1.1熔煉過程中熱的轉(zhuǎn)移（熱力學(xué)過程）
固體金屬在爐內(nèi)加熱熔化所需要的能量，要由熔煉爐的熱源供給。由于采用能源的不同，其加熱方式也不一樣，目前基本爐型仍是火焰爐。金屬熔化所需要的理論總熱量W理，可通過下式來計(jì)算：
式中：－固體比熱，kJ/(kg﹒K)；
－液體比熱，kJ/(kg﹒K)；
L－潛熱；
－熔點(diǎn)，℃。
此熱量為所需的最小能量，但實(shí)際所消耗的能量W實(shí)要大得多，它們的比值即為熱效率E：E（%）＝W理/W實(shí)
鋁雖然熔點(diǎn)低（660℃），但由于熔化潛熱（393.56KJ/kg）和比熱大[固態(tài)1.138 kJ/(Kg﹒K)，液態(tài)1.046 kJ/(kg﹒K)]，熔化1kg所需的熱量要比銅的大得多，而鋁的黑度（＝0.2）僅為銅、鐵的1/4,因此鋁和鋁合金的火焰熔煉爐的熱力學(xué)設(shè)計(jì)難度大，較難實(shí)現(xiàn)理想的熱效率。
下面講講火焰爐的熱交換過程?；鹧娼o被加熱物體的熱量（Q）為：
Q＝QGC＋QSC
QGC－燃燒氣體傳到受熱面的熱量，KJ/h；
QSC－爐壁傳給受熱面的熱量，KJ/h。
QGC＝（αGCεC＋αC）（tG－tC）
QSC＝（αGSФSC＋αabεb）（tS－tC）
αGC－燃燒氣體與受熱面之間輻射傳熱系數(shù)，kJ/（m2﹒h﹒℃）；
αC－燃燒氣體與受熱面之間的對流傳熱系數(shù)，kJ/（m2﹒h﹒℃）；
αab－被燃燒氣體吸收的爐壁輻射熱量的熱輻射系數(shù)，kJ/（m2﹒h﹒℃）。
ФSC－爐壁總輻射，可用下式計(jì)算：
Fc－金屬受熱面的面積，m2；
FS－爐頂、側(cè)壁的面積，m2；
εC、εs、εb－分別為受熱面、爐壁、燃燒氣體的黑度。
從以上各式可以看出，提高金屬受熱量，一方面是增大（tG－tC）和（tS－tC）即提高爐溫，這對爐體和金屬熔體都有不利影響；另一方面，由于鋁的黑度很小，提高輻射傳熱是有限的。因此只能著眼于增大對流傳熱系數(shù)，對流傳熱系數(shù)與氣體流速有以下關(guān)系：
當(dāng)燃燒氣體的流速V<5m/s時(shí)，
αc＝5.3＋3.6V[kJ/（m2﹒h﹒℃）]
當(dāng)燃燒氣體的流速V>5m/s時(shí)，
αc＝647＋v0.78[kJ/（m2﹒h﹒℃）]
可見提高燃燒氣體的流速是有效的，以前多采用低速燒嘴（5～30m/s），近年采用了高速燒嘴(100～300m/s),使熔爐的熱效率有很大提高。
1.2合金元素的溶解與揮發(fā)
1.2.1合金元素在鋁中的溶解
合金添加元素在熔融鋁中的溶解是合金化的重要過程。元素的溶解與其性質(zhì)有密切關(guān)系，受添加元素固態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合力的破壞和原子在鋁液中的擴(kuò)散速度控制。元素在鋁液中的溶解作用可用元素與鋁的合金系相圖來確定，通常與鋁形成易熔共晶的元素容易溶解；與鋁形成包晶轉(zhuǎn)變的，特別是熔點(diǎn)相差很大的元素難于溶解。如Al－Mg、Al－Zn、Al－Cu、Al－Li等為共晶型合金系，其熔點(diǎn)與鋁也較接近，合金元素較容易溶解，在熔煉過程中可直接添加鋁熔體中；但Al－Si、Al－Fe、Al－Be等合金系雖也存在共晶反應(yīng)，由于熔點(diǎn)與鋁相差較大，溶解很慢，需要較大的過熱才能完全溶解；Al－Ti、Sl－Zr、Al－Nb等具有包晶型相圖，都屬難溶金屬元素，在鋁中的溶解很困難，為了使其在鋁中盡快溶解，必須以中間合金形式加入。
1.2.2元素的蒸發(fā)
