القائمة إغلاق

إزالة الغازات بالتدوير

إزالة الغازات بالتدوير

تُعد طريقة إزالة الغازات بالتناوب حالياً الطريقة الأكثر استخداماً لإزالة الغازات وتنقية الألومنيوم المنصهر. ويتمثل مبدأ إزالة الغازات بالدوران في تمرير غاز خامل أو غاز نشط غير قابل للذوبان في الألومنيوم المنصهر، أو إضافة ملح الكلور (كلوريد) ليتفاعل مع الألومنيوم المنصهر وتوليد غاز، مما يؤدي إلى تكوين عدد كبير من الفقاعات المتصاعدة في الألومنيوم المنصهر.

تنتقل ذرات الهيدروجين المذابة في الألومنيوم المنصهر إلى سطح فقاعات التنقية، حيث يتم امتصاصها على سطح الفقاعات، وتشكل هيدريدات داخل فقاعات الهيدروجين، ثم تخرج في النهاية من العملية الحركية للألومنيوم المنصهر مع صعود الفقاعات، لتكتمل بذلك عملية إزالة الغازات وتنقية الألومنيوم المنصهر. هذه عملية ينتشر فيها الهيدروجين في الطور السائل ويتم امتصاصه بواسطة الفقاعات.

طريقة التعويم بالفقاعات التقليدية لـ تقنية تنقية إزالة الغازات, ، مثل طريقة النفخ بالأنبوب الواحد وطريقة رأس النفخ متعدد الثقوب، لا يمكنهما تلبية سوى شروط معينة، ومن الصعب تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه في آن واحد. ورغم أن طريقة رأس النفخ متعدد الثقوب يمكنها إنتاج فقاعات أصغر حجمًا مقارنةً بطريقة النفخ بالأنبوب الواحد، إلا أنها لا تحقق تحسّنًا كبيرًا. ونظرًا لأن الفقاعات ترتفع عموديًا أثناء إزالة الغازات في هاتين الطريقتين، فإنه في حالة زيادة إمداد الهواء، سيرتفع سطح السائل الموجود مباشرة فوق الفوهة بشكل واضح بسبب تأثير صعود الفقاعات، مما يتسبب في تقلب الألومنيوم المنصهر وتناثره. ولذلك، لا يمكن لهذه الطرق أن تلعب دور العامل الرئيسي في تدفق الهواء.

إزالة الغازات بالتدوير

في الوقت الحاضر، يلبي مبدأ الفوهة الدوارة — الذي يحظى باهتمام متزايد من الناس — الشروط الديناميكية لإزالة الغازات في طريقة التعويم بالفقاعات. ويكمن الاختلاف بين هذه الطريقة وطريقة التنقية السابقة في أن غاز التنقية يتم إدخاله من فتحة العمود أو الفجوة بين العمود والجلبة، ويتم تفتيته أثناء تدفقه عبر الشفرة السفلية للفوهة الدوارة ثم يتم رشه بسرعة عالية. بعد ذلك، يرتفع الألومنيوم المنصهر الدوار إلى مستوى السائل.

يمكن لطريقة الفوهة الدوارة أن تستفيد استفادة كاملة من مزايا طريقة التعويم بالفقاعات في إزالة الهيدروجين. ويكمن السر في أن السائل يشكل تيارًا تحت تأثير الفوهة القوي، وتنتشر الفقاعات بشكل متجانس في البئر المكسور تحت تأثير الفوهة والتيار.

عندما تكون سرعة الدوران منخفضة، يكون إجهاد القص الذي تتعرض له الفقاعات أقل، وتكون الفقاعات أكبر حجمًا، وتأخذ شكل قبعة من القش. وعندما تكون سرعة الدوران عالية، يزداد إجهاد القص الذي تتعرض له الفقاعات، وينخفض حجم الفقاعات بشكل واضح، وتنتشر الفقاعات في شكل كروي. يزداد عدد الفقاعات، وبالتالي تزداد المساحة السطحية للفقاعات الملامسة للألومنيوم المنصهر، مما يحسّن ديناميكيات إزالة الغازات بشكل ملحوظ.

إزالة الغازات بالتدوير

تنفجر الفقاعة بفعل السائل المنطلق من الشفرة، وتبتعد في الوقت نفسه عن الفوهة. ويرتبط إزاحتها بسرعة الشفرة وشكلها. وعندما تكون السرعة عالية، يزداد حجم الرأس تبعًا لذلك. وكلما طالت الحركة الشعاعية للفقاعة، زاد انتشار توزيعها. وعندما تكون سرعة الدوران منخفضة، تتجمع الفقاعات بالقرب من الفوهة، مما يزيد من تكتلها. أما عندما تكون سرعة الدوران عالية، فإن الفقاعات تنتشر ويصبح توزيعها أكثر انتظامًا. ومع زيادة السرعة، يتسع نطاق تأثير السائل المنطلق من الشفرات، مما يتيح استمرار عملية انفجار الفقاعات.

يُعد هيكل الفوهة الدوارة العامل الأهم في عملية تنقية سائل الألومنيوم. فمع اختلاف هيكلها ومعلمات تصميمها، تختلف أيضًا درجة تقليب السائل، كما يختلف حجم وعدد الفقاعات المتولدة، مما يؤثر بشكل مباشر على فعالية إزالة الهيدروجين. تتميز الفوهات الدوارة المختلفة بمعاملات نقل كتلة ظاهرية مختلفة في ظل نفس السرعة وتدفق الغاز.