A Flow rate of gas versus the level of gas dispersion in physical model of continuous refining reactor

Caudal de gas frente al nivel de dispersión de gas en un modelo físico de reactor de refinado continuo

Hoy en día hay muchos reactores utilizados en el refinado de aluminio primario y secundario. El reactor continuo URC-7000 es uno de ellos. El modelo de dicho reactor se construyó a escala 1:3. La investigación de la modelización física se realizó teniendo en cuenta el caudal del gas de refinado y su influencia en el nivel de dispersión. Hay dos boquillas que introducen un gas. Las pruebas realizadas incluyeron el diferente caudal de un gas a través de las toberas (de 5 a 15 dm³/min). Además, se midieron y analizaron las características de mezcla para diferentes caudales de un gas inerte.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día, el refinado del aluminio, especialmente mediante soplado con argón inerte, se ha convertido en una de las principales etapas de la producción de aluminio. Durante esta operación se elimina el hidrógeno del metal líquido como impureza. Existen muchas soluciones tecnológicas de este proceso, sin embargo en general se pueden dividir, teniendo en cuenta el modo de funcionamiento, en reactores de baño y continuos [1].

Como gas de refinado se utilizan cloro y/o argón. La eficacia de la aplicación de dichos gases es comparable; la concentración final de hidrógeno se encuentra casi al mismo nivel. Sin embargo, la eliminación de impurezas metálicas cuando se utiliza argón es muy escasa. Además, la capa de escoria es considerablemente más pesada. Todo lo contrario ocurre cuando se utiliza cloro como gas de refinado. Elimina incluso el 70% de las impurezas y la capa de escoria es muy ligera. Teniendo en cuenta la nocividad del cloro y su impacto negativo en el medio ambiente, el argón es hoy en día el gas más utilizado para el refinado del aluminio [2].

El gas de refinado puede introducirse en el aluminio líquido de muchas formas distintas: mediante lanzas, tapones cerámicos porosos o los más populares impulsores rotativos. Este equipo es muy importante porque decide si el gas de refinado está bien mezclado en el metal líquido, así se puede obtener una dispersión uniforme en todo el volumen del reactor. También influye en el curso del proceso y en el tiempo de refinado [3,4].

Uno de los reactores más populares utilizados para el refinado continuo es el reactor polaco URC-700. Este reactor está equipado con dos cámaras: de refinado y de filtración. En la cámara de refinado, el gas se introduce en el metal líquido mediante dos tapones cerámicos porosos colocados en el fondo del reactor.  A continuación, el metal líquido se llena de burbujas de gas, que como consecuencia absorben el hidrógeno y lo recogen hacia la superficie junto con las impurezas no metálicas. En este proceso los factores más importantes que influyen son: el tiempo, la temperatura y el área de intercambio de masa.