蒸發(fā)這一物理現(xiàn)象在熔煉過程中始終存在。金屬的蒸發(fā)（或稱揮發(fā)），主要取決于蒸氣壓的大小。在相同的熔煉條件下，蒸氣壓高的元素易于揮發(fā)?？砂唁X合金的添加元素分為兩組，Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si等元素的蒸氣壓比鋁小，蒸發(fā)較慢；Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素的蒸氣壓比鋁的大，較易于蒸發(fā)，熔煉過程中的損失較大。
1.3金屬與爐氣的作用
熔煉過程中，金屬以熔融或半熔融狀態(tài)暴露于爐氣并以之相互作用的時(shí)間長，往往容易造成金屬大量吸氣，氧化和形成其他非金屬夾雜。
1.3.1鋁－氧反應(yīng)
鋁與氧的親和力大，易氧化。在500～900℃范圍內(nèi)，純鋁表面將形成一層不溶于鋁液的、難熔的、致密的γ－Al2O3氧化膜，這層膜能阻止鋁液的繼續(xù)氧化。這一特性對熔煉工作帶來了很大方便，熔煉時(shí)不需要采取特殊的防氧化措施（鋁－鎂合金除外）。
加入合金元素對鋁合金的氧化有一定的影響，其影響與加入的元素使氧化物呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)以及對氧的親和力的大小有關(guān)。當(dāng)在鋁中加入Si、Cu、Zn、Mn等合金元素時(shí)，對鋁的氧化膜影響極小，因?yàn)檫@些元素與氧的親和力較小，而且加入鋁中后，表面膜將變?yōu)橛蛇@些元素的氧化物在γ－Al2O3中的固溶體（γ－Al2O3﹒MeO）所組成，此時(shí)合金的氧化膜仍是致密的，能夠阻礙合金的繼續(xù)氧化。以此相反，當(dāng)在鋁中加入堿土及堿金屬（如鎂、鈣、鈉等）時(shí)，由于這類元素較為活潑，與氧的親和力比鋁的大，因此將優(yōu)先氧化，而且這些元素大多數(shù)是表面活性物質(zhì)，易富集在鋁液表面，從而改變了氧化膜的性質(zhì)。如Mg含量大于1.5%時(shí)，表面氧化膜幾乎已全為氧化鎂膜所組成，而且這些氧化膜多孔疏松，不能抑制膜下面的鋁合金液的繼續(xù)氧化。但若在Al－Mg合金中加入少量的鈹（0.03～0.07%），可提高此時(shí)的氧化膜的致密性，鈹也是表面活性物質(zhì)，富集在鋁液表面，且鈹?shù)脑芋w積小，擴(kuò)散速度大，鈹原子可滲入氧化鎂膜的松孔中，起了填補(bǔ)膜中孔隙的作用，從而使之形成完整的致密膜。在鋁－鎂合金類合金中加入少量的鈣、鋰等元素也具有同樣的功效。
決定氧化膜性質(zhì)的因素是：①合金元素或氧化膜本身的蒸氣壓，蒸氣壓越低，則越穩(wěn)定，其保護(hù)性能也越好。②合金元素氧化后體積的變化。加入合金元素后，氧化膜的結(jié)構(gòu)是由氧化物體積對產(chǎn)生此氧化物的金屬體積之比來決定的。可用下式來表示：
式中：分子為1摩爾氧化物的體積；
分母為m摩爾金屬原子的體積；
α為比值。
當(dāng)α>1時(shí)，表面氧化膜是致密的，能防止繼續(xù)氧化，如鋁的α＝1.28，鈹?shù)?alpha;＝1.70。當(dāng)α<1時(shí)，表面氧化膜則是疏松的，不能防止氧化，如鎂的α＝0.79。所以鋁－鎂合金的熔煉必須采用專門的防止氧化、燃燒的措施。如采用熔劑覆蓋或保護(hù)性氣氛。一些常見金屬的α值見表3－1。
表3－1 一些金屬的α值
