تم تحديد الشوائب الموجودة في المادة المنصهرة باعتبارها السبب الرئيسي لفشل المنتج أثناء الإنتاج والاستخدام. ولذلك، تصبح نظافة المادة المنصهرة مقياسًا لجودتها. ويمكن التمييز بين نوعين رئيسيين من الشوائب: العناصر المذابة والجسيمات العالقة. يمكن إرجاع مصدر الشوائب إلى المعدن الأصلي، وعمليات معالجة المادة المنصهرة المختلفة، وتفاعل المعدن المنصهر مع المواد المقاومة للحرارة والبيئة المحيطة. وبشكل أساسي، يمكن التحكم في جودة المادة المنصهرة عن طريق إزالة العناصر القلوية النزرة، والهيدروجين، والشوائب. وهناك تقنيات متنوعة، مثل معدات إزالة الغاز عبر الإنترنت, ، ومواد تذويب الأفران، ومعدات الترشيح ذات الطبقة العميقة، و مرشحات الرغوة الخزفية, ، يمكن استخدامها للتحكم في محتوى الشوائب.
بشكل عام، هناك نوعان مختلفان من عمليات الترشيح يستخدمان على نطاق واسع في الصناعة: الترشيح بالطبقة العميقة والترشيح بكعكة الترشيح.
يعتمد مرشح الطبقة العميقة على المسار المتعرج الذي يجب أن يتدفق من خلاله السائل المنصهر. وتتناسب كفاءة الترشيح عكسياً مع حجم جزيئات المرشح، وتتناسب طردياً مع عمق طبقة المرشح. وتترسب الشوائب على الجزيئات وفي الفجوات بين وسائط الترشيح على حد سواء، وقد تكون مبعثرة في جزء من مساحة المرشح أو في كاملها. وبالتالي، يتمتع المرشح بمساحة سطح كبيرة لاحتجاز الشوائب، ويمكنه احتجاز جسيمات أصغر بكثير من مسام طبقة الترشيح.
لا تقتصر عملية الترشيح هنا على الفصل الفيزيائي فحسب، مثل الغربلة والفصل، بل إن ترشيح الذوبان هو أيضًا عملية نقل مستمرة تتم على مرحلتين.
- أولاً، وبسبب تدفق كمية كبيرة من السائل، تنتقل الشوائب إلى سطح المرشح. وفي الخطوة الثانية، يتم احتجاز الشوائب بفعل قوى السطح البيني أو قوى السطح.
- بشكل عام، في عملية الإزالة بالطفو، قد تنتج إزالة الجسيمات في المرشح عن الصدم، والاعتراض، والترسيب، والانتشار، والتأثيرات الهيدروديناميكية. وقد يكون التصاق الجسيمات ناتجًا عن الضغط، أو التفاعلات الكيميائية، أو القوى الناتجة عن تأثير فان دير فالس.
يمكن تحسين كفاءة إزالة الشوائب عن طريق زيادة طول المرشح أو تقليل سرعة الذوبان. وإذا أردت الحفاظ على معدل تدفق ثابت، فستتراكم الجسيمات (أو تنخفض المسامية)، وتزداد مقاومة التدفق، مما يؤدي إلى زيادة انخفاض الضغط، وبالتالي زيادة السرعة البينية. ونتيجة لذلك، ستزداد المقاومة التي تتعرض لها الجسيمات المتلامسة أو الجسيمات التي تم التقاطها. ونظرًا لأن الجسيمات قد لا تتمكن من الالتصاق بسطح المرشح بسبب زيادة المقاومة، حتى لو تمكنت من التلامس، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض كفاءة الالتصاق. وبالمثل، إذا تم التغلب على قوة الالتصاق، فقد تؤدي المقاومة المتزايدة إلى تساقط الجسيمات التي تم التقاطها مسبقًا. قد يتم التقاط الجسيمات التي تم إزالتها من مكان ما مرة أخرى في اتجاه مجرى التيار أسفل المرشح أو، في أسوأ الأحوال، قد يتم إطلاقها في المعدن السائل المرشح. قد يحدث هذا الإطلاق أثناء التدفق المستمر أو أثناء انقطاع التدفق، وهو ما يحدث عند إجراء ترشيح الألومنيوم أثناء توقف/بدء عملية الصب. أثناء إعادة التشغيل، قد يتم إطلاق عدد كبير من الشوائب. قد تأتي الشوائب المنطلقة أيضًا من المرشحات أو معدات تنظيف المادة المنصهرة الأخرى.