القائمة إغلاق

ترشيح المعدن المنصهر

ترشيح المعدن المنصهر

وبطبيعة الحال، هناك حاجة ماسة إلى تحسين عمليات الترشيح وإزالة الغازات من المعدن المنصهر لإزالة هذه الشوائب أو تقليلها إلى أدنى حد في المنتج المصبوب النهائي، لا سيما بالنسبة للألمنيوم المنصهر، خاصةً عندما يُستخدم المعدن الناتج في صناعة الألمنيوم، على سبيل المثال. المنتجات الزخرفية (مثل الشرائط الزخرفية) أو المنتجات ذات المواصفات الرئيسية (مثل قطع الألومنيوم المطروقة والمبثوقة المستخدمة في صناعة الطائرات، والمواد الخام للرقائق الخفيفة الوزن). تتسبب الشوائب المذكورة أعلاه في انخفاض أداء المنتج المصبوب النهائي، مثل قوة الشد ومقاومة التآكل.

عادةً ما يحتوي المعدن المنصهر — ولا سيما الألومنيوم المنصهر في الممارسة العملية — على شوائب غازية وصلبة محبوسة ومذابة، وهي شوائب ضارة بالمنتج النهائي المصبوب. وقد تؤثر هذه الشوائب على تصلب معدن الصب النهائي بعد الصهر، مما قد يعيق المعالجة أو يقلل من ليونة المنتج النهائي أو يؤدي إلى ضعف قابلية المعالجة الخاصة بخاصية الأكسدة الأنودية. يمكن أن تأتي الشوائب من مصادر متعددة. على سبيل المثال، قد تشمل الشوائب شوائب معدنية مثل الفلزات القلوية والفلزات القلوية الترابية، بالإضافة إلى الهيدروجين المذاب وأغشية الأكسيد السطحية التي يتم حجبها واصطحابها في المعدن المنصهر. بالإضافة إلى ذلك، قد تنشأ الشوائب من شوائب غير قابلة للذوبان، مثل الكربيدات والبورييدات وغيرها، أو من مواد مقاومة للحرارة في الأفران والخزانات المتآكلة.

وقد أدت عمليات معالجة المعادن الصارمة (مثل استخدام غاز التذويب أو ترشيح المصهور) إلى تقليل حدوث مثل هذه العيوب إلى أدنى حد. ومع ذلك، لم تنجح هذه العمليات في خفض معدل حدوث هذه العيوب إلى المستوى المرضي المطلوب للتطبيقات الحرجة. تتضمن عمليات التدفق الغازي الموصلة التقليدية، مثل التدفق العام في الموقد، إدخال غاز التدفق إلى فرن احتجاز يحتوي على كمية معينة من المعدن المنصهر. يتطلب هذا الإجراء إيقاف تشغيل الفرن أثناء تدوير غاز التدفق بحيث يظل المعدن قيد المعالجة ثابتًا ويمكن معالجته. تتسم هذه الطريقة بالعديد من العيوب، من بينها انخفاض الكفاءة بسبب توقف الفرن لفترة طويلة أثناء عملية التذويب، كما أن الكفاءة غير كافية بسبب انخفاض نسبة المساحة السطحية إلى الحجم بين غاز التذويب والمعدن المنصهر. ومن العوامل الأخرى القيود المفروضة على موقع الفرن، مما يسمح للشوائب بالعودة إلى المادة المنصهرة قبل الصب، وارتفاع الانبعاثات بسبب الكمية الكبيرة المطلوبة من غاز التذويب وموقع تدويره.

كبديل لمواد التلحيم من النوع الدفعي الموصوفة أعلاه، هناك بعض التدفقات تُستخدم في سلسلة متتالية. أي أن العمليات والمعدات ذات الصلة تقع خارج فرن الصهر أو فرن الحفظ، وعادةً ما تكون موجودة بين فرن الصهر وفرن الحفظ أو بين فرن الحفظ ومحطة الصب. ويساعد ذلك في التخفيف من عدم الكفاءة الناتجة عن توقف الفرن، ولكنه لا يحقق نفس القدر من النجاح في تحسين كفاءة التشغيل، لأن الأمر غالبًا ما يتطلب كمية كبيرة من غاز التذويب لكل وحدة من المعدن المنصهر، وهو أمر مكلف ويضر بنقاء الهواء.

عادةً ما يُستخدم الترشيح بالذوبان للحد من مدى العيوب المذكورة أعلاه. ويتمثل الشكل الأكثر شيوعًا للترشيح بالذوبان في استخدام المعدن المنصهر الذي يُوضع في خزان نقل وصب أو في حوض من القماش الزجاجي المفتوح فوق سبيكة معدنية متصلبة. وقد تبيّن أن هذه المرشحات لا تكون فعالة إلا جزئيًّا لأنها لا تزيل سوى الشوائب الأكبر حجمًا. ومن المرشحات الأخرى الشائعة الاستخدام، على سبيل المثال، مرشح الطبقة المصنوع من الألومينا الأنبوبية. وتنتج عن هذه المرشحات عيوب عديدة، ولعل أخطرها هو الصعوبة البالغة التي تواجه التحكم في حجم المسام والحفاظ عليه، وهو أمر ضروري لضمان فعالية عملية الترشيح. وتكمن صعوبة أخرى في هذه المرشحات في أنها تميل إلى إنتاج معدن ذي جودة أولية رديئة في بداية كل عملية صب مستمر.

مواد الرغوة الخزفية المسامية تُعد هذه المرشحات مناسبة بشكل خاص لتصفية المعادن المنصهرة لأسباب عديدة، منها قابلية التصفية الممتازة، والتكلفة المنخفضة، وسهولة الاستخدام، وإمكانية استخدامها كمرشحات يمكن التخلص منها بعد الاستخدام. ونظرًا لأن هذه المرشحات الرغوية الخزفية مريحة وغير مكلفة في التحضير، ويمكن استخدامها لمرة واحدة، فإن ذلك يتطلب تطوير جهاز يتيح تركيب وإزالة المرشحات المسامية للمعادن المنصهرة من وحدة الترشيح بسهولة ويسر. ولدينا جهاز ترشيح مطابق لتركيب لوحة الترشيح.