試驗(yàn)證明，γ－Al2O3外表面是疏松的，存在Φ50～100×10-10mm的小孔，因此很容易吸附水氣。通常在熔煉溫度下其表面的膜中含有1～2%H2O，當(dāng)溫度升高時(shí)，能減少其吸附的水量，但即使溫度高達(dá)900℃時(shí)，γ－Al2O3仍吸收0.34%H2O。只有在溫度高于900℃，γ－Al2O3完全轉(zhuǎn)變成α－Al2O3時(shí)，才完全脫水。如在熔煉與澆注時(shí)將表面破壞的γ－Al2O3膜攪入鋁液中，吸附的水氣與鋁液反應(yīng)造成吸氫。鋁液中Al2O3增加，氫含量也會隨之增加。因此在熔煉和鑄造過程中不要輕易破壞氧化膜。溫度超過900℃時(shí)，γ－Al2O3開始轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;－Al2O3，密度增大到3970Kg/m3,體積收縮約13%，此時(shí)表面膜不再是連續(xù)的，氧化反應(yīng)又將劇烈進(jìn)行，此時(shí)氧化物含量顯著增加，嚴(yán)重影響合金性能，所以大多數(shù)鋁合金熔煉溫度應(yīng)控制在760℃以下。
1.3.2鋁－水氣反應(yīng)
低于250℃時(shí)，鋁和空氣中的水氣接觸。發(fā)生下列反應(yīng)：
2 Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ＋ 3H2
Al(OH)3是一種白色粉末，沒有防氧化作用，且易潮濕。這種帶有Al(OH)3腐蝕層的鋁在高于400℃的條件下將進(jìn)一步發(fā)生下列反應(yīng)： 
2Al(OH)3→ Al2O3 ＋ 6[H]
2Al(OH)3→2Al2O3＋3H2O
在熔煉時(shí)，Al2O3即成為氧化夾雜物，氫則溶入鋁液，增加鋁液中的含氣量。
尤為突出的是，鋁液遇到H2O反應(yīng)極為劇烈，即使在大氣中僅存少量水蒸氣，也足以和鋁液發(fā)生反應(yīng)，生成的氫則溶于鋁液。當(dāng)澆注時(shí)，在鑄件凝固過程中溶于鋁液的氫又析出，這就是鋁合金鑄件常見缺陷針孔的主要成因。鋁錠長期露天存放，是造成鋁熔體含氣量多的主要原因。鋁液表面如有致密的氧化膜存在，能顯著的阻礙鋁－水氣反應(yīng)，一旦氧化膜破壞或疏松了，反應(yīng)仍可劇烈進(jìn)行。
升高溫度對鋁－水氣反應(yīng)速度大大加快，從而使鋁液中的含氫量急劇增加，這說明了限制熔煉溫度和澆注溫度的必要性。這一點(diǎn)對鋁－鎂類合金尤為重要。
1.3.3熔融鋁與爐襯耐火材料的作用
目前熔鋁爐的爐襯多以氧化物為耐火材料，這些氧化物在高溫下的穩(wěn)定性取決于氧化物的生成自由能（⊿G），凡生成自由能小于Al2O3的生成自由能的氧化物是穩(wěn)定的，在熔煉過程中不受鋁液浸蝕；生成自由能高于Al2O3的生成自由能，其氧化物將與鋁及其他活性金屬發(fā)生如下反應(yīng)：
3SiO2 ＋ 4Al→ 2Al2O3 ＋ 3Si
3FeO ＋ 2Al→ Al2O3 ＋ 3Fe
Cr2O3 ＋ 2Al→ Al2O3 ＋ 2Cr
SiO2 ＋ Mg→ 2MgO ＋ Si
由以上氧化物構(gòu)成的爐襯耐火材料，不但爐襯易于損壞，而且反應(yīng)生成的Si、Fe等進(jìn)入鋁液中，使熔體受到污染。所以，爐襯與鋁液接觸部分傾向采用高Al2O3成分的耐火材料。
2鋁中的氣體
2.1氣體在鋁中的存在形式
氣體在金屬中以以下三種形態(tài)存在：
以氣體夾雜或氣泡形態(tài)；
以氧化物、氮化物、氫化物等固態(tài)化合物形態(tài)；
以液態(tài)或固態(tài)溶液，即以原子或離子形態(tài)分布于金屬原子間或晶格中；
2.2鋁合金熔體中氣體的來源
熔煉鋁合金過程中，從大氣、燃料、爐料、耐火材料、熔鑄工具等帶入的氣體種類較多，如H2、CO2、CO、CnHm（碳?xì)浠衔铮?、H2O和O2等。但只有那些容易分解成原子的氣體，才能有較多的數(shù)量溶入鋁液中去。具體的說，鋁液中所溶解的氣體中80～90%是氫。所以鋁合金中的含氣量，主要指含氫量。
