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Desgaseamento por rotação

Desgaseamento por rotação

O método de desgaseificação rotativa é, atualmente, o método mais utilizado para desgaseificar e purificar o alumínio fundido. O princípio da desgaseificação rotativa consiste em fazer passar um gás inerte ou um gás ativo insolúvel no alumínio fundido, ou adicionar um sal de cloro (cloreto) para que reaja com o alumínio fundido e gere um gás, o que produz um grande número de bolhas que escapam do alumínio fundido.

Os átomos de hidrogênio dissolvidos no alumínio fundido migram para a superfície das bolhas de purificação, são adsorvidos na superfície dessas bolhas, formam hidretos nas bolhas de hidrogênio e, por fim, escapam do processo cinético do alumínio fundido à medida que as bolhas sobem, completando assim a desgaseificação e a purificação do alumínio fundido. Trata-se de um processo no qual o hidrogênio se difunde na fase líquida e é adsorvido pelas bolhas.

O método tradicional de flotação por bolhas de tecnologia de purificação por desgaseificação, tais como o método de sopro com tubo único e o método com cabeça de sopro de múltiplos orifícios, só conseguem atender a determinadas condições, sendo difícil satisfazer simultaneamente os requisitos acima mencionados. Embora o método com cabeça de sopro de múltiplos orifícios possa produzir bolhas menores do que o método de sopro com tubo único, a melhoria não é significativa. Como as bolhas sobem verticalmente durante a desgaseificação nesses dois métodos, se o suprimento de ar for aumentado, a superfície do líquido diretamente acima do bico será claramente elevada pelo efeito da subida das bolhas, fazendo com que o alumínio fundido agite-se e espirre. Portanto, eles não podem desempenhar o papel de fator principal do fluxo de ar.

Desgaseamento por rotação

Atualmente, o princípio do bocal rotativo, que vem recebendo cada vez mais atenção, atende às condições dinâmicas de desgaseificação do método de flotação por bolhas. A diferença em relação ao processo de purificação anterior é que o gás de purificação é introduzido pelo orifício do eixo ou pela folga entre o eixo e a luva, sendo fragmentado ao passar pela lâmina inferior do bico rotativo e pulverizado em alta velocidade. Em seguida, o alumínio fundido em movimento sobe até o nível do líquido.

O método do bocal rotativo permite aproveitar ao máximo as vantagens do método de flotação por bolhas para a remoção de hidrogênio. O ponto-chave é que o líquido forma um jato sob a forte ação do bocal, e a bolha é dispersa uniformemente no poço fragmentado sob a ação do bocal e do jato.

Quando a velocidade de rotação é baixa, a tensão de cisalhamento das bolhas é menor e as bolhas são maiores, assumindo a forma de um chapéu de palha. Quando a velocidade de rotação é alta, a tensão de cisalhamento das bolhas aumenta, o volume das bolhas é visivelmente reduzido e as bolhas assumem uma forma esférica. O número de bolhas aumenta, de modo que a área de superfície das bolhas em contato com o alumínio fundido também aumenta, o que melhora significativamente a dinâmica de desgaseificação.

Desgaseamento por rotação

A bolha é rompida pela ação do líquido ejetado pela lâmina e, ao mesmo tempo, se afasta do bico. Seu deslocamento está relacionado à velocidade e ao formato da lâmina. Quando a velocidade é alta, a cabeça se torna maior proporcionalmente. Quanto mais longo for o movimento radial da bolha, mais difusa se torna sua distribuição. Quando a velocidade de rotação é baixa, as bolhas se acumulam perto do bico, o que aumenta a tendência de aglomeração das bolhas. Quando a velocidade de rotação é alta, as bolhas se dispersam. A distribuição fica mais uniforme. À medida que a velocidade aumenta, o alcance da ação do líquido ejetado pelas pás se expande, de modo que o processo de ruptura das bolhas pode continuar.

A estrutura do bocal rotativo é o fator mais importante no processo de purificação do alumínio líquido. Sua estrutura e parâmetros de projeto variam, e o grau de agitação do líquido também difere, assim como o tamanho e o número de bolhas geradas, o que afeta diretamente a eficácia da remoção de hidrogênio. Bicos rotativos diferentes apresentam coeficientes aparentes de transferência de massa distintos, mesmo sob a mesma velocidade e o mesmo fluxo de gás.