تقنية الترشيح باستخدام الرغوة الخزفية، مرشح الرغوة الخزفية المستخدم في عمليات الصب

تقنية الترشيح باستخدام الرغوة الخزفية

خلال الثمانينيات، شهدت تقنية الترشيح باستخدام الرغوة الخزفية قبولاً سريعاً وواسع النطاق في السوق، وذلك في مجموعة واسعة من منتجات الألمنيوم المصنعة عالية الجودة، بما في ذلك مواد التغليف الصلبة، والألواح الليثوغرافية، ومنتجات صناعة الطيران مثل الألواح، والصفائح، والمطروقات، والمواد المبثوقة؛ والزخارف ذات التشطيب اللامع، وأنابيب المكثفات، والرقائق المعدنية، والمواد المقذوفة المعمارية، وسبائك المسابك، والكابلات والأسلاك الموصلة للكهرباء.

ويعزى القبول السريع الذي لاقته تقنية الترشيح باستخدام الرغوة الخزفية في السوق ونموها اللاحق في مصانع صب الألومنيوم بجميع أنواعها ومستويات تطورها إلى الأسباب التالية:

سهولة الاستخدام وقبول المشغلين؛;
المرونة التشغيلية؛;
القدرة على استنزاف الطاقة بعد كل عملية إلقاء؛;
تكلفة تشغيل متغيرة منخفضة؛;
تكلفة تركيب منخفضة؛;
إزالة الإدراج بشكل فعال؛;
متطلبات مساحة صغيرة، وهو ما يعني الحد الأدنى من المساحة الأرضية اللازمة للتركيب.

أقدم نشاط تجاري مرشحات الرغوة الخزفية كانت تعتمد على مادة حبيبية من الكروم والألومينا، ومواد رابطة من أورثوفوسفات الألومنيوم، ومضافات من البنتونيت/الكاولين لتحسين خصائص الريولوجيا للملاط. وكانت الحبيبات المكونة من الكروم والألومينا باهظة الثمن نسبيًا، كما أنها تسببت في مشكلة محتملة تتعلق بالتخلص منها بسبب المخاوف بشأن احتمال وجود الكروم سداسي التكافؤ، وهو مادة مسرطنة معروفة. تم استبدال تركيبة الكروم-الألومينا لاحقًا بتركيبة “مكونة بالكامل من الألومينا” تضمنت ألياف سيليكات الألومينا ومادة غروانية معدنية، وهي مادة مضافة طينية، مع الاستمرار في استخدام نظام المادة الرابطة أورثوفوسفات الألومنيوم المستخدم في مرشحات الكروم-الألومينا.

وقد استُخدمت تركيبة المرشح “المصنوعة بالكامل من الألومينا” هذه على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، وأصبحت “المعيار الصناعي” للمرشحات الرغوية الخزفية المستخدمة في مصانع صب الألومنيوم منذ أكثر من 25 عامًا. وعلى الرغم من الانتشار الواسع لاستخدام المرشحات الرغوية المصنوعة من الألومينا والمربوطة بفوسفات الألومنيوم، فإن هناك عدة عيوب جوهرية في تركيبة هذا المرشح. تتميز مرشحات فوسفات الألومنيوم بمقاومة ضعيفة للصدمات الحرارية، وتميل إلى التعرض لخلل ضغط جانبي، وتفقد قوتها أثناء الاستخدام بسبب تآكل رابطة فوسفات الألومنيوم؛ كما أنها تتمتع بمقاومة ضعيفة للتآكل الكيميائي وتآكل بنية المرشح. علاوة على ذلك، يمكن أن يتولد غاز الفوسفين من المرشحات المستعملة، مما يعقد عملية التخلص منها.

يبدو أن استخدام حبيبات الألومينا في مرشح رغوي خزفي خيارًا بديهيًا لأي شخص على دراية بالمواد المقاومة للحرارة المستخدمة لاحتواء الألومنيوم المنصهر وسبائكه. يُعد الألومينا خاملًا كيميائيًا نسبيًا في الألومنيوم المنصهر وسبائكه الشائعة، بما في ذلك تلك التي تحتوي على المغنيسيوم. كما يُستخدم على نطاق واسع كمواد حبيبية في المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في الأفران لإذابة سبائك الألومنيوم المنصهرة والاحتفاظ بها.

علاوة على ذلك، قبل تطوير المرشح الرغوي الخزفي الذي يُستخدم لمرة واحدة، كانت تُستخدم مرشحات ذات طبقة ألومينا على شكل ألواح لتصفية الألومنيوم المنصهر. مرشحات السرير وهي عبارة عن أوعية كبيرة مُدفأة تحتوي على حبيبات ألومينا لوحية غير مترابطة تُستخدم في عمليات الصب المتكررة على مدى عدة أيام أو حتى أسابيع. ويتطلب التعرض الطويل للمعدن المنصهر للمواد الركامية غير المترابطة — كما هو الحال في المرشحات ذات القاعدة والمواد المقاومة للحرارة — استخدام مادة حبيبية خاملة كيميائيًا مثل الألومينا.