Os métodos de purificação utilizados na fundição de barras de alumínio, como clarificação, fluxo e gás, são os mais comuns, além dos métodos de filtração. O alumínio líquido aspirado da célula eletrolítica pela barra de alumínio 6061 contém diversas impurezas, por isso precisa ser purificado antes da fundição.
Purificação na fundição de barras de alumínio
Purificação do fluxo
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, absorvidos e dissolvidos por essas gotículas, formando novas gotículas que sobem à superfície e formam uma escória após o resfriamento. A escória é removida. O fundente utilizado para a purificação é composto por sal com baixo ponto de fusão, baixa densidade, baixa tensão superficial, alta atividade e forte capacidade de adsorção de escória de oxidação. Ao utilizá-lo, coloque primeiro um pequeno pedaço de fundente na gaiola de ferro, em seguida, insira-a no fundo do forno de mistura e agite-a para frente e para trás. Após o término da ação do fluxo, retire a gaiola de ferro e deixe repousar por 5 a 10 minutos. Remova a escória superficial e proceda à fundição. Se necessário, o fluxo também pode ser removido da superfície para cobri-la.
Purificação de gás
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 com cloro. No passado, o cloro gasoso ativo era utilizado como agente purificador (método de cloração). No método de cloração, quando o cloro é introduzido no alumínio fundido, são geradas grandes quantidades de AlCl₃ com granulometria anormalmente fina e bolhas, que se misturam completamente ao alumínio fundido. O hidrogênio dissolvido no alumínio fundido 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 fundido. Quando o gás cloro é introduzido, alguns elementos com potencial de oxidação mais negativo do que as barras de alumínio 6061 podem ser clorados, como cálcio, sódio, magnésio etc., que são separados em cloretos correspondentes devido à introdução do gás cloro. Portanto, o método de cloração é um método muito eficaz de purificação do alumínio primário. A quantidade de cloro utilizada é de 500 a 700 g por tonelada de alumínio. Porém, como o oxigênio é tóxico e caro, a fim de evitar a poluição do ar e reduzir o custo da produção de lingotes de alumínio, a indústria moderna do alumínio tem gradualmente abandonado o método de cloração e substituído-o pelo uso de gás inerte — –Purificação de nitrogênio método.
(2) Método de purificação com nitrogênio. Também conhecido como método de purificação contínua sem fumaça, utiliza-se esferas de alumina (418 mm) como meio filtrante. O N₂ é introduzido diretamente no alumínio fundido. O alumínio fundido 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 fundido são removidos; em seguida, é descarregado continuamente, de forma que as finas bolhas de nitrogênio sejam distribuídas uniformemente, exercendo um efeito purificador 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, e a perda de alumínio causada pelo processo de purificação é relativamente reduzida, por isso é amplamente utilizado atualmente. No entanto, não é tão eficaz na remoção de cálcio, sódio e magnésio do alumínio fundido quanto o gás cloro.
(3) Método de purificação com gás misto. Utiliza-se uma mistura de cloro e nitrogênio para purificar o alumínio fundido. A função das barras de alumínio 6061 é, por um lado, remover o hidrogênio e separar os óxidos e, por outro, remover algumas impurezas metálicas (como o magnésio) presentes no alumínio. A composição comumente utilizada é 90% de nitrogênio + 10 % de cloro. Há também a composição de 10% de cloro + 10% de dióxido de carbono + 80% de nitrogênio. Esse método apresenta melhores resultados, pois o dióxido de carbono difunde bem o cloro e o nitrogênio, o que pode reduzir o tempo de operação.