L'aluminium fondu présent dans la cellule d'électrolyse contenant de nombreuses impuretés, il doit être filtré avant la coulée des lingots d'aluminium. Les méthodes couramment utilisées comprennent les fondants, les gaz et les techniques de clarification. Les principales méthodes sont les suivantes :
Procédé de purification des flux et procédé de purification des gaz
1. La méthode de purification par flux consiste à utiliser le flux de raffinage ajouté à la solution, qui présente les caractéristiques suivantes : faible densité, forte activité et grande capacité d'adsorption. L'adsorption des oxydes présents dans la solution entraîne la formation de nouvelles gouttelettes qui remontent à la surface. Une écume se forme après refroidissement. Le lingot d'aluminium peut être coulé après élimination de cette écume.
2. La purification au gaz, qui fait généralement appel à du chlore, de l'azote ou un mélange de chlore et d'azote, constitue l'une des principales méthodes de purification de l'aluminium primaire.
Purification au chlore
Le chlore gazeux présent dans l'aluminium fondu génère de nombreuses petites bulles qui se mélangent complètement à la masse d'aluminium fondu ; l'hydrogène qui y est dissous, ainsi que certaines inclusions mécaniques, peuvent alors être adsorbés sur ces petites bulles. Lorsque les bulles remontent à la surface de l'aluminium fondu, elles sont évacuées.
Procédé de purification de l'azote
Le chlore étant toxique et coûteux, on a recours désormais à la purification à l'azote. Des billes d'alumine sont utilisées comme milieu filtrant. L'azote (N₂) est directement injecté dans l'aluminium fondu. L'aluminium fondu est introduit en continu dans le four de purification, traverse la couche filtrante de billes d'alumine et est balayé par de l'azote, ce qui permet d'éliminer les inclusions non métalliques et l'hydrogène dissous présents dans l'aluminium fondu, avant d'être évacué en continu. Les fines bulles d'azote sont ainsi réparties uniformément et exercent un effet purificateur sur l'aluminium liquide traité.
Procédé de purification d'un mélange gazeux
Un mélange de chlore et d'azote est utilisé pour purifier l'aluminium fondu. Son rôle est, d'une part, d'éliminer l'hydrogène et de séparer les oxydes, et, d'autre part, d'éliminer certaines impuretés métalliques (telles que le magnésium) présentes dans l'aluminium. La composition couramment utilisée est de 90% d'azote + 10% de chlore. Il existe également une composition à base de 10% de chlore + 10% de dioxyde de carbone + 80% d’azote. Cette composition offre de meilleurs résultats : le dioxyde de carbone permet une bonne diffusion du chlore et de l’azote, ce qui peut réduire la durée de l’opération.