Existem cinco métodos de remoção de escória de alumínio; os princípios fundamentais desses cinco métodos incluem a escoriação química, a diferença de densidade, a escoriação por flotação, a dissolução por fundente e a filtração mecânica. AdTech unidade de desgaseificação e unidades de filtragem adotam principalmente os princípios de flotação com formação de escória e filtração mecânica.
Métodos de remoção de escória de alumínio
Escoriação química
A escoriação composta baseia-se no uso de óxidos alcalinos e ácidos fluxos, ou compostos complexos ou complexos formados por óxidos ácidos e fundentes alcalinos. Isso ocorre porque existe uma forte força de ligação entre o óxido presente no alumínio líquido e o fundente. Sob determinadas condições de temperatura, eles podem interagir para formar escórias de sal duplo com menor densidade e ponto de fusão mais baixo. Além disso, é fácil separá-las dos metais, de modo a removê-las da superfície do alumínio.
A formação de escória composta ocorre principalmente na superfície do metal fundido, e essa reação também se dá no ponto de contato entre a escória e o revestimento. As inclusões não metálicas suspensas no metal fundido, sob o efeito da lei da distribuição e da diferença de densidade, flutuam continuamente do interior do metal fundido para a escória superficial, a fim de participar da reação de formação da escória.
Diferença de densidade
Esse método é adequado para ligas com grande diferença de densidade entre o metal fundido e as inclusões não metálicas, bem como para partículas de inclusão de grande tamanho. O método da diferença de densidade geralmente permite que o metal fundido seja mantido abaixo da temperatura de refino e do fluxo por um determinado período, permitindo que as inclusões flutuem ou afundem, para que possam ser removidas. A velocidade de flutuação ou afundamento das inclusões de escória é proporcional à diferença de densidade entre ambas, inversamente proporcional à viscosidade do metal fundido e proporcional ao quadrado do raio das partículas de escória. Quando a temperatura do alumínio fundido é baixa e o número de inclusões é grande, a viscosidade do alumínio fundido é elevada, e o tempo para que a escória flutue ou afunde é longo. Quando a temperatura da liga é constante, como a viscosidade do metal fundido e a diferença de densidade entre o metal fundido e a escória não variam muito, o tamanho e a forma da escória terão grande influência no tempo de flutuação ou afundamento.
Portanto, a diferença de densidade se deve principalmente ao aumento do tamanho da inclusão de escória, a fim de facilitar a separação da massa fundida. Durante a fundição de alumínio, quando o raio do A1203 é reduzido de 0,1 mm para 0,001 mm, o tempo de repouso necessário aumenta de 5 s para 13,8 h, ou seja, isso dificulta que a escória flutue ou afunde. As ligas de alumínio geralmente são deixadas em repouso por 20 a 30 minutos, mas o efeito de remoção da escória ainda é muito limitado. Esse método é demorado e consome muita energia, além de ser difícil remover inclusões de escória finamente dispersas. Geralmente, a uma determinada temperatura de superaquecimento, após o fluxo ser agitado e se transformar em escória, ele é deixado em repouso por um período de tempo para se obter um certo efeito de remoção de escória.
Princípio da flutuação
O princípio da flotação utiliza uma determinada ação física e química entre o fluxo ou gás inerte e o óxido, ou seja, a adsorção e a dissolução parcial, fazendo com que a espuma remova o óxido. A temperatura de fusão da liga de alumínio é baixa, mas o ponto de fusão de seu óxido é muito alto. Nesse caso, é difícil utilizar o método químico. Portanto, o método de flotação é mais adequado.
Quando a liga de alumínio é refinada com gás nitrogênio, muitas escórias oxidadas flutuam para a superfície durante a desidrogenação. O processo desse tipo de remoção de escória por flotação a gás é basicamente o mesmo que o da remoção de escória por flotação com fundente. Quando as bolhas passam pelo alumínio líquido, as partículas de óxido dispersas colidem com as bolhas, são adsorvidas por elas e flutuam até a superfície do líquido à medida que as bolhas sobem. Quanto maior o número de bolhas e quanto maior o tamanho delas, melhor é o efeito de remoção de escória. Os gases inertes utilizados são geralmente nitrogênio e argônio. Também são comumente utilizadas ligas de alumínio como agentes de flotação, principalmente à base de sais de cloreto.
Dissolução do fluxo
Depois que as inclusões não metálicas são dissolvidas no fluxo líquido, elas podem se separar do metal fundido à medida que o fluxo flutua e afunda. A capacidade dos fluxos de dissolver a escória retida depende de sua estrutura molecular e das propriedades químicas resultantes. Quando a estrutura molecular e as propriedades químicas são semelhantes, eles podem ser miscíveis a uma determinada temperatura. A adição de 10% de criolita à mistura de quantidades iguais de cloreto de sódio e cloreto de potássio permite dissolver 0,15% de Al₂O₃. E, à medida que a quantidade de criolita aumenta, a solubilidade da alumina no fluxo também aumenta.
Filtragem mecânica
Os métodos de remoção de escória de alumínio mencionados acima são ineficazes para inclusões não metálicas que apresentam pouca diferença na densidade do metal fundido, tamanho reduzido das partículas e dispersão extremamente elevada. Portanto, quando o metal fundido passa pelo meio filtrante, a filtração mecânica exerce um efeito de bloqueio mecânico sobre as inclusões não metálicas. Além disso, o filtro de espuma cerâmica O meio filtrante também exerce um efeito de adsorção sobre as inclusões. Geralmente, quanto menor for a abertura e maior a espessura do meio filtrante, menor será a vazão do alumínio líquido e melhor será o efeito da filtragem mecânica.