熔煉時(shí)周圍空氣中的氫氣含量并不多，所以氫的來源主要是通過水分與鋁液反應(yīng)而產(chǎn)生的氫原子。 
2Al ＋ 3H2O = Al2O3 ＋ 6[H]
這種原子態(tài)氫，一部分跑到大氣中，一部分就進(jìn)入鋁液中。
實(shí)踐證明，不同的季節(jié)和地區(qū)，因空氣的濕度不同，鑄錠中的含量也隨之而異，其含氣量隨空氣濕度的增大而增加。
2.3影響氣體含量的因素
（1）合金元素的影響 與氣體結(jié)合力較大的合金元素，如鈦、鋯、鎂等會使合金中的氣體溶解度增大。而銅、硅、錳、鋅等元素可降低鋁合金中氣體的溶解度。
（2）氣體分壓的影響 在溫度相同的條件下，氣體在金屬中的溶解度隨爐氣成分中的氫氣分壓增大而增大。故火焰爐熔煉的鋁熔體中的氫溶解度比電爐中的大。
（3）溫度的影響 當(dāng)氫分壓一定時(shí)，溫度越高鋁熔體吸收的氫也越多。
此外，金屬表面氧化膜狀態(tài)及熔煉時(shí)間對氣體在鋁熔體中的溶解度也有影響。
3鋁中的非金屬夾雜
3.1夾雜的種類及形態(tài)
在鋁熔體中存在的非金屬夾雜物有：
氧化物 合金在熔化和轉(zhuǎn)注過程中，鋁與爐氣中的氧及水氣作用，生成Al2O3、MgO、SiO2、和Al2O3﹒MgO（尖晶石）。
殘余的細(xì)化劑Al－Ti－B中間合金的粗大Ti－B粒子。
在熔體凈化時(shí)產(chǎn)生的氯化物、氮化物及碳化物。
耐火磚碎片、脫落的流槽和工具上的涂料。
最多的是Al2O3、MgO、Al2MgO4，形態(tài)以薄片狀為主。鋁熔體中常見的非金屬夾雜的形態(tài)見表3－3。
3.2非金屬夾雜物的檢查方法
鋁合金中的非金屬夾雜物，由于其分布不均勻，大小、形態(tài)各異，鑄錠的局部檢查很難有真正的代表性，所以要做到準(zhǔn)確的定量化是比較困難的。常用的檢查方法有：鑄錠斷面的低倍組織檢查；斷口檢查；金相檢查；氧分析；超聲波探傷檢查等。
表3－3鋁熔體中夾雜物的形態(tài)
注：d－直徑；t－厚度；l－長度
4添加劑
添加劑包括覆蓋劑、熔劑、變質(zhì)劑和精煉劑以及輔助材料等。由于鋁會與水反應(yīng)生成氧化夾雜和氫，所以任何添加劑在使用前必須要進(jìn)行烘干處理。
4.1覆蓋劑
覆蓋劑是指用來覆蓋于合金液體表面、防止合金氧化和吸氣的材料。常用的覆蓋劑見表3－4。
表3－4 熔煉鋁合金用的覆蓋劑
4.2熔劑
大多數(shù)鋁合金的液面有一層致密的氧化膜，它雖能阻止大氣中水的侵入，減少鋁液被大氣二次污染，但它嚴(yán)重的阻礙了鋁液中已有的氫排入大氣，當(dāng)鋁液表面上撒上熔劑后，由于熔劑能使鋁液表面致密的氧化膜破碎為細(xì)小顆粒并具有將其吸入熔劑層的作用，因而就不再存在阻礙氫分子氣泡逸入大氣的表面膜，氫分子很易通過熔劑層進(jìn)入大氣。另一方面，熔劑還能去除鋁液中的氧化夾雜物，也就去除了吸附在夾雜物表面上的小氣泡。此即為熔劑法的精煉原理。
對熔劑的要求：
不和鋁液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不相互溶解。
熔劑的熔點(diǎn)低于熔煉溫度，并有良好的流動(dòng)性，以便在鋁液表面形成連續(xù)的覆蓋層。
應(yīng)具有良好的精煉能力。
熔劑比重和鋁液比重應(yīng)有顯著差別，使熔劑容易上浮或下沉。要求熔劑能與合金液 很好的分離，不相互混雜，以免形成熔劑夾雜。
來源供應(yīng)充足，價(jià)格便宜。
鋁合金的熔劑種類繁多，一般由堿金屬及堿土金屬鹵素鹽類的混合物構(gòu)成，見表3－5。
表3-5 熔煉鋁合金用熔劑
4.3變質(zhì)劑
變質(zhì)是指在金屬液體中加入少量添加劑，使金屬或合金的結(jié)晶組織和性能發(fā)生明顯改善的工藝操作。加入的元素稱為變質(zhì)劑。常用的變質(zhì)元素有：鈉、鍶、Re、磷等。常用的鈉鹽變質(zhì)劑見表3－6。
