الترشيح باستخدام المرشح الخزفي لتنقية المعدن المنصهر

الترشيح باستخدام المرشحات الخزفية

تتمثل العوامل الرئيسية لكفاءة الترشيح باستخدام المرشحات الخزفية في دقة الترشيح ومعدل الترشيح. تشير دقة الترشيح إلى حجم أصغر الجسيمات الصلبة الموجودة في الوسط السائل والتي يمكن للمرشح تصفيةها. وبالنسبة لنفس الوسط السائل، كلما صغر حجم المسام، زادت دقة الترشيح، والعكس صحيح. بالنسبة للوسائط السائلة، تتراوح حجم جزيئات الشوائب التي يمكن ترشيحها بين حوالي 1/15 و1/5 من حجم مسام عنصر المرشح. بالنسبة للوسائط الغازية، وبسبب الحركة البراونية النشطة نسبيًا، يتم تعزيز تأثير التقاط الانتشار بشكل كبير، وتزداد دقة الترشيح تبعًا لذلك إلى ما بين 1/30 و1/20 من حجم المسام. يشير معدل الترشيح إلى معدل تدفق الوسط السائل الذي يمر عبر السيراميك المسامي لكل وحدة زمنية. وتعد لزوجة الوسط السائل، وضغط تشغيل الوسط، والمسامية الدقيقة لعنصر المرشح نفسه العوامل المؤثرة الرئيسية.

الـ مرشح رغوي خزفي يعمل على فصل الشوائب الموجودة في سبيكة الصب السائلة من خلال التأثيرات الفيزيائية والكيميائية على المعدن السائل، ويحقق كفاءة الترشيح التي يوفرها المرشح الخزفي في تنقية المعدن المنصهر. وتشمل آلية الترشيح بشكل أساسي آلية الكعكة المرشحة، والتأثير السطحي، وتأثير التصحيح.

يمكن للبنية المعقدة للرغوة الخزفية أن تمنع مرور الخبث ميكانيكيًا بشكل فعال. وعندما يمر المعدن المنصهر عبر مرشح الرغوة الخزفية ذي البنية المعقدة، فإن الفصل الميكانيكي الذي تقوم به وسيلة الترشيح يعمل على تصفية الشوائب الأكبر حجمًا من مسام سطح المرشح، مما يؤدي إلى ترسبها في نهاية المرشح حيث يتدفق المعدن السائل، لتصبح جزءًا لا يتجزأ من المرشح. ومع زيادة عدد الشوائب المتراكمة على سطح المرشح، تتشكل تدريجيًا طبقة من “كعكة الترشيح”، مما يجعل قناة تدفق المعدن السائل أضيق، بحيث يتمكن سطح وسيط الترشيح الجديد من تصفية الشوائب الأكثر دقة. وفي الوقت نفسه، يكون لداخل الوسط أيضًا تأثير ترشيحي. فمن بين الثقوب الصغيرة العديدة التي تخترق جسم السيراميك، تظهر بعضها شقوقًا دقيقة، وبعضها الآخر عبارة عن مسارات مسدودة. وتُعد هذه المناطق المختلفة من التغيرات مواقع محتملة لاعتراض الشوائب. كما يوجد أيضًا تأثير “كعكة الترشيح” داخل المرشح.

عندما يتدفق المعدن المنصهر عبر الجسم الخزفي ذي البنية المعقدة، ينقسم إلى العديد من التيارات الصغيرة، مما يزيد من مساحة التلامس واحتمال التلامس بين الشوائب الموجودة في المعدن المنصهر ووسط الترشيح. ونظرًا لأن سطح المرشح يتكون من أسطح محدبة ومقعرة صغيرة للغاية، فإنه يتمتع بقدرة على الامتصاص الكهروستاتيكي والاعتراض المرتبط بالقطب للشوائب.

عندما يتدفق المعدن المنصهر عبر مرشح السيراميك الرغوي، ينقسم إلى تيارات مكونة من العديد من الوحدات الصغيرة ذات القطر الصغير، ويكون التدفق في الغالب طبقيًا. وعندما يكون المعدن المنصهر في حالة تدفق طبقي، ونظرًا لأن كثافة المعدن المنصهر أكبر بكثير من كثافة الشوائب، فإن الشوائب يكون لديها الوقت الكافي للطفو إلى الأعلى وإزالتها، أي أن المرشح الخزفي الرغوي يمكنه مساعدة القناة العرضية على إيقاف الخبث. بعد وضع المرشح في نظام البوابة، تزداد القوة المساعدة لتدفق المعدن المنصهر، ويصبح من السهل على المعدن المنصهر المتدفق في القناة تشكيل حركة كاملة، ويقل معدل التدفق، مما يساعد على طفو الشوائب وبقائها على سطح القناة.