Physical modelling of removing hydrogen from liquid aluminium conducted in URC-7000 reactor

Modelización física de la extracción de hidrógeno del aluminio líquido realizada en el reactor URC-7000

Se llevó a cabo la investigación que visualiza el proceso de soplado de argón mediante agente de modelado en reactor continuo URC-7000. Se construyó un modelo físico de acuerdo con la teoría de la similitud. Además, se realizaron mediciones de la conductividad del agente de modelado. Como consecuencia, los resultados obtenidos permitieron determinar el cambio de concentración del trazador en el volumen del reactor.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día es necesario refinar el aluminio obtenido por vía electrolítica o a partir de chatarra. Incluye muchas inclusiones metálicas y no metálicas, como sodio, calcio, boruros, óxidos, carburos y, sobre todo, hidrógeno, que es especialmente perjudicial porque provoca porosidad. Existen muchos métodos para eliminar el hidrógeno del aluminio, pero el más popular es el que se basa en el soplado del metal líquido con gas inerte, especialmente argón. Como consecuencia, el hidrógeno se recoge en la superficie y, además, las inclusiones metálicas y no metálicas se eliminan parcialmente debido a la flotación [1,2].

El proceso mencionado se lleva a cabo en reactores de baño y continuos. También puede variar la forma de introducir el gas en el metal. Estos reactores están equipados con toberas, tapones cerámicos porosos o impulsores rotativos [3,4].

El reactor URC-7000 pertenece a los reactores continuos en los que el gas es generado por dos tapones cerámicos porosos y se utiliza habitualmente en diferentes fundiciones de pulido [5].

Durante el proceso de soplado de gas en el metal líquido, lo más importante es encontrar el nivel más deseable de dispersión de gas en el metal líquido. El metal líquido debe dispersarse uniformemente en todo el volumen del reactor. Se puede hacer por el método de prueba y error, pero es muy caro y poco económico. Por lo tanto, hoy en día, este tipo de investigación se lleva a cabo en los laboratorios con el uso de modelos de agua que suelen ser a escala reducida.

La investigación de modelos (físicos y numéricos) se utiliza habitualmente para analizar los fenómenos que ocurren en los reactores aplicados a la metalurgia del acero y los metales no ferrosos [6-8]. En la investigación de modelos de reactores metalúrgicos en los que se producen procesos de mezcla y homogeneización de metales, a menudo se asume que su curso es isotermo [9,10]. Por supuesto, se trata de una simplificación del sistema examinado, aunque está justificada tecnológicamente y no influye fundamentalmente en los resultados obtenidos. Entonces no es necesario tener en cuenta los efectos térmicos, y la similitud del modelo con el objeto real puede alcanzarse por similitud geométrica y dinámica.

La similitud geométrica se consigue manteniendo la compatibilidad de las proporciones de las dimensiones características del modelo con las dimensiones del objeto real. La similitud dinámica requiere la compatibilidad con diferentes fuerzas (fuerza inerte, fuerza gravitatoria, fuerza de fricción interna, fuerza de tensión superficial) que influyen en el sistema construido.