طريقة ترشيح الألومنيوم المنصهر

تتمثل طريقة ترشيح الألومنيوم المنصهر بشكل أساسي في تمرير الألومنيوم المنصهر عبر مرشح خزفي لفصل الشوائب الصلبة العالقة في المادة المنصهرة. وتُزيل هذه الطريقة بشكل أساسي الشوائب الموجودة في المادة المنصهرة، ولا يكون لها تأثير يذكر على إزالة الهيدروجين. ولذلك، في التطبيق العملي، غالبًا ما تُستخدم طريقة ترشيح الألومنيوم المنصهر جنبًا إلى جنب مع طريقة النفخ.

طريقة النفخ، المعروفة أيضًا باسم طريقة تعويم الفقاعات، هي عملية تنقية لمعدن الألومنيوم المنصهر تم تطويرها في سبعينيات القرن العشرين، وتتميز بفعالية خاصة في إزالة الهيدروجين. يتم إدخال غاز خامل (مثل النيتروجين والأرجون، إلخ) إلى معدن الألومنيوم المنصهر لتكوين فقاعات. وينتشر الهيدروجين الموجود في المعدن المنصهر داخل هذه الفقاعات بفعل فرق الضغط الجزئي، ويتم التخلص منه مع صعود الفقاعات لتحقيق الغرض من إزالة الغازات. وأثناء عملية التعويم، يمكن للفقاعات أيضًا امتصاص بعض الشوائب المؤكسدة، مما يساعد على إزالة الشوائب.

مع تزايد متطلبات نقاء المادة المنصهرة، تم تحسين وتطوير تقنية إزالة الهيدروجين، حيث تطورت من طريقة الحقن عبر أنبوب واحد في البداية، إلى رأس النفخ متعدد الثقوب، وصولاً إلى الفوهة الدوارة المستخدمة حالياً. ومنذ ثمانينيات القرن العشرين، أصبحت طريقة النفخ بالفوهة الدوارة الاتجاه الرئيسي لتطور تقنيات تنقية الألومنيوم المتطورة في الخارج. على سبيل المثال، التقنية المدمجة في خط الإنتاج نظام إزالة الغازات من شركة Adtech، طريقة التعويم بالغاز الخامل باستخدام فوهة دوارة. وتحتوي المعدات على فوهتين دوارتين من الجرافيت لتزويد الغاز. ويشكل الغاز فقاعات صغيرة متناثرة عبر الدوار الموجود في الفوهة. وفي الوقت نفسه، مع قيام الدوار بتحريك المادة المنصهرة، تتوزع الفقاعات بالتساوي في كامل المادة المنصهرة، مما يزيد من مساحة التلامس بين الغاز والسائل، ويطيل مسافة حركة الفقاعات ووقت بقائها في سائل الألومنيوم، ويزيد من حجم الغاز، كما يمتص الغاز الموجود في المادة المنصهرة، وتطفو شوائب الأكسيد إلى سطح المادة المنصهرة، بحيث يتحقق تأثير التنقية المتمثل في إزالة الغازات وإزالة الشوائب. تبلغ كفاءة إزالة الهيدروجين بهذه الطريقة حوالي ثلاثة أضعاف كفاءة طريقة الحقن أحادي الأنبوب.

هناك أنواع عديدة من أنظمة الترشيح، وأفضلها هي أنبوب الترشيح المصنوع من الكوراندوم ولوحة الترشيح الخزفية الرغوية. يتميز أنبوب الترشيح المصنوع من الكوراندوم بكفاءة ترشيح عالية، لكنه مكلف وصعب الاستخدام. أما لوحة الترشيح الخزفية الرغوية فهي نوع جديد من مواد الترشيح الخزفية التي تم تطويرها في السنوات الأخيرة. وتتميز بسهولة الاستخدام، وفعالية الترشيح الجيدة، والسعر المنخفض. ويستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. يتم ترشيح ذوبان سبائك الألومنيوم التي تزيد عن 50% في الدول المتقدمة بواسطة مرشحات السيراميك الرغوية. وفي الوقت الحالي، تُستخدم تقنية المرشحات السيراميكية الرغوية من النوع الصندوقي على نطاق واسع. وهي صندوق مرشح CFF مزودًا بنظام غطاء التسخين المسبق بالغاز. وعندما يمر الألومنيوم السائل عبر لوحة الترشيح، تمر الشوائب الموجودة في المادة المنصهرة عبر الحاجز الميكانيكي للمرشح ليتم التخلص منها وفصلها. ويمكن أن تصل دقة الترشيح إلى 2 ميكرومتر، كما يمكن أن تصل كفاءة الترشيح إلى 99%.