L'étude des mécanismes de filtration constitue le fondement du développement et de l'application de toute technologie de filtration. Les interactions interfaciales entre les inclusions et le milieu filtrant dans la masse fondue à haute température sont très complexes, et le processus d'écoulement de la masse fondue dans le filtre est difficile à observer, bien que l'existence de gâteaux de filtration ait été avancée. Les théories pertinentes, telles que l'effet d'interception mécanique, l'adsorption en lit profond et l'écume rectificatrice, n'ont toutefois pas encore permis de parvenir à une compréhension unifiée à ce jour. Filtration de l'aluminium fondu Il ne s'agit pas d'un processus de filtration physique unique, mais, dans certaines conditions, les particules et les filtres subissent des phénomènes tels que la collision, l'interception, le dépôt, la diffusion, les fluctuations d'écoulement, les réactions chimiques, etc., qui résultent d'une interaction multifactorielle reposant sur un mécanisme spécifique. Ces facteurs comprennent : les paramètres du filtre (taille et distribution des pores, densité du filtre (ppi), taille, forme, porosité, tortuosité des canaux et matériau du média filtrant), les paramètres relatifs aux impuretés (taille, quantité, concentration et nature des inclusions), les paramètres de la masse fondue (température, durée, débit, viscosité, densité, volume de filtration, hauteur de pression, type d’alliage), l’utilisation d’un affineur, le débit de filtration, le traitement en amont, etc.).
L'étude sur le mécanisme de filtration examine principalement l'influence de divers paramètres sur le comportement de la filtration et de la rétention de la matière fondue, sous l'angle de la thermodynamique, de la cinétique et de la mécanique des fluides. Le modèle de transfert de masse dans le champ d'écoulement des inclusions du milieu filtrant de la matière fondue permet de prédire et d'optimiser le processus de filtration réel ainsi que l'efficacité de la filtration. À cet égard, des chercheurs de différents pays ont mené des recherches sous de multiples angles, en élaborant des modèles et en réalisant des essais industriels pour différentes méthodes de filtration, et ont obtenu de nombreux résultats prometteurs.
Au début des années 1980, deux types de mécanismes de filtration ont été mis en évidence : la filtration en lit profond et la filtration par gâteau de filtration. Le modèle mathématique est utilisé pour décrire le mécanisme de filtration à court terme et l'efficacité de filtration en fonction de divers paramètres de filtration pour les particules de TiB₂ présentes dans la masse d'aluminium en fusion. La relation entre les paramètres cinétiques que sont la taille du milieu filtrant, la taille des inclusions et le débit de la masse en fusion est présentée, et la vérification par simulation expérimentale est effectuée.
Outre le mécanisme de filtration physique, l’adsorption chimique entre le filtre et les inclusions constitue également l’un des mécanismes de rétention à la surface du filtre. Les canaux du filtre sont relativement étroits, et le métal en fusion présente une surface de contact suffisante avec la paroi interne du filtre. Les inclusions sont poussées vers la surface de la paroi par l'écoulement du liquide, et il n'y a généralement pas d'infiltration entre les inclusions et le métal en fusion ; en particulier, plus la taille des inclusions est petite, plus leur mouillabilité est faible. Dès que les inclusions entrent en contact avec la surface du milieu filtrant, qui présente une meilleure mouillabilité relative, elles se détachent facilement du métal en fusion et sont adsorbées par cette surface.
L'effet de rectification fait également partie des mécanismes physiques de la filtration. La capacité de rectification du filtre (filet) permet de transformer l'écoulement turbulent du métal en fusion traversant le filtre (filet) en un écoulement laminaire. Une fois que le métal en fusion a traversé le filtre, il doit parcourir une zone de transition plus longue pour retrouver son état turbulent, ce qui réduit l'oxydation secondaire du métal en fusion et l'érosion du moule, et joue un rôle évident dans l'élimination des scories.