O alumínio líquido retirado da célula eletrolítica de alumínio contém muitas impurezas, o que não só afeta o desempenho da fundição e do processamento do alumínio metálico, mas também prejudica a qualidade do produto. Além dos elementos metálicos impuros que acompanham a precipitação do alumínio durante o processo de eletrólise, há impurezas sólidas não metálicas (como óxidos, carbonetos, nitretos etc.) e gases dissolvidos (como H₂, CO₂, CO, CH₄ e N₂ etc.). 100 g de alumínio líquido dissolvem cerca de 0,2 a 0,4 cm³ de hidrogênio a uma temperatura de 1.273 K. Existem duas formas de hidrogênio no alumínio líquido: o hidrogênio atômico e o hidrogênio gasoso. O primeiro está dissolvido no alumínio líquido, e o segundo é geralmente adsorvido nas partículas sólidas de inclusão e deve ser removido antes da fundição do lingote. Quando o alumínio líquido original é fundido diretamente em vários tarugos, os requisitos para a purificação do alumínio líquido são mais rigorosos, pois os poros e as inclusões de escória no tarugo se tornarão diretamente defeitos nos produtos processados.
Purificação de alumínio líquido
Os métodos de purificação do alumínio líquido comumente utilizados são o método de purificação por filtragem e o método de purificação por gás, ou uma combinação contínua dos dois método de purificação fora do forno. Além disso, há aqueles que utilizam purificação do fluxo.
Método de filtração e purificação: um método para purificar inclusões não metálicas no alumínio líquido com o filtro de espuma cerâmica meio filtrante. O meio filtrante pode consistir em esferas de corindo, chapas de cerâmica espumada, tubos cerâmicos microporosos, camadas de carbono e filtros de seda de silicato fabricados em alta temperatura.
O método de purificação por gás é um método no qual bolhas de gás inerte ou gás ativo são introduzidas no alumínio líquido para dissolver o gás dissolvido. Podem ser utilizados gases inertes, como nitrogênio e argônio, bem como gases ativos, como cloro, tetracloreto de carbono e hexacloroetano. Ao utilizar gás cloro, as bolhas de cloro formam bolhas dispersas de cloreto de alumínio no alumínio líquido, retêm as inclusões sólidas em suspensão adsorvidas pelo hidrogênio e, em seguida, flutuam até a superfície do alumínio líquido para serem removidas. Ao mesmo tempo, impurezas metálicas como lítio, potássio, cálcio, sódio e magnésio contidas no alumínio líquido podem ser removidas por meio da cloração. No entanto, o cloro é corrosivo e causa perda de alumínio e poluição ambiental; por isso, é usado principalmente em combinação com nitrogênio. O teor de cloro é geralmente de 3% a 6% (fração volumétrica). Além disso, a fim de reduzir a quantidade de cloreto de alumínio descarregada na atmosfera, pode-se utilizar o método de espalhar fluxo de cloreto na superfície do alumínio para reduzir o teor de sódio no alumínio a menos de 0,001%. Esse líquido com baixo teor de sódio pode ser utilizado na produção de ligas de alumínio-magnésio para deformação.
Filtragem e purificação de gases
O método consiste em combinar a purificação contínua fora do forno com filtragem e purificação a gás. O alumínio líquido é alimentado continuamente no dispositivo de purificação, sob a proteção da camada de cobertura de fluxo, e lavado com nitrogênio (ou gás misto). Em seguida, após passar pela camada de filtro de esferas de corindo, o alumínio líquido purificado é descarregado pela saída. A vantagem desse método é que ele permite a purificação contínua do alumínio líquido (200-600 kg por minuto); o nitrogênio não causa poluição ao meio ambiente e apresenta um melhor efeito de purificação, sendo que a taxa de remoção de hidrogênio pode atingir 30%-40%.
O método de purificação por fundente pode ser utilizado em uma fábrica ou oficina de fundição de alumínio de pequena escala para o refinamento com gás misto de nitrogênio e cloro no forno de fusão, ou para o refinamento com agente refinador e fundente no forno. Ao realizar a fundição externamente, as inclusões são removidas por meio da tela filtrante, e o resultado também é muito bom. O fluxo utilizado é geralmente uma mistura de nitrato de sódio e grafite, que aproveita a decomposição térmica do nitrato de sódio e a reação com o alumínio para formar óxidos de nitrogênio ou gás nitrogênio, a fim de alcançar o objetivo de remover as impurezas gasosas.