نظام الترشيح الخزفي وآلية تنقية المعادن المنصهرة

نظام الترشيح الخزفي

تتضمن آلية تنقية نظام الترشيح الخزفي ثلاثة جوانب:

أولها هو الاعتراض والحجب. وبشكل عام، يتم احتجاز الشوائب الكبيرة بسهولة عند مدخل المرشح. ومع مرور كمية معينة من المعدن المنصهر، يتشكل طبقة ترسيبية على سطح مدخل المرشح، ومعدل تدفق المعدن المنصهر عبر مرشح خزفي وسوف تنخفض بشكل ملحوظ بعد ذلك. وفي الوقت نفسه، مع انخفاض القطر الداخلي لمدخل الأنبوب، تزداد احتمالية اعتراض الشوائب الأصغر حجمًا، كما تزداد كفاءة إزالة الشوائب الصغيرة الحجم.

والطريقة الثانية هي الامتصاص. ويُعد الاعتراض والحجب طريقتين فيزيائيتين لتصفية الشوائب، وهما فعالتان بالنسبة لجزيئات الشوائب التي يزيد حجمها عن 50 ميكرومتر، في حين أن الجزيئات الصغيرة التي يقل حجمها عن 40 ميكرومتر تحتاج إلى إزالتها بمساعدة آلية الامتصاص. يتم دفع الشوائب بواسطة تدفق السائل لتقترب من جدار المرشح. ونظرًا لأنهما يتسربان ويلتصقان ببعضهما البعض، فعادةً لا تتسرب الشوائب والمعدن المنصهر، خاصةً كلما كان حجم جسيمات الشوائب أصغر، كلما كانت قابلية التبليل أسوأ. بمجرد ملامسة الشوائب لسطح المرشح الذي يتمتع بقدرة ترطيب أفضل نسبيًا، يصبح من السهل انفصالها عن المعدن المنصهر وامتصاصها بواسطة هذا السطح. وإذا كانت مسام المرشح أصغر، وقناة الترشيح أطول، ومعدل التدفق بطيئًا بدرجة كافية، زادت احتمالية انتقال الشوائب الموجودة في المعدن المنصهر إلى الجدار الداخلي للمرشح، أي زادت كفاءة احتجاز الشوائب بواسطة المرشح.

والثالث هو تأثير التصحيح. إن قدرة نظام الترشيح الخزفي على التصحيح تجعل المعدن المنصهر — الذي يتميز في الأصل بتدفق مضطرب قوي — يدخل في حالة تدفق طبقي عند مروره عبر المرشح. وبعد مرور المعدن عبر المرشح، يتطلب الأمر منطقة انتقالية أطول لاستعادة حالته المضطربة الأصلية. في المنطقة الانتقالية، لم يتطور تدفق السائل بعد إلى حالة اضطراب مستقرة أو إلى منطقة تدفق مضطرب أصغر، مما يمنع الأكسدة الثانوية للمعدن المنصهر وتآكل القالب، وبالتالي يلعب دورًا واضحًا في منع تراكم الخبث. ولهذا السبب، فإن الشبكة المعدنية والمرشح الأساسي لهما أيضًا تأثير أفضل في تنقية المعدن.

بالإضافة إلى ذلك، تؤدي طرق التنقية المختلفة إلى علاقات مختلفة بين المادة المنصهرة ووسط التنقية:

(1) في حالة عدم وجود وسيط تنقية: يمكن إزالة الشوائب بحركتها الذاتية.

(2) تتحرك وسيط التنقية بينما يظل المذاب ثابتًا: كما هو الحال في عمليات تنقية الغاز والمواد المساعدة، حيث تُعزز حركة وسيط التنقية عملية انتقال الكتلة للشوائب، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة إزالة الشوائب.

(3) يتحرك السائل المنصهر بينما تظل وسيلة التنقية ثابتة: كما هو الحال في طريقة الترشيح، حيث يؤدي تدفق السائل المنصهر إلى تقصير المسافة المطلوبة لعملية نقل الكتلة وتحسين كفاءة إزالة الشوائب.