La plaque filtrante en céramique sépare les inclusions grâce aux trois mécanismes de filtration de l'aluminium fondu : le tamisage, la filtration sur gâteau et la filtration en lit profond.
Mécanismes de filtration de l'aluminium fondu
Filtration par tamisage
Filtration mécanique (criblage) : lorsque la taille des inclusions est supérieure à la taille des pores de la plaque filtrante, celle-ci agit comme un tamis pour empêcher les inclusions de passer à travers. La filtration traditionnelle à l'aide d'un tissu en fibre de verre repose sur ce mécanisme.
Filtration des gâteaux
Filtration par couche sédimentaire (gâteau) : Une fois que les inclusions précédemment retenues ont formé une couche continue à la surface du filtre en mousse céramique d'alumine plaque, la taille des pores utilisés pour la filtration n'est plus celle de la plaque filtrante, mais celle de la couche de gâteau nouvellement formée. À mesure que la couche de gâteau s'épaissit, les interstices qu'elle présente deviennent de plus en plus petits, et de nombreuses inclusions se retrouvent piégées à la surface et dans les interstices internes de cette couche. Dans le même temps, la résistance opposée par la plaque filtrante à l’aluminium en fusion continue d’augmenter. Une fois qu’un certain seuil est atteint, l’aluminium en fusion a du mal à traverser la plaque filtrante. À ce stade, la plaque filtrante doit être mise au rebut. Au cours du processus de filtration, le passage manifeste au mode « gâteau » se traduit par une augmentation progressive de la pression de l’aluminium en fusion.
Filtration à lit profond
Filtration en lit profond: Lorsque des inclusions nettement plus petites que la taille des pores du filtre pénètrent dans la plaque filtrante avec le liquide d'aluminium, elles sont retenues par la paroi interne des pores de la plaque filtrante. Plus la plaque filtrante est épaisse, plus l'efficacité de ce modèle est grande. Ce mode permet de filtrer les inclusions d'une taille d'environ 20 µm.
La mise en œuvre du mode « lit profond » dépend principalement de la capacité des particules d’inclusion à être retenues après avoir heurté la paroi interne de la plaque filtrante. Le parcours à l’intérieur de la plaque filtrante est sinueux et irrégulier. Lorsque l'aluminium fondu traverse les orifices sinueux et communicants de la plaque filtrante en céramique, les inclusions internes se déposent sous l'effet de la dynamique des fluides, de l'inertie, de l'interception, des collisions, de l'adsorption, etc., sur la paroi du canal, ce qui permet d'obtenir un aluminium fondu pur.
De plus, la plaque filtrante en céramique ne constitue pas simplement une barrière mécanique contre les impuretés : l'adsorption physique et chimique, ainsi que les micropores et l'adsorption chimique sur la paroi interne de la plaque filtrante, favorisent également la rétention des impuretés. Par conséquent, la taille des impuretés filtrées est bien inférieure à celle des alvéoles de la plaque filtrante.
Lors d'un filtrage avec filtre en mousse céramique, les trois mécanismes susmentionnés sont combinés. Au stade initial, le tamisage de surface retient les grosses particules, tandis que les petites particules sont éliminées par un mécanisme de filtration en profondeur. À mesure que se forment des dépôts en surface, la couche déposée peut retenir à la fois les grosses et les petites particules. De plus, les petites particules incluses dans les mailles sont capturées par le mécanisme de filtration en profondeur, ce qui améliore l’efficacité de filtration de la plaque filtrante. Lorsque les particules adsorbées atteignent la saturation, c’est-à-dire lorsque le nombre de particules adsorbées à partir de la masse fondue est égal au nombre de particules emportées par le flux de masse fondue, la capacité d’élimination des scories diminue.