表 3-6 熔煉鋁合金常用的變質(zhì)劑
4.4精煉劑
精煉劑用來清除合金液中所含的氣體和氧化物夾雜等。鋁合金熔煉常用的精煉劑有：氯化鋅、六氯乙烷、氯氣、氮?dú)饧坝陕然c、氯化鉀、冰晶石等組成的精煉劑（見表3－7）。
表 3－7熔煉鋁合金用精煉劑
4.5輔助材料
輔助材料是指鐵質(zhì)坩鍋及熔煉工具表面上涂的涂料。涂料的功能是防止坩鍋及熔煉工具中的鐵污染熔液，減少鋁對坩鍋與工具的蝕，延長其使用壽命。涂料成分及配比見表3－8。
表3－8 鐵質(zhì)坩鍋、工具和錠模用涂料
5鋁合金熔體的凈化
一般所謂“去氣”是指去除合金中的氣體，“精煉”是指去除合金中的夾雜物。去氣精煉的目的就是清除或盡量降低氧化物夾雜和氣體，以提高金屬的凈化程度。故去氣和精煉通常稱凈化處理，俗稱“精煉處理”。
對鋁合金熔體純潔度的要求，一般由于品種和用途的不同有一定的差別。通常含氫量要求小于0.2ml/100gAl，但對于特殊要求的航空材料應(yīng)在0.1ml/100gAl以下。由于測氫需用專門儀器，在生產(chǎn)中往往采用針孔度來衡量鋁合金的含量。在我國將其分為五個(gè)等級，用圖片對比來評議（GB10851-89），五級最嚴(yán)重。非金屬夾雜物由于檢測時(shí)不能精確定量，就很難有定量要求。
鋁及鋁合金的凈化方法很多，大體可歸為爐內(nèi)凈化和爐外凈化兩類。目前國內(nèi)普遍采用N2—Cl2混合氣體及熔劑精煉，陶瓷片過濾凈化方法。一些大、中型鋁加工廠還引進(jìn)了在線處理裝置，如SNIF（spinning Nozzle Inert Flotation）、MINT（Melt In-Line Treatment system）等，進(jìn)一步提高熔體質(zhì)量。
5.1爐內(nèi)凈化方法及原理
5.1.1氮?dú)馓幚?br /> 氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，在精煉溫度下不與鋁液及其他溶解的氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于鋁熔體中。將氮?dú)馔ㄈ脘X液中能形成大量氣泡。在這些氮?dú)鈿馀葜袣浞謮篜H2＝0，因此熔體中的氫就不斷地向氣泡擴(kuò)散，直至氣泡中氫的分壓力PH2增加到與熔體中氫的濃度符合[H]=K﹒關(guān)系時(shí)才達(dá)到平衡。氣泡浮出液面后，氣泡中的氫即逸入大氣，因此連續(xù)產(chǎn)生氣泡，即能不斷除去溶于鋁液中的氫。其原理如圖3－1所示。在氣泡上浮過程中，遇到夾雜物時(shí)，由于表面張力的作用，夾雜物就粘附在氣泡表面上，這些夾雜物隨著氣泡的上浮而排除。由此可見，在去氣體的同時(shí)也清除了夾雜物。
圖3－1氮?dú)獬龤膺^程示意圖
（a）吹入氮?dú)鈺r(shí)形成的氣泡 （b）氮?dú)獬龤膺^程
用氮?dú)馊饩珶?，精煉溫度?yīng)控制在690～7100C范圍內(nèi)，溫度過高，氮?dú)饪赡芘c鋁起化學(xué)反應(yīng)。氮?dú)鈮毫刂圃?0～15kPa范圍內(nèi)。
含鎂的合金不宜采用氮?dú)鈨艋驗(yàn)榫珶挏囟认履苌蒑g3N2影響合金質(zhì)量，同時(shí)氮的除氣作用并不完全。
5.1.2氯氣凈化
氯氣不溶于鋁合金熔體，但能與鋁生成氯化鋁。
2 Al + 3 Cl2 = 2 AlCl3↑
氯氣還能與合金中的氫發(fā)生反應(yīng)，生產(chǎn)易揮發(fā)的氯化氫。
Cl2 + 2 ［H］ = 2HCl
