Conocimientos sobre fundición: proceso de fundición de lingotes de aluminio

9 de octubre Conocimientos sobre fundición: proceso de fundición de lingotes de aluminio

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Conocimientos sobre fundición: proceso de fundición de lingotes de aluminio

El proceso de fundición de lingotes de aluminio es el siguiente:

El aluminio líquido extraído de la célula electrolítica contiene diversas impurezas, por lo que debe purificarse antes de su fundición. En la industria se utilizan principalmente métodos de purificación como la clarificación, el fundente y el gas, y también se emplean algunos métodos de purificación mediante solidificación direccional y filtración.

1. Purificación del fundente
Flujo La purificación consiste en añadir un fundente al aluminio fundido para formar un gran número de gotitas finas, de modo que los óxidos presentes en el aluminio fundido sean humedecidos por las gotitas, se adsorban y se disuelvan, y se forme una nueva gotita que suba a la superficie; tras el enfriamiento, se retira la espuma.

El fundente para la purificación está compuesto por una sal que presenta un punto de fusión bajo, una densidad reducida, una tensión superficial baja, una alta actividad y una gran capacidad de adsorción de la escoria oxidada. Por ejemplo, el actual agente de refinado AdTech de alta calidad se presenta en forma de partículas finas en polvo de color blanco (ligeramente grisáceo); sus componentes principales son sales de cloro y fluoruro, así como otros compuestos; tras un tratamiento térmico y un tamizado adecuados, el tamaño de las partículas es uniforme, lo que favorece la homogeneización del contenido del tanque bajo la acción del gas portador (N₂ o Ar) en la capa inferior del aluminio fundido; mediante los cambios físico-químicos que dan lugar a la formación de numerosas burbujas pequeñas en el aluminio fundido, se separan por completo el [H] y otros gases nocivos presentes en el aluminio fundido; al mismo tiempo, algunas sustancias contenidas en el agente refinador AdTech pueden adsorber, fundir y disolver eficazmente los óxidos y los sólidos en suspensión presentes en la masa fundida y, junto con las burbujas, llevarlos a la superficie del aluminio líquido para lograr la desgasificación. El objetivo es refinar y purificar la escoria.

2. Purificación de gases
La purificación con gas es uno de los principales procesos de purificación del aluminio primario. El gas utilizado es una mezcla de cloro, nitrógeno o cloro y nitrógeno.

(1) Purificación con cloro. Anteriormente, se utilizaba cloro gaseoso reactivo como agente purificador (método de cloración). En el método de cloración, cuando se introduce cloro gaseoso en el aluminio fundido, se forma una gran cantidad de AlCl₃ de gran finura, y las burbujas se mezclan suficientemente con el aluminio fundido. El hidrógeno disuelto en el aluminio líquido, así como algunas inclusiones mecánicas, se adsorben en las burbujas de AlCl₃ y se eliminan a medida que estas ascienden a la superficie del aluminio líquido. El cloro gaseoso también puede clorar algunos elementos con carga más negativa que el aluminio, como el calcio, el sodio o el magnesio, entre otros, que se separan mediante el cloro gaseoso para formar el cloruro correspondiente. Por lo tanto, el método de cloración es un método muy eficaz para la purificación del aluminio primario. La cantidad de cloro gaseoso es de 500-700 g por tonelada de aluminio. Sin embargo, dado que el oxígeno es tóxico y relativamente caro, con el fin de evitar la contaminación atmosférica y reducir el coste de la producción de lingotes de aluminio, el proceso de cloración se ha ido sustituyendo gradualmente por un método de purificación con gas inerte (nitrógeno) en la industria moderna del aluminio.

(2) Método de purificación con nitrógeno. También conocido como método de purificación continua sin humos, se utilizan bolas de alúmina (418 mm) como medio filtrante. El N₂ se introduce directamente en el aluminio fundido. El aluminio líquido se introduce de forma continua en el horno de purificación, pasa a través de la capa filtrante de bolas de alúmina y es barrido por el nitrógeno, de modo que se eliminan las inclusiones no metálicas y el hidrógeno disuelto en el aluminio líquido, y a continuación se descarga de forma continua, distribuyendo así uniformemente las finas burbujas de nitrógeno. Este actúa como agente purificador en el aluminio líquido tratado. El nitrógeno no contamina la atmósfera y la capacidad de purificación es elevada. Puede procesar entre 200 y 600 kg de aluminio líquido por minuto, y la pérdida de aluminio provocada por el proceso de purificación es relativamente reducida, por lo que actualmente se utiliza de forma generalizada. Sin embargo, no elimina el calcio, el sodio y el magnesio del aluminio de la misma forma que el cloro.

(3) Método de purificación con mezcla de gases. Se utiliza una mezcla de cloro y nitrógeno para purificar el aluminio líquido, lo que sirve, por un lado, para eliminar el hidrógeno y separar los óxidos y, por otro, para eliminar ciertas impurezas metálicas (como el magnesio) del aluminio. La composición habitual es 90% de nitrógeno + 10% de cloro. También existe la composición 10% de cloro + 10% de dióxido de carbono + 80% de nitrógeno. Este método ofrece mejores resultados, ya que el dióxido de carbono favorece la buena difusión del cloro y el nitrógeno, lo que permite acortar el tiempo de operación.