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Dégazage par rotation

Dégazage par rotation

La méthode de dégazage par rotation est actuellement la plus répandue pour le dégazage et la purification de l'aluminium fondu. Le principe du dégazage par rotation consiste à faire passer un gaz inerte ou un gaz actif insoluble dans l'aluminium fondu, ou à ajouter un sel de chlore (chlorure) qui réagit avec l'aluminium fondu pour générer un gaz, ce qui provoque la formation d'un grand nombre de bulles qui s'échappent de l'aluminium fondu.

Les atomes d'hydrogène dissous dans l'aluminium fondu migrent vers la surface des bulles de purification, sont adsorbés à la surface de ces bulles, forment des hydrures au sein des bulles d'hydrogène, puis s'échappent finalement de l'aluminium fondu par le biais d'un processus cinétique à mesure que les bulles remontent à la surface, achevant ainsi le dégazage et la purification de l'aluminium fondu. Il s'agit d'un processus dans lequel l'hydrogène se diffuse en phase liquide et est adsorbé par les bulles.

La méthode traditionnelle de flottation à bulles de technologie de purification par dégazage, telles que la méthode de soufflage à tube unique et celle à tête de soufflage à plusieurs orifices, ne permettent de répondre qu’à certaines conditions, et il est difficile de satisfaire simultanément aux exigences susmentionnées. Bien que la méthode à tête de soufflage à plusieurs orifices permette de produire des bulles plus petites que la méthode à tube unique, l’amélioration est minime. En effet, comme les bulles remontent verticalement pendant le dégazage dans ces deux méthodes, si l’apport d’air est augmenté, la surface du liquide située directement au-dessus de la buse sera nettement soulevée par l’effet de la remontée des bulles, provoquant un brassage et des projections d’aluminium fondu. Par conséquent, elles ne peuvent pas jouer le rôle de facteur principal du flux d’air.

Dégazage par rotation

À l'heure actuelle, le principe de la buse rotative, qui suscite un intérêt croissant, répond aux conditions dynamiques de dégazage requises par le procédé de flottation à bulles. La différence par rapport aux procédés de purification antérieurs réside dans le fait que le gaz de purification est introduit par l’orifice de l’arbre ou par l’interstice entre l’arbre et le manchon ; il est fragmenté lorsqu’il traverse l’aube inférieure de la buse rotative, puis projeté à grande vitesse. L’aluminium fondu en rotation remonte alors jusqu’au niveau du liquide.

La méthode de la buse rotative permet de tirer pleinement parti des avantages de la flottation par bulles pour l'élimination de l'hydrogène. Le principe repose sur le fait que le liquide forme un jet sous l'action puissante de la buse, et que les bulles sont dispersées de manière homogène dans le puits fragmenté sous l'effet combiné de la buse et du jet.

Lorsque la vitesse de rotation est faible, la contrainte de cisaillement exercée sur les bulles est moindre et celles-ci sont plus volumineuses, prenant la forme d’un chapeau de paille. Lorsque la vitesse de rotation est élevée, la contrainte de cisaillement exercée sur les bulles augmente, leur volume diminue sensiblement et elles se répartissent sous une forme sphérique. Le nombre de bulles augmente, ce qui accroît la surface de contact des bulles avec l'aluminium fondu, ce qui améliore considérablement la dynamique de dégazage.

Dégazage par rotation

La bulle est brisée par l'action du liquide éjecté par la pale et s'éloigne simultanément de la buse. Son déplacement est lié à la vitesse et à la forme de la pale. Lorsque la vitesse est élevée, la tête s'agrandit en conséquence. Plus le mouvement radial de la bulle s'allonge, plus la répartition des bulles devient diffuse. Lorsque la vitesse de rotation est faible, les bulles s'accumulent près de la buse, ce qui accentue leur tendance à se regrouper. Lorsque la vitesse de rotation est élevée, les bulles se dispersent. La répartition est alors plus uniforme. À mesure que la vitesse augmente, la zone d'action du liquide éjecté par les pales s'étend, ce qui permet de poursuivre le processus de rupture des bulles.

La structure de la buse rotative est le facteur le plus important dans le processus de purification de l'aluminium liquide. Selon sa structure et ses paramètres de conception, le degré d'agitation du liquide varie, tout comme la taille et le nombre de bulles générées, ce qui influe directement sur l'efficacité de l'élimination de l'hydrogène. À vitesse et débit de gaz identiques, les différentes buses rotatives présentent des coefficients de transfert de masse apparents différents.