L'aluminium liquide issu de l'électrolyse présente une forte teneur en gaz et en impuretés. Compte tenu de ces caractéristiques de composition, le processus d'affinage de la masse fondue doit être renforcé. Le processus d'affinage de l'aluminium fait généralement appel à un agent d'affinage et à un soufflage d'azote ; la qualité de l'agent d'affinage et de l'azote doit donc être garantie. La production utilise un agent d'affinage de haute qualité et de l'azote de haute pureté, et effectue deux étapes d'affinage à une température comprise entre 730 et 750 °C. La quantité d’agent d’affinage utilisée lors de la première étape est de 2,5 kg/t-A, et la durée d’affinage est de 25 à 30 minutes ; après l’affinage, les scories sont retirées, du magnésium est ajouté, puis on alimente le feu. Le dosage de l’agent d’affinage pour la deuxième étape est de 1,5 kg/t, et la durée d’affinage est de 15 à 20 minutes. Une fois le deuxième processus d’affinage de l’aluminium terminé, on procède à l’élimination des scories, au prélèvement d’échantillons et à leur analyse ; une fois la composition validée, on saupoudre une couche d’agent de recouvrement et on laisse reposer dans le four pendant 30 minutes.
Procédé d'affinage de l'aluminium
Le point de fusion de l'agent de recouvrement étant inférieur à celui de l'aluminium fondu, sa densité est inférieure à celle du métal fondu, et il présente également de bonnes propriétés de mouillage. Un film protecteur liquide continu se forme à la surface du métal fondu afin d'isoler ce dernier de l'air dans le four. En général, l’oxygène ou la vapeur d’eau ne peuvent pas, ou très rarement, traverser la couche de recouvrement pour réagir avec l’aluminium liquide, tandis que les atomes d’hydrogène dissous dans l’électrolyte peuvent pénétrer la couche de recouvrement et s’échapper en raison de leur faible rayon.
Adopter raffinage par adsorption de gaz, l'efficacité de l'affinage dépend non seulement étroitement de la pureté en azote de l'agent d'affinage, mais aussi étroitement du mode opératoire d'affinage. En effet, l'affinage par insufflation repose sur le dégazage par diffusion sous pression partielle et l'élimination des scories par flottation. Seule la zone en contact étroit avec le gaz d'affinage et la poudre peut produire l'effet d'affinage. Les opérateurs doivent respecter les procédures d’exploitation et veiller à ce que l’affineur se déplace de manière uniforme autour des quatre coins du four de fusion, le long du fond de celui-ci, afin que toute la masse d’aluminium fondu soit en contact total avec l’agent d’affinage et l’azote, sans laisser de zones non traitées.
L'efficacité du raffinage du gaz dépend davantage du degré de dispersion du gaz et de la taille des bulles. Plus les bulles sont petites, meilleur est l'effet de dégazage. En effet, plus les bulles sont petites, plus le même volume de gaz génère de bulles, plus la surface spécifique est importante ; plus la vitesse de remontée est lente, plus le temps de contact avec la masse fondue est long. Lorsqu'on utilise un affineur ordinaire en forme de T, le diamètre des bulles est d'environ 10 mm et l'effet est très bon ; si l'on utilise un tube en acier de 15 mm de diamètre comme affineur, le diamètre des bulles peut atteindre plus de 300 mm et, même en utilisant davantage d'azote, l'effet de dégazage reste médiocre.
Dans le procédé d'affinage par adsorption au flux, l'agent d'affinage est en contact direct avec la masse d'aluminium fondu ; grâce à l'adsorption et à la diffusion, on obtient ainsi un bon résultat en matière d'élimination des scories. L'effet de dégazage du fondant s'exerce principalement de deux manières : d'une part, le fondant se décompose chimiquement et réagit avec le bain fondu pour former un produit gazeux qui permet la diffusion et l'élimination de l'hydrogène ; d'autre part, le film d'oxyde à la surface du bain fondu est dissous dans l'aluminium fondu par le Na₃AlF₆ présent dans le fondant, et l'hydrogène atomique se diffuse dans la phase gazeuse.
La pratique a démontré que l'efficacité de la méthode d'affinage au gaz en matière d'élimination de l'hydrogène et des scories est supérieure à celle de la méthode d'affinage par fondant seul. Les données de mesure montrent que la teneur en hydrogène de l’aluminium fondu peut être réduite à 325 ml/kg ± grâce à l’affinage en four, et que les inclusions d’oxydes sont considérablement réduites ; toutefois, cela ne suffit pas encore à répondre aux exigences de la coulée du produit, et il est donc nécessaire de recourir au système de dégazage en ligne et à la méthode de filtration CFF pour purifier davantage l’aluminium fondu. Une fois l’aluminium fondu raffiné dans le four de maintien statique, un agent de recouvrement doit être saupoudré à la surface de l’aluminium fondu, et celui-ci doit reposer pendant 10 à 15 minutes avant de passer à l’étape suivante. Objectifs de ce temps de repos : d’une part, faciliter l’action de l’agent d’affinage en amont afin d’extraire les gaz et les petites inclusions non métalliques de la surface de l’aluminium liquide ; d’autre part, faciliter la descente des grosses inclusions non métalliques vers le fond du four.