L'aluminium liquide issu de la fabrication électrolytique se caractérise par une température élevée, un nombre accru d'inclusions d'oxydation, une teneur élevée en hydrogène, ainsi qu'une teneur en métal et en sodium.
Caractéristiques de l'aluminium liquide électrolytique
(1) La température est élevée. Le processus d’électrolyse s’effectue généralement à une température comprise entre 950 et 970 ℃, déterminée par les propriétés du bain de cryolite-alumine composé d’électrolyte et d’alumine ; la température de l’aluminium fondu dans la cellule d’électrolyse est donc d’au moins 940 ℃. Une température aussi élevée, associée à la grande quantité d’aluminium liquide extraite de la cellule d’électrolyse, permet de maintenir l’aluminium à l’état liquide suffisamment longtemps, et le réservoir de stockage d’aluminium peut être transporté après des opérations répétées d’extraction d’aluminium sur plusieurs cellules d’électrolyse. Jusqu’à ce que l’aluminium fondu soit transféré de l’atelier de fonderie vers le four de maintien, la température est maintenue à plus de 850 °C.
(2) On observe de nombreuses inclusions d'oxydation. Bien qu’il existe une certaine différence de densité entre l’électrolyte à base de sel fondu de cryolite et d’alumine et l’aluminium liquide à la même température (la densité du premier est d’environ 21 g/cm³, celle du second d’environ 23 g/cm³), celle-ci est suffisante pour garantir la stratification de l’aluminium liquide et de l’électrolyte. Mais comme cette différence est très faible, une petite quantité d’électrolyte sera inévitablement absorbée lorsque l’aluminium est prélevé sous vide. Outre l’agitation et la circulation intenses qui ont lieu pendant le processus d’électrolyse, les mouvements brusques de l’aluminium liquide provoquent une nouvelle oxydation de l’aluminium dans l’espace anodique, ce qui entraîne la présence d’un plus grand nombre d’inclusions oxydées dans la masse d’aluminium fondu, notamment l’oxyde d’aluminium déposé au fond de la cellule d’électrolyse et le carbure d’aluminium produit par la diffusion du carbone, ce qui augmente la teneur en diverses inclusions dans l’aluminium liquide. AdTech Unité de filtration CFF sert à éliminer les inclusions d'oxydation.
(3) La teneur en Fe et en Si est élevée. Au cours du processus d’électrolyse, les impuretés sous forme d’oxydes d’éléments à potentiel positif, telles que le SiO₂, le Fe₂O₃, etc., sont facilement réduites, tandis que les éléments impurs réduits, tels que le Fe et le Si, pénètrent directement dans l’aluminium fondu, ce qui diminue la qualité de l’aluminium. Elles proviennent principalement de l’alumine brute, des anodes en carbone et des outils d’exploitation. En particulier lorsque l’alumine nationale est utilisée comme matière première, la teneur en Si de l’alumine est généralement plus élevée que celle de l’alumine importée, en raison du type de minerai et de la technologie de désilication utilisée en Chine. En général, l’aluminium fondu contient (Si) 0,81 TP3T-101 TP3T, (Fe) 0,91 TP3T~1,11 TP3T.
4) Teneur élevée en hydrogène. En raison des particularités du procédé d’électrolyse au palladium, la présence de gaz dans l’aluminium fondu est inévitable. Ce gaz est principalement composé d’hydrogène, à raison d’environ 70% à 90%, et contient de faibles quantités de CO, CO₂, N₂ et CH₄. Le radon produit par la décomposition thermique des hydrocarbures de l’anode est dissous par voie électrochimique sur l’anode. Une fois que l’hydrogène généré a migré vers la cathode, il s’y décharge pour former de l’hydrogène. De plus, l’hydrogène présent dans l’environnement ambiant est réduit par la vapeur d’eau provenant de l’aluminium et se dissout dans celui-ci. À l’état liquide, la teneur saturée en hydrogène de l’aluminium liquide augmente avec la température. Par exemple, elle est de 0,67 ml/100 g Al à 660 °C, de 1,23 ml/100 g Al à 750 °C et de 2,15 ml/100 g Al à 850 °C. Elle est de 2,9 ml/100 g Al à 950 °C et de 3,9 ml/100 g Al à 1 000 °C. AdTech propose unité de dégazage en ligne pour l'élimination de l'hydrogène.
(5) Teneur élevée en Na. Au cours du processus d’électrolyse, d’une part, l’aluminium remplace le Na présent dans la cryolite (NaAF₆), le fluorure de sodium (NaF) et d’autres milieux. D'autre part, l'activité du sodium dans la masse fondue étant supérieure à celle de l'aluminium, du sodium se forme à la cathode. Ce précipité pénètre dans le bain d'aluminium fondu, de sorte que la teneur en sodium de ce dernier atteint une valeur comprise entre 0,011% et 0,05%.