القائمة إغلاق

إزالة الغازات من المعادن المنصهرة

إزالة الغازات من المعادن المنصهرة

يُعد إزالة الغازات من المعدن المنصهر خطوة مهمة في عملية صب المعادن. وعادةً ما تُستخدم إزالة الغازات باستخدام النيتروجين. ويُقصد بالغاز الخامل الغاز الذي لا يتفاعل مع الألومنيوم المنصهر والهيدروجين المذاب، ولا يذوب في الألومنيوم.

يمكن إزالة الخبث عن طريق نفخ غاز خامل في المادة المنصهرة، حيث تتشكل العديد من الفقاعات الدقيقة بعد نفخ الغاز الخامل في الألومنيوم المنصهر. وعندما تمر الفقاعات عبر المادة المنصهرة، فإنها تلتقي بشوائب الأكسيد الموجودة فيها، فتلتصق الشوائب بسطح الفقاعات وتطفو مع الفقاعات إلى سطح المادة المنصهرة. لا يمكن للأكسيد الذي تم إيصاله إلى سطح السائل أن ينفصل تلقائيًا عن الطور الغازي ويعود إلى الذوبان في الألومنيوم السائل. ويمكن إزالته من خلال تراكمه على سطح الألومنيوم السائل.

ونظرًا لأن الطاقة الحرة السطحية الإجمالية للنظام تنخفض بعد أن تمتص فقاعة الغاز الخامل شوائب الأكسيد الموجودة في المادة المنصهرة، فإن عملية الامتصاص يمكن أن تحدث تلقائيًّا. وكلما انخفض التوتر السطحي بين الغاز الخامل والشوائب، وزاد التوتر السطحي بين المادة المنصهرة والغاز الخامل وبين المادة المنصهرة والشوائب، زادت قدرة هذا الغاز الخامل على إزالة الخبث.

إزالة الغازات من المعادن المنصهرة

عند استخدام الغاز الخامل في تكرير المعدن المنصهر، ينبغي رش مستوى السائل بشكل متساوٍ بـ تدفق التكرير. ويرجع ذلك إلى أنه بعد أن ترفع فقاعة الغاز الخامل الشوائب من سطح السائل، إذا كانت هناك طبقة من مادة الصهر على سطح السائل، فإن الشوائب ستدخل في مادة الصهر وتتحول إلى خبث منصهر، وهو ما يسهل استخراجه. وإلا، فإن الشوائب ذات الكثافة الأعلى ستسقط مرة أخرى في الألومنيوم السائل، في حين أن الشوائب ذات الكثافة الأقل ستشكل رغوة على سطح الألومنيوم السائل، وهو ما يصعب فصله عن الألومنيوم السائل. ونظرًا لأن الامتصاص يحدث عند السطح الفاصل بين الفقاعة والمادة المنصهرة، فلا يمكن ملامسة سوى كمية محدودة من المادة المنصهرة، وبالتالي يكون تأثير إزالة الخبث محدودًا.

كلما زاد عدد الفقاعات المتولدة، وقل نصف قطر الفقاعة، وزاد انتظام التوزيع، وطالت مدة النفخ، كان تأثير إزالة الخبث أفضل.

ويستند هذا المبدأ إلى عملية إزالة الغازات عن طريق فرق الضغط الجزئي. ونظرًا لعدم وجود هيدروجين في فقاعة الغاز التي يتم نفخها في المادة المنصهرة، فإن الضغط الجزئي للهيدروجين فيها يساوي صفرًا، في حين أن الضغط الجزئي للهيدروجين في المادة المنصهرة بالقرب من الفقاعة أكبر بكثير من الصفر. وبالتالي، يوجد فرق في الضغط الجزئي للهيدروجين داخل الفقاعة وخارجها، مما يجعل الهيدروجين المذاب في المعدن ينتشر باستمرار داخل الفقاعة، ويهرب الهيدروجين الذي يدخل الفقاعة إلى الغلاف الجوي مع ارتفاع الفقاعة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إخراج فقاعات الهيدروجين الدقيقة العالقة في المادة المنصهرة والغاز الموجود في الشوائب من سطح السائل عن طريق التعويم أثناء عملية تعويم الفقاعات، وذلك لتحقيق الغرض المتمثل في إزالة الغازات من المعدن المنصهر.