也有部分氯氣以氣態(tài)逸出。這些氣體都以氣泡形式從鋁液中浮起，起去氣除渣的作用，凈化效果好。但氯氣有毒，有害于人體健康，對周圍設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，為此必須有完好的通風(fēng)防護(hù)設(shè)備。
5.1.3混合氣體凈化
用氯氣對環(huán)境及設(shè)備有害，所以采用混合氣體凈化，以提高凈化效果，同時(shí)減少其有害作用。
混合氣體有兩氣體混合：N2-Cl2(9:1或8:2)和三氣體混合N2-Cl2-CO(8:1:1)。在鋁液中的反應(yīng)如下：
2Al2O3 + 6Cl2 = 4AlCl3↑ + 3O2↑
3O2 + 6CO = 6CO2↑
3Al2O3 + 3Cl2 + CO = 2AlCl3↑ +3CO2↑
AlCl3和CO2都有精煉作用，又能部分分解Al2O3，所以明顯提高凈化效果。
5.1.4熔劑凈化
熔劑精煉作用主要是通過其與熔體中的氧化夾雜物發(fā)生吸附和溶解來實(shí)現(xiàn)。常用的精煉劑以氯化物為基礎(chǔ)，加入氟化物，如CaF2 、Na3AlF6等來吸附、溶解Al2O3，以增大凈化效果。它們能夠清除氧化夾雜，也可以去除一些氣體，但不徹底。
精煉時(shí)，先調(diào)整鋁液溫度到高于澆注溫度20～30℃。把熔劑撒在鋁合金熔體表面，由于鋁合金使用的熔劑密度比鋁液小，它們都浮在上面。攪拌5～10min，靜止5～10min，然后清除合金上面的渣并撒上一層覆蓋劑，精煉完畢即可澆注。
5.1.5氯鹽凈化
氯鹽凈化的原理是利用它們和鋁反應(yīng)生成不溶于鋁液的低沸點(diǎn)化合物（如AlCl3沸點(diǎn)182.7℃），在鋁液中形成氣泡，上浮時(shí)起去氣、清除雜質(zhì)的作用。
常用的氯鹽有氯化鋅、氯化錳、四氯化碳、六氯乙烷等，在熔體中的反應(yīng)如下：
3ZnCl2 + 2Al = 2AlCl3↑ + 3Zn
3MnCl2 + 2Al = 2AlCl3↑ + 3Mn
3C2Cl6 + 2Al = 2AlCl3↑ + 3C2Cl4
用氯鹽精煉的缺點(diǎn)是產(chǎn)生刺激性氣體，惡化勞動(dòng)條件，而且對設(shè)備有嚴(yán)重腐蝕作用。近年來有的工廠采用以硝酸鹽加C粉為主的無毒精煉劑。典型的配方如表3-9所示。在鋁熔體中無毒精煉劑發(fā)生下列反應(yīng)：
4NaNO3 + 5C = 2NaCO3 + 2N2↑ +3CO2↑
N2和CO2都不溶于鋁液，在上浮時(shí)起到精煉效果。精煉劑中Na3AlF6、Na2SiF6即起精煉作用，也起緩沖作用。N2、CO2等沒有刺激性，改善了勞動(dòng)條件。但近年研究表明，在凈化過程中，硝酸鹽與碳反應(yīng)并不充分，往往會產(chǎn)生對人體有害的氮氧化物，這已引起了人們的關(guān)注。
表3-9 無毒精煉劑配方
5.1.6真空凈化
真空凈化是把鋁液放在真空罐中，再通過真空設(shè)備把真空罐抽成一定真空度。在真空下鋁液吸氣傾向趨于零，而且溶解在鋁液中的氫有強(qiáng)烈析出的傾向，生成的氣泡在上浮過程中將氧化物夾雜帶出鋁液，使鋁液得到凈化。實(shí)際證明，真空處理去氣效果很好，但去除雜質(zhì)的作用很小。
5.2爐外凈化處理方法及原理
5.2.1玻璃絲布過濾
玻璃絲布過濾鋁熔體在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用。該法是讓熔體通過玻璃絲布過濾器，使夾雜受到機(jī)械阻隔而過濾。過濾尺寸通常為0.6mm×0.6mm～1.7mm×1.7mm，可安放于靜置爐與結(jié)晶槽之間的任何熔體通過的部位。但玻璃布只能除去尺寸較大的夾雜，對微小夾雜無效并且只能使用一次。
熔煉過程中鋁液與環(huán)境的相互作用