Research on the impact of rotor wear on the effectiveness of the aluminium refining process

Abstract

Physical modelling is successfully used to understand mechanisms involved in the aluminium refining process by injecting inert gas into the liquid metal through rotors. Two types of industrial impellers, which are extremely different in construction, were tested in the research. The aim of the research was to determine the effectiveness of their operation depending on their degree of wear. This type of research has not been tested on water models so far. During the process, the parameters were changed, such as the gas flow rate from 13 to 19 L/min, the rotor speed from 325 to 400 rpm and the height of the rotor from the bottom of the refining reactor. Tests were carried out for new and worn rotors. Oxygen removal rate curves were prepared on the basis of tests determining changes in oxygen content in the model liquid as a function of time for changing rotor speed values. It was found that the efficiency of hydrogen removal from the model liquid was higher when worn impellers were used in the model. In order to verify results of model tests, a metallographic analysis of samples obtained in industrial conditions and using the analysed process parameters was carried out.

Fyzikální modelování se úspěšně používá k pochopení mechanismů zapojených do procesu rafinace hliníku vstřikováním inertního plynu do kapalného kovu prostřednictvím rotorů. V rámci výzkumu byly testovány dva typy průmyslových oběžných kol, které se konstrukčně velmi liší. Cílem výzkumu bylo určit účinnost jejich provozu v závislosti na stupni jejich opotřebení. Tento typ výzkumu nebyl dosud na vodních modelech testován. V průběhu procesu byly měněny parametry, jako je průtok plynu z 13 na 19 l/min, otáčky rotoru z 325 na 400 ot/min a výška rotoru ode dna rafinačního reaktoru. Zkoušky byly provedeny na nových a opotřebovaných rotorech. Křivky rychlosti odstraňování kyslíku byly připraveny na základě zkoušek určujících změny obsahu kyslíku v modelové kapalině v závislosti na čase pro měnící se hodnoty otáček rotoru. Bylo zjištěno, že účinnost odstraňování vodíku z modelové kapaliny byla vyšší, pokud byly v modelu použity opotřebované rotory. Za účelem ověření výsledků modelových zkoušek byla provedena metalografická analýza vzorků získaných v průmyslových podmínkách a s využitím analyzovaných parametrů procesu.