O alumínio líquido que a barra de alumínio 6061 retira da célula eletrolítica contém diversas impurezas, por isso precisa ser purificado antes da fundição. Na indústria, são utilizados principalmente métodos de purificação de fundição, como clarificação, fluxo e gás, além de métodos de solidificação direcional e filtração.
Tecnologia de purificação na fundição de barras de alumínio
A purificação do fluxo consiste em utilizar o fluxos adicionado ao alumínio líquido para formar um grande número de gotículas finas, de modo que os óxidos presentes no alumínio líquido sejam umedecidos, adsorvidos e dissolvidos por essas gotículas, formando novas gotículas na superfície; após o resfriamento, a escória é removida. O fundente utilizado para a purificação é composto por sais com baixos pontos de fusão, baixa densidade, baixa tensão superficial, alta atividade e forte capacidade de adsorção de escória oxidada. Ao utilizá-lo, coloque primeiro um pequeno pedaço de fundente na gaiola de ferro e, em seguida, insira-a no fundo do forno de mistura para agitar para frente e para trás. Após o término da ação do fluxo, retire a gaiola de ferro e deixe descansar por 5 a 10 minutos. Remova a escória superficial para a fundição. O fluxo também pode ser retirado da superfície, conforme necessário, para cobri-la.
Método de purificação de barras de alumínio fundidas
A purificação por gás é um dos principais métodos de purificação das barras de alumínio 6061. O gás utilizado é o cloro, o nitrogênio ou uma mistura de cloro e nitrogênio.
(1) Purificação do gás cloro. Anteriormente, o gás cloro ativo era utilizado como agente de limpeza (método de cloração). No método de cloração, quando o gás cloro é introduzido no alumínio líquido, gera-se uma grande quantidade de AlCl₃ com tamanho anormalmente pequeno, e as bolhas se misturam suficientemente no alumínio líquido. O hidrogênio dissolvido no alumínio líquido e algumas inclusões mecânicas são adsorvidos nas bolhas de AlCl₃ e são eliminados à medida que as bolhas de AlCl₃ sobem à superfície do alumínio líquido. O gás cloro também pode clorar alguns elementos que são mais negativos do que as barras de alumínio 6061. Por exemplo, cálcio, sódio, magnésio etc. podem ser separados pela formação do cloreto correspondente devido ao gás cloro. Portanto, o método de cloração é um método muito eficaz de purificação do alumínio primário. A quantidade de gás cloro é de 500 a 700 g por tonelada de alumínio. Porém, como o oxigênio é tóxico e relativamente caro, a fim de evitar a poluição do ar e reduzir o custo da produção de lingotes de alumínio, o método de cloração vem sendo gradualmente eliminado na indústria moderna do alumínio e substituído por um método de purificação com gás inerte — o nitrogênio.
(2) Método de purificação com nitrogênio. Também conhecido como método de purificação contínua sem fumaça, utiliza esferas de alumina (418 mm) como meio filtrante. O N₂ passa diretamente para o alumínio fundido. O alumínio líquido é alimentado continuamente no forno de purificação, passa pela camada filtrante de esferas de alumina e é lavado com nitrogênio, de modo que as inclusões não metálicas e o hidrogênio dissolvido no alumínio líquido são removidos e, em seguida, descarregados continuamente, fazendo com que as finas bolhas de nitrogênio se distribuam uniformemente, desempenhando o papel de purificação no alumínio líquido tratado. O nitrogênio não polui a atmosfera e possui grande capacidade de purificação. Ele pode processar de 200 a 600 kg de alumínio líquido por minuto. A perda de alumínio causada pelo processo de purificação é relativamente reduzida, por isso é amplamente utilizado atualmente. No entanto, ao contrário do gás cloro, ele não consegue remover cálcio, sódio e magnésio do alumínio líquido.
(3) Método de purificação com gás misto. Utiliza-se uma mistura de cloro e nitrogênio para purificar o alumínio líquido. A barra de alumínio 6061 tem a função, por um lado, de remover o hidrogênio e os óxidos e, por outro, de remover certas impurezas metálicas (como o magnésio) presentes no alumínio. A composição comum é 90% de nitrogênio + 10 % de cloro. Também existe a composição de 10% de cloro + 10% de dióxido de carbono + 80% de nitrogênio. Esse método apresenta melhores resultados, pois o dióxido de carbono facilita a difusão do cloro e do nitrogênio e reduz o tempo de operação.