مرشح المعادن المنصهرة المزود بسيراميك مسامي

مرشح المعادن المنصهرة

تتميز المرشحات الخزفية المسامية ببنية مسامية تشبه الشبكة ثلاثية الأبعاد ذات المسام المفتوحة المترابطة (رغوة خزفية)، وما إلى ذلك، حيث يُفضل استخدام الشكل الخزفي كمواد ترشيح للمعدن المنصهر.

الـ مرشح خزفي مسامي يتم تحضيره عن طريق طلاء ملاط سيراميكي على رغوة بولي يوريثان مرنة ذات شبكة غير خلوية كمادة أساسية، ثم إخضاعها لعملية الكربنة لإزالة رغوة البولي يوريثان عن طريق التلبيد. تُطبق الطبقة المعدنية على الجسم السيراميكي المسامي، بحيث تغطي كامل سطح الشبكة الهيكلية للجسم السيراميكي المسامي. يحتوي الجسم الخزفي المسامي على مسام مفتوحة مترابطة ثلاثي الأبعاد، والتي تتمتع بشكل أساسي بنفس بنية المسام الموجودة في رغوة البولي يوريثان الشبكية. ويتم تكوين تجويف متواصل داخل الهيكل العظمي بما يتوافق مع ركيزة رغوة البولي يوريثان. وتشكل هذه الفتحات القناة المعدنية اللازمة لعملية الصهر.

في حالة استخدام هيكل خزفي مسامي مصنوع أساسًا من الجسم الخزفي المسامي المذكور أعلاه كمرشح للمعدن المنصهر، يُفضل أن تتراوح الكثافة النوعية الظاهرية للجسم الخزفي المسامي بين 0.3 و0.6، مما ينتج عنه هيكل خزفي مسامي يتمتع بخصائص ميكانيكية وقوة ميكانيكية عالية. ويمكن الحصول على قوة حرارية ذات جودة عالية بما يكفي لتحمل استخدام المعدن كمرشح للمعدن المنصهر عند درجات حرارة عالية. بالنسبة للهيكل الخزفي المسامي المكون بشكل أساسي من جسم خزفي مسامي، من المستحسن أيضًا أن يتراوح متوسط قطر الفتحات المترابطة ثلاثي الأبعاد بعد تشكيل الطبقة المعدنية بين 0.3 و5 مم، وأن يتم تشكيلها بحيث لا تظهر انسدادًا ملحوظًا في أي منها. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تحديد مسامية الهيكل الخزفي المسامي بما يتراوح بين 75% و95%، يمكن الحصول على معدل عالٍ وقوة كافية.

ويُفضل أن تشتمل البنية الخزفية المسامية على تلك المواد التي تتكون أساسًا من ثاني أكسيد السيليكون وأكسيد الألومنيوم وأكسيد المغنيسيوم، والتي يتم تلبيدها عند درجة حرارة تزيد عن 1300 درجة مئوية وتتمتع بنقطة تليين تزيد عن 1250 درجة مئوية. ويمكن للهيكل الخزفي المسامي المصنوع من السيراميك، عند تسخينه مسبقًا إلى درجة حرارة قريبة من درجة حرارة المعدن المنصهر المراد ترشيحه من خلاله، أن يتحمل الصدمة الحرارية بشكل كافٍ وأن يتحمل الصدمة الحرارية أثناء عملية الترشيح.

في البنية الخزفية المسامية، يتشكل جسم خزفي مسامي — مثل الرغوة الخزفية — على سطح جدار المسام التي يمكن للسائل المرور من خلالها، مع وجود طبقة معدنية، بحيث يتدفق السائل عبر الطبقة المعدنية مع ملامستها. في هذه الحالة، لا يقتصر نوع المعدن الذي تشكل منه الطبقة المعدنية على نوع معين، ويمكن اختياره بشكل مناسب وفقًا للغرض من الاستخدام. في حالة ما إذا كان المعدن المنصهر المراد ترشيحه هو الألومنيوم أو النحاس أو الحديد، يُفضل اختيار طبقة المعدن المطلية من البلاتين أو الذهب أو الفضة أو النحاس أو القصدير أو النحاس الأصفر أو البرونز أو النيكل. وباستخدام هذه المعادن وفقًا للمعدن المنصهر المراد ترشيحه، يمكن تقليل تسرب الشوائب المعدنية القابلة للذوبان الموجودة فيه إلى أدنى حد، مما يؤدي إلى انخفاض جودة المعدن المنصهر المرشح. وفي عملية مرور المعدن المنصهر عبر الفتحات المترابطة، يتم ترشيح الشوائب القابلة للذوبان والشوائب الصلبة المدمجة.

ونظرًا لأن الطبقة المعدنية تُودَّع بحيث تغطي كامل سطح جدران مسام البنية الخزفية المسامية التي يمكن للسائل المرور من خلالها، فإنه عند مرور المعدن المنصهر عبر مسام المرشح، تنخفض مقاومة التدفق التي يواجهها المعدن المنصهر. وبالتالي، يمكن تقليل الوقت المستغرق من لحظة إدخال المعدن المنصهر عند مدخل المرشح وحتى بدء عملية الترشيح بشكل كبير، كما يمكن بدء عملية الترشيح بشكل كافٍ حتى في حالة انخفاض ضغط الرأس الأولي. بالإضافة إلى ذلك، وبفضل تحسن قابلية الترطيب، يتم القضاء على التدفق الموضعي للمعدن المنصهر داخل المرشح.