Эффективное удаление включений является одной из основных задач процесса плавки алюминия. Включения агрегируются и растут, а затем под действием плавучести всплывают и прилипают к внутренней стенке металлургической емкости либо захватываются и уносятся всплывающими пузырьками, что и является основным способом их удаления. Путем вдувания газа (в основном N₂) в расплавленный алюминий можно изменить состояние потока расплава, что способствует гомогенизации температуры и состава расплава, а образующиеся мелкие пузырьки могут захватывать частицы включений и заставлять их всплывать на поверхность. Это способствует производству чистого алюминия.
В расплавленном алюминии включения могут удаляться не только пузырьками за счет адгезии, но и под действием следа за пузырьком. Когда пузырьк всплывает в расплавленном алюминии, жидкость в его хвостовой части заполняет пузырь, после чего он отрывается и поднимается вверх, а образовавшаяся объемная пустота формирует зону вихревого течения в хвостовой части пузырька. Жидкость в этой зоне вихревого течения образует след пузыря. Если включения находятся в зоне вихревого течения или рядом с ней, они могут быть втянуты в эту зону и всплыть вместе с пузырями.
Исследования показали, что форма пузырьков в расплавленном алюминии тесно связана с их размером. Пузырьки диаметром менее 3 мм имеют сферическую форму, пузырьки диаметром 3–10 мм — эллипсоидальную, а пузырьки диаметром более 10 мм — форму короны; за пузырьками диаметром 1,5 мм образуются заметные следы.
Процесс удаления включений с помощью пузырькового следа можно разделить на следующие три этапа:
(1) Включения приближаются к зоне следа пузыря;
(2) Включения попадают в зону следа пузыря;
(3) Включения циркулируют в зоне следа пузырьков и поднимаются вверх вместе с ними.
Возможность захвата частиц-включений в следе пузыря зависит от взаимного расположения включения и пузыря, турбулентности жидкости, размера и формы пузыря и включения, а также от поверхностного натяжения.
Адгезия пузырьков и их след — основные способы, с помощью которых пузырьки поднимаются вверх для удаления включений в металлургическом процессе.
Различие в механизме действия этих двух методов удаления должно заключаться в следующем:
(1) Перед тем как они начинают действовать, положения включений и пузырьков различаются. Проявления сцепления пузырьков и удаление включений а также удаление включений под действием пузырькового следа заключается в том, что включения воздействуют на пузырьки как сверху, так и снизу.
(2) При различном размере пузырьков способ их всплытия с целью удаления включений также различается. В диапазоне меньшего объёма воздуха включения, связанные с пузырьками меньшего размера, удаляются в основном за счёт прилипания к большому количеству диспергированных мелких пузырьков и их удаления; в диапазоне большего объёма воздуха включения удаляются в основном под действием следа за крупными пузырьками.
В ходе самого процесса движение расплавленного алюминия в металлургической емкости носит весьма сложный характер, и пузырьки не удаляют включения каким-то определённым образом.