Технология фильтрации с использованием керамической пены, керамический пенофильтр для литья

Технология фильтрации с использованием керамической пены

В 1980-е годы на рынке произошло быстрое и повсеместное внедрение технологии фильтрации с использованием керамической пены для производства широкого спектра высококачественных изделий из алюминия, включая жесткие упаковочные материалы, литографические листы, продукцию для аэрокосмической отрасли, такую как листы, пластины, поковки и экструдированные профили; детали с глянцевой отделкой, трубки конденсаторов, фольга, архитектурные профили, литейные сплавы, а также кабели и провода для электропередачи.

Быстрое признание рынком и последующее распространение технологии фильтрации с использованием керамической пены в алюминиевых литейных цехах всех типов и уровней технической оснащенности были обусловлены следующими причинами:

Простота использования и приемлемость для оператора;
Операционная гибкость;
Возможность восстанавливать ресурсы после каждого заклинания;
Низкие переменные эксплуатационные расходы;
Низкие затраты на установку;
Эффективное удаление инклюзии;
Небольшие габариты, что означало минимальную площадь пола, необходимую для установки.

Самый ранний коммерческий фильтры из керамической пены основаны на зернистом материале из хромо-алюминиевого оксида, связующем из ортофосфата алюминия и добавках из бентонита и каолина, предназначенных для улучшения реологических свойств суспензии. Зернистый материал из хромо-алюминиевого оксида был относительно дорогостоящим и создавал потенциальную проблему утилизации из-за опасений, связанных с возможным содержанием шестивалентного хрома, который является известным канцерогеном. Впоследствии хром-алюминиевая рецептура была заменена на “полностью алюминиевую” рецептуру, в состав которой входили алюмосиликатные волокна и минеральный коллоид — глинистая добавка, при этом по-прежнему использовалась система связующих на основе ортофосфата алюминия, примененная в хром-алюминиевых фильтрах.

Эта рецептура фильтра, состоящая “исключительно из оксида алюминия”, впоследствии получила широкое применение во всем мире и на протяжении более 25 лет стала “отраслевым стандартом” для керамических пенообразных фильтров, используемых в алюминиевых литейных цехах. Несмотря на широкое распространение фильтров из пенообразного оксида алюминия с фосфатно-алюминиевым связующим, у данной рецептуры имеется ряд существенных недостатков. Фильтры на основе фосфата алюминия обладают низкой термоударной стойкостью, склонны к появлению поперечных разрушений под давлением, теряют прочность в процессе эксплуатации из-за разрушения фосфатной связки; они также имеют низкую стойкость к химическому воздействию и эрозии структуры фильтра. Кроме того, из отработанных фильтров может выделяться газ фосфин, что затрудняет их утилизацию.

Использование зерен оксида алюминия в керамическом пенофильтре представляется очевидным решением для любого, кто знаком с огнеупорными материалами, применяемыми для удержания расплавленного алюминия и его сплавов. Оксид алюминия относительно химически инертен в расплавленном алюминии и его распространенных сплавах, включая те, что содержат магний. Он также широко используется в качестве зернистого наполнителя в огнеупорных материалах, применяемых в печах как для плавки, так и для удержания расплавленных алюминиевых сплавов.

Кроме того, до появления одноразовых керамических пенофильтров для однократного использования для фильтрации расплавленного алюминия применялись фильтры с табличным слоем оксида алюминия. Фильтры для кроватей представляют собой большие нагреваемые сосуды, содержащие несвязанные пластинчатые зерна оксида алюминия, которые используются для многократных отливок в течение нескольких дней или даже недель. Длительное воздействие расплавленного металла на несвязанные сыпучие материалы, как в слоевых фильтрах, так и в огнеупорных материалах, требует использования химически инертного зернистого материала, такого как оксид алюминия.