» » Удаление газа из раствора путем продувки металла инертным газом
02.02.2017

При пропускании инертного газа через ванну расплавленного металла, содержащею в растворе газ, наблюдается постепенное удаление газа из металла. Под инертным следует понимать такой газ, который не вступает в реакции ни с растворенным газом, ни с металлом, а также не растворяется в последнем.
Процесс освобождения расплавленного металла или сплава от растворенного в нем газа станет понятым, если проследить явления, происходящие на границе соприкосновения пузырька инертного газа с металлом. По поверхности соприкосновения пузырька продуваемого газа с металлом в первый момент соприкосновения имеет место разность парциальных давлений газа, от которого нужно освободить металл, — внутри пузырька, с одной стороны, и внутри металла — с другой. Вдуваемый в металл инертный газ вначале имеет парциальное давление растворимого в металле газа равным нулю. По закону Дальтона парциальное давление газа стремится выравняться в различных точках, некоторого объема газа, в данном случае — объема пузырька инертного газа. По этой причине газ, растворенный в поверхностном по отношению к пузырьку слое металла, будет переходить в пузырек до тех пор, пока парциальное давление газа у поверхности пузырька или в ближайшем к пузырьку слое металла не станет одинаковым с парциальным давлением его в центральных частях объема пузырька.
Так как при продувании газа через металл пузырьки остаются в металле непродолжительное время (потому что они поднимаются через металл вверх и уходят в атмосферу), то полного насыщения пузырька инертного газа растворимым газом до выравнивания парциальных давлений произойти He успевает.
Чтобы обеспечить возможно более полное удаление газа из раствора в металле, необходимо заставить пузырьки проходить по возможности медленно, а кроме того, нужно создать возможно большую поверхность соприкосновения их с металлом. И то и другое практически достигается пропусканием газа через металл в виде возможно более мелких пузырьков. Малый пузырек поднимается в металле вверх медленнее и, вследствие большего отношения поверхности к объему, быстрее будет поглощать газ, подлежащий удалению.
Взамен поглотившего некоторое количество растворимого в металле газа пузырька инертного газа, поднявшегося на поверхность ванны и вместе с ним ушедшего в атмосферу, извне, по трубке поступает новый пузырек, с которым повторится то же, что и с первым. Второй пузырек заменится третьим и т. д. Таким образом, все новые и новые порции растворимого в металле газа будут уноситься вместе с пузырьками инертного газа в атмосферу печи, и дальше в трубу (рис. 62).
Удаление газа из раствора путем продувки металла инертным газом

Впервые такой метод был применен для дегазации алюминия. В качестве инертного газа был применен азот.
Чтобы ускорить удаление газа из металла этим способом, продувку инертного газа ведут с помощью трубы с поперечным патрубком, в котором проделано большое число отверстий.
Обработка инертным газом применяется не только для освобождения алюминиевых сплавов от растворенных в них газов, но также и для дегазации других металлов и сплавов.
При рафинировании меди для удаления сернистого газа из раствора применяется промежуточное дразнение. По существу — это тоже не что иное, как удаление газа путем продувки металла инертным газом. Образующиеся при перегонке дерева во время дразнения углеводороды являются по отношению к сернистому газу, находящемуся в растворе в металле, инертным газом. Удаление растворенного газа из жидкости может быть легко воспроизведено на водных растворах. Все явления при этом совершенно аналогичны явлениям при удалении этим способом газов из расплавленных металлов и сплавов.
Из налитой в стакан воды, насыщенной под давлением углекислым газом, через некоторое время прекращается выделение пузырьков газа из раствора, несмотря на то, что он остается в растворе еще в значительном количестве. Если через воду продуть не растворимый в ней и не реагирующий с растворенной в ней углекислотой газ, например азот, то вместе с пузырьками последнего в атмосферу будет уноситься и углекислый газ. Пузырьки, поступающие в стакан, будут состоять из азота, а пузырьки, всплывающие из воды на поверхность, окажутся состоящими из смеси азота и углекислого газа. При начале продувки содержание углекислого газа в выходящих из стакана пузырях будет значительное, а по мере дегазации воды оно будет постепенно снижаться.
Продувка сплавов инертным газом при достаточной ее длительности дает возможность достичь значительного удаления газа из раствора. Однако полная дегазация требует применения весьма чистого инертного газа. Кроме того, по самому существу процесса можно говорить только о приближении к полной дегазации, что подтверждает кривая зависимости количества удаленного из раствора газа от времени продувки. Эта кривая только ассимптотически приближается к горизонтальной прямой полной дегазации (рис. 63).
Опыты продувки алюминия азотом показали, что дегазация этим способом идет медленно. По утверждению их авторов, азот растворяется в алюминии, чем и объясняется медленное действие его как дегазатора.
Дегазация меди и медных сплавов путем продувки их азотом осуществляется более успешно.
Удаление газа из раствора путем продувки металла инертным газом