Zanieczyszczenia ciekłego aluminium : metody ich oceny i usuwania

W artykule przedstawiono krótko metody otrzymywania aluminium pierwotnego, jak i wtórnego. Niestety ciekłe aluminium i jego stopy zawierają zanieczyszczenia gazowe – głównie wodór, metaliczne (sód, wapń i lit) i niemetaliczne (borki, węgliki, azotki, tlenki, wtrącenia soli, związki międzymetaliczne). Czystość ciekłego metalu wpływa znacznie na jakość końcowych produktów. Przedstawiono schemat przechodzenia zanieczyszczeń gazowych do ciekłego stopu z atmosfery i wyłożenia ogniotrwałego. Opisano konsekwencje nadmiernej ilości wodoru w ciekłym metalu – powstawanie porów; przedstawiono ich klasyfikację na bazie kształtu, a ponadto podano granice zawartości wodoru w aluminium i jego stopach oraz scharakteryzowano metody pomiaru zawartości wodoru. Do oznaczania zawartości wodoru w ciekłym aluminium i jego stopach stosuje się szereg metod ilościowych, jak też i testów technologicznych. Scharakteryzowano zanieczyszczenia niemetaliczne i metaliczne oraz przedstawiono ich wpływ na właściwości aluminium i jego stopów podczas odlewania i przy obróbce plastycznej. Opisano dostępne metody rafinacji ciekłego aluminium i jego stopów (fizyczne i chemiczne), ze szczególnym uwzględnieniem procesu barbotażu – przedmuchiwania ciekłego metalu gazem obojętnym. Po procesie rafinacji, w którym część wtrąceń metalicznych i niemetalicznych pochodzących z żużla, metalu, bądź materiałów ogniotrwałych usuwana jest poprzez flotację, prowadzony jest także proces filtracji od pozostałych zanieczyszczeń. Obecnie jednakże można łączyć te dwa procesy. Przed-stawiono rozwiązania technologiczne reaktorów rafinujących wraz z podstawowymi parametrami ich pracy.

Article presents shortly the methods of obtaining primary and secondary aluminium. However, liquid aluminium and its alloys contain gaseous impurities, mainly hydrogen, metallic impurities such as calcium, sodium, lithium and nonmetallic impurities like borides, nitrides, oxides, carbides, salts inclusions and intermetallic compounds. Purity of liquid metal influences considerably the quality of final products. Article shows the scheme of gaseous impurities transfer from atmosphere and refractory lining into the liquid alloy. The consequences (creation of pores) of excessive concentration of hydrogen in liquid metal were described, additionally pores classification considering their shape was made. The range of hydrogen concentration in aluminium and its alloys were presented as well as the methods of hydrogen concentration measurement. To estimate the hydrogen concentration in liquid aluminium and its alloys there are applied many quantitative methods as well as technological tests. Metallic and nonmetallic inclusions were also characterized, besides their influence on properties of aluminium and its alloys during casting and plastic working was also mentioned. The available refining methods (physical and chemical) of aluminium and its alloys were described with the special emphasize put on barbotage that means the process of inert gas blowing through the liquid metal. After the refining process, in which part of metallic and nonmetallic inclusions coming from slag, refractory materials or metal are removed via flotation, the filtration processes can be also carried out. Today it is also possible to join these two processes and conduct them in one reactor. The technological solutions of refining reactors with working parameters were also presented.