L'aluminium fondu est un liquide à haute température composé d'aluminium allié et d'alliages d'aluminium, obtenu soit directement, soit par mélange d'aluminium primaire (lingots d'aluminium ou aluminium électrolytique) avec d'autres éléments d'alliage, au moyen d'un procédé de fusion à haute température. Lors de la fusion de l’aluminium et des alliages d’aluminium, on observe la formation de scories oxydées et de gettering, ce qui entraîne une contamination plus ou moins importante de l’aluminium liquide à haute température par des impuretés. En particulier, les masses fondues d’aluminium et d’alliages d’aluminium contiennent une grande quantité d’hydrogène ainsi que des inclusions métalliques et non métalliques. Si les substances nocives susmentionnées ne peuvent pas être éliminées à temps avant la coulée, des défauts de coulée tels que des pores, des inclusions et des défauts de compactage se formeront à l’intérieur et à la surface de la pièce moulée, ce qui affectera gravement les propriétés physiques, chimiques, mécaniques et diverses propriétés de transformation ultérieure de la pièce moulée, entraînant ainsi une grande quantité de déchets. C’est pourquoi l’aluminium fondu doit être purifié. À l’heure actuelle, les techniques de purification de l’aluminium fondu comprennent deux types de procédés : la purification en four et la purification hors four.
La technologie de purification en four est une technique de purification de l'aluminium fondu utilisée dans les fours de fusion d'aluminium lors du processus de fusion de l'aluminium et des alliages d'aluminium ; elle comprend le dégazage et l'élimination des scories.
Cette technologie peut être classée en deux catégories : les technologies de traitement par purification par adsorption et les technologies de traitement par purification sans adsorption :
La méthode d'adsorption repose principalement sur le flux pour produire un effet d'absorption des inclusions d'oxydation rigides, tout en éliminant les inclusions d'oxydation et l'hydrogène adsorbé à la surface, afin d'assurer la purification de l'aluminium fondu. L'effet de purification de la méthode d'adsorption ne se produit qu'au niveau de l'interface d'adsorption. La méthode d'adsorption comprend principalement la purge par gaz unique, la purge par mélange de gaz, la purification par sel de chlore et l'affinage par flux.
La méthode sans adsorption s'appuie principalement sur d'autres effets physiques et chimiques pour purifier l'aluminium liquide. Elle comprend notamment le traitement de purification sous vide (traitement sous vide statique, traitement sous vide dynamique), le traitement de purification par ultrasons, le traitement de purification électromagnétique, la méthode de cristallisation sous pression, la méthode de l'hydrogène solide à base d'éléments de terres rares, etc.
La technologie de purification de l'aluminium fondu (dégazage et filtration) hors du four est une technologie de dégazage et de scellement en continu utilisée dans le processus de coulée de l'aluminium fondu. La méthode de purification par dégazage (hydrogène) hors du four est en réalité la méthode de flottation par bulles : une technique spécifique permet de générer un grand nombre de bulles dans l’aluminium fondu, en exploitant la différence de pression partielle entre l’hydrogène présent dans l’aluminium fondu et celui des bulles, de sorte que l’hydrogène présent dans l’aluminium fondu pénètre en continu dans les bulles et flotte dans l’aluminium fondu, avant de s’échapper finalement de la surface du liquide avec les bulles. L’objectif est d’éliminer l’hydrogène. Parallèlement, une partie des scories est évacuée au cours du processus de flottation des bulles, ce qui permet d’obtenir une séparation entre les scories et le liquide.
En ce qui concerne les dispositifs de purification installés à l'extérieur du four, ceux couramment utilisés aujourd'hui sont les dispositifs de purification par dégazage à injection rotative, tels que le dispositif SNIF de la société américaine Pyrotek, le dispositif Aplur de la société française Novelis, le dispositif GBF de la société japonaise Fujiko et le dispositif de dégazage TKR, également japonais. L'exemple le plus représentatif est le dégazeur sous vide fabriqué par Hydro Corporation, et équipements de dégazage en ligne d'AdTech China.
Bien qu’il existe de nombreux types d’équipements de purification par dégazage à jet rotatif, tant en France qu’à l’étranger, ceux-ci sont généralement installés entre l’orifice de décharge du four et le caisson de filtration. Le principe du dégazage est le suivant : l’aluminium liquide à haute température traverse le corps du caisson de dégazage pour y circuler et y passer, puis effectue une rotation. Le rotor fragmente le gaz inerte injecté dans l’aluminium fondu par le plateau tournant en un grand nombre de bulles dispersées, qu’il répartit dans l’aluminium fondu. Les bulles présentes dans l’aluminium liquide, grâce à la différence de pression partielle des gaz et au principe d’adsorption en surface, absorbent l’hydrogène contenu dans l’aluminium liquide, adsorbent les scories oxydées et sont évacuées de la surface de l’aluminium liquide à mesure qu’elles remontent, permettant ainsi de purifier l’aluminium liquide.