Flux pour l'élimination des métaux alcalins

Afin d'éliminer les métaux alcalins (à savoir Na, Ca, K, Li), l'utilisation d'un fondant destiné à l'élimination des métaux alcalins constitue une méthode reconnue 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 halogénures sont des espèces pures et se présentent sous forme solide à la température normale de traitement ; ils peuvent donc être facilement séparés à la surface de la masse fondue sous forme de surnageant, puis éliminés par écumage.

Les métaux alcalins sont généralement présents dans la masse fondue à des concentrations inférieures à 500 ppm. Conformément à la loi d'action de masse (la vitesse de réaction est approximativement 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 affectent considérablement la transmission par voie aérienne au cours du procédé. De plus, le MgCl₂ fond à 1 306 °F et fond généralement aux températures normales de traitement par fusion. La fusion est très indésirable car il est difficile d’éliminer le sel qui s’accumule en surface. Il est donc hautement souhaitable de faire réagir ou de complexer les éléments alcalins afin de produire un sel à point de fusion plus élevé, qui se sépare plus efficacement sous forme solide par flottation à la surface.

En dispersant le gaz de flux Dans le bain de fusion d’aluminium, le fondant destiné à l’élimination des métaux alcalins est introduit dans la cuve principale vers le bas, dans le sens axial, puis dispersé par la roue à aubes rotative montée sur l’arbre. Cependant, cette méthode n’est pas sans limites. La turbine en rotation génère un tourbillon autour de l’arbre, ce qui signifie que la majeure partie du métal en fusion tourne ou circule autour de l’arbre de la turbine à une vitesse proche de celle de cette dernière. Le métal en fusion ajouté au milieu de culture a tendance à circuler et à faire fondre les métaux avec une dispersibilité minimale. De plus, le tourbillon a pour effet d’augmenter la surface du métal en fusion exposée à l’air.

L'exposition accrue du métal en fusion à l'air entraîne une formation accrue de scories, leur entraînement subséquent et leurs effets secondaires néfastes. Lorsque le fondant est un gaz, le vortex peut poser des problèmes d'une autre manière. Le gaz de flux est entraîné par une force physique vers le centre du vortex, ce qui a pour conséquence de déplacer les autres parties et d’empêcher la masse fondue de traiter correctement le gaz de fusion. L’efficacité de la méthode s’en trouve donc réduite en raison d’une fusion partielle. N’utilisez pas de flux pour traiter le corps. De plus, le gaz de flux entraîné dans le flux de métal en fusion a tendance à se regrouper, ce qui entraîne la formation de bulles de gaz de flux plus grosses dans le bain de fusion. Des bulles plus grosses réduiront l’efficacité du flux, car une quantité moindre de métal en fusion est traitée.

Parmi les méthodes couramment utilisées pour empêcher la formation de tourbillons, on peut citer l'insertion de déflecteurs ou de tiges dans la masse fondue. Cependant, l'utilisation d'un déflecteur n'est pas souhaitable en raison du volume mort situé derrière son bord arrière. Une autre méthode consiste à limiter la puissance fournie à la turbine. Toutefois, cela réduit considérablement le rendement.

Il est donc urgent de mettre au point un procédé de flux plus efficace, capable d'empêcher la réabsorption des scories de la surface dans la masse fondue par la formation de tourbillons, par exemple en assurant une dispersion fine du matériau de flux dans l'ensemble de la masse fondue, et d'améliorer le contact entre le métal fondu et le flux afin d'éliminer les métaux alcalins, ce qui permettrait d'optimiser le flux de la masse fondue.