1. سمة من سمات الجيل الجديد من مرشح رغوي خزفي لترشيح المعادن المنصهرة
من أجل تحقيق أهداف البحث والتطوير التي حددناها، تمت دراسة مجموعة كاملة من تقنيات التصنيع الصارمة بدءًا من اختيار المواد، مرورًا بعملية تحويل المواد إلى عجينة وخلطها، وصولاً إلى الناقل
المعالجة المسبقة، والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء، والطلاء بالرش، والتجفيف بالموجات الدقيقة، وصولاً إلى التحكم في توزيع درجات الحرارة أثناء التحميص. الجيل الجديد من مرشح رغوي خزفي لترشيح المعادن المنصهرة يمكن أن تؤدي هذه التقنية المطورة إلى تحسين نظافة معدن الألومنيوم المنصهر بشكل فعال.
2 آلية الترشيح والتنقية باستخدام الألواح الخزفية الرغوية لمخليط الألومنيوم المنصهر
آلية ترشيح وتنقية الألومنيوم المنصهر عن طريق مرشح رغوي خزفي لترشيح المعادن المنصهرة يُوصَف عمومًا بأنه آلية اعتراض الانتشار وآلية اعتراض التصادم بالقصور الذاتي أو آلية الغربلة، والطبقة الرسوبية، وآلية الترشيح في الطبقة العميقة. وقد أنشأ المختبر الحكومي الرئيسي بجامعة تسينغهوا نموذجًا فيزيائيًا ثلاثي الأبعاد ونموذج تدفق ثنائي الطور لآلية الترشيح باستخدام السيراميك الرغوي، وأجرى حسابات محاكاة، وهي مفيدة جدًّا لنا لدراسة ترشيح وتنقية الألومنيوم المنصهر. تعد عملية ترشيح وتنقية الألومنيوم المنصهر باستخدام الألواح الخزفية الرغوية عملية معقدة للغاية، وهي عملية معقدة تتضمن الكيمياء الفيزيائية في درجات الحرارة العالية وحركيات المعادن. أما بالنسبة للغربلة، والاصطدام، والترسيب، والاعتراض، والترشيح، فهي أمور يسهل فهمها نسبيًا. لقد قمنا بتحليل شامل للعديد من المعلمات التي تم الحصول عليها في عملية ترشيح الألومنيوم المنصهر باستخدام ألواح السيراميك الرغوية، وطرحنا الرؤى التالية:
(1) من خلال عمليات الترشيح الميكانيكي، مثل الترشيح بالغربلة والتصادم والانتشار والاحتكاك والترسيب وغيرها، تكون كفاءة الترشيح متناسبة مع فتحة شبكة اللوحة الخزفية الرغوية. فكلما كانت فتحة الشبكة أصغر، زادت قدرة اللوحة على احتجاز الجسيمات الصغيرة من الشوائب.
(2) بفضل تأثير طبقة الترسيب أو طبقة كعكة الترشيح، إلى جانب ترسيب جزيئات الشوائب في المادة المنصهرة، وجدران الدعم الشبكية المنحنية والمترابطة والمحدبة في لوحة الترشيح، تتحسن القدرة على احتجاز جزيئات الطور الشائبة.
(3) يؤدي السطح الخشن الناتج عن الفجوات الموجودة على سطح هيكل دعامة الشبكة إلى زيادة الطاقة السطحية بين تدفق سائل الألومنيوم وسطح الهيكل الخزفي، مما يجعل اتجاه تدفق جزيئات الشوائب في تدفق سائل الألومنيوم أكثر فوضوية، وهو ما يساعد على احتجاز الجزيئات الصلبة المترسبة.
(4) وبسبب الشقوق والثقوب الدقيقة الموجودة على سطح الهيكل الشبكي، يتم ترسيب تدفق الفلوريد الذي يتمتع بقدرة ارتباط قوية بجزيئات A2O3 مسبقًا، مما يعزز تأثير طبقة كعكة الترشيح الكاملة وقوة الامتصاص الكيميائي القوية، ويجعل القدرة على التقاط جزيئات الطور الشوائب والاحتفاظ بها أقوى.
(5) خلال عملية صهر المعادن وتأثير مجال درجة الحرارة في عملية نقل الحرارة، سيتشكل حتمًا فرق في تركيز المادة المذابة في السبيكة، وسيتم إعادة توزيع المعدن المنصهر، ثم دمجه، ثم إعادة توزيعه، ثم دمجه مرة أخرى. وهذه هي أيضًا عملية صناعة السبائك. بعض المعادن ذات درجة الانصهار العالية تتجمع مراحلها ومركباتها من جديد وتنمو، كما تتجمع مراحل الشوائب الصغيرة وتنمو، وهو ما يسهل التقاطها عن طريق الترشيح. ويمكن تفسير ذلك بالتغيرات في تركيزات HAl₂O₃ ومرحلة Fe ومرحلة T قبل الترشيح وبعده. وعلى وجه الخصوص، يكون تأثير الترشيح ثنائي المراحل أو الترشيح باستخدام الألواح السميكة ذات التدرج المسامي أكثر وضوحًا. ولذلك، في ظل نفس الظروف، فإن الجيل الجديد من مرشح رغوي خزفي لترشيح المعادن المنصهرة تتميز هذه الطريقة بمعدل عالٍ لإزالة الشوائب من ذوبان الألومنيوم، حيث يتغير فرق الضغط الساكن قبل وبعد الترشيح بشكل أكبر مع مرور الوقت، كما أن التغير في كمية ذوبان الألومنيوم قبل وبعد الترشيح يكون واضحًا أيضًا. وبطبيعة الحال، كلما كانت مسام اللوحة الخزفية الرغوية المختارة أصغر، زادت إمكانية تحسين نقاء ذوبان الألومنيوم.