آليات الترشيح

تقوم لوحة الترشيح الخزفية بفصل الشوائب من خلال ثلاث آليات هي: الغربلة، والترشيح بالكتلة، والترشيح بالطبقة العميقة.

ثلاث آليات لتنقية الألومنيوم المنصهر

الترشيح الغربالي

الترشيح الميكانيكي (الغربلة): عندما يكون حجم الشوائب أكبر من حجم مسام لوحة الترشيح، تعمل لوحة الترشيح كمنخل لمنع مرور الشوائب. ويعتمد الترشيح التقليدي باستخدام قماش الألياف الزجاجية على آلية الترشيح هذه.

ترشيح الكيك

الترشيح عبر الطبقة الرسوبية (الكتلة): بعد أن تشكل الشوائب التي تم حجبها سابقًا طبقة متصلة على سطح لوحة الترشيح، لا يصبح حجم المسام المستخدم في الترشيح هو حجم مسام لوحة الترشيح، بل حجم مسام طبقة الكتلة المتكونة حديثًا. مع زيادة سماكة طبقة الكيك، تصبح الفجوات الموجودة عليها أصغر وأصغر، وستعلق العديد من الشوائب على سطح طبقة الكيك وفي الفجوات الداخلية لها. وفي الوقت نفسه، تستمر مقاومة لوحة الترشيح لسائل الألومنيوم في الزيادة. وبعد الوصول إلى مستوى معين، يصعب على سائل الألومنيوم المرور عبر لوحة الترشيح. وعند هذه المرحلة، يجب التخلص من لوحة الترشيح. وأثناء عملية الترشيح، يتمثل التغيير الواضح في الانتقال إلى وضع الكيك في الزيادة التدريجية في ضغط الألومنيوم المنصهر.

الترشيح العميق في طبقة الترشيح

الترشيح بطبقة عميقة: عندما تدخل الشوائب — التي يكون حجمها أصغر بكثير من حجم مسام المرشح — إلى لوحة الترشيح الخزفية مع سائل الألومنيوم، يتم احتجازها بواسطة الجدار الداخلي لمسام لوحة الترشيح. وكلما زادت سماكة لوحة الترشيح، زاد تأثير هذا النموذج. ويمكن لهذا النموذج ترشيح الشوائب التي يبلغ حجمها حوالي 20 ميكرومتر.

يعتمد حدوث وضع «الطبقة العميقة» بشكل أساسي على ما إذا كان من الممكن احتجاز جزيئات الشوائب بعد اصطدامها بالجدار الداخلي للوحة المرشح. ويُعد المسار داخل لوحة المرشح متعرجًا وخشنًا. وعندما يمر سائل الألومنيوم عبر الثقوب المتعرجة والمتصلة في لوحة الترشيح الخزفية، تترسب الشوائب الداخلية تحت تأثير الديناميكا الهيدروليكية، والقصور الذاتي، والاعتراض، والاصطدام، والامتصاص، وما إلى ذلك، على جدار القناة، وذلك للحصول على سائل ألومنيوم نقي.

بالإضافة إلى ذلك، فإن لوحة الترشيح الخزفية ليست مجرد حاجز ميكانيكي أمام الشوائب، بل إن الامتصاص الفيزيائي والكيميائي، والمسام الدقيقة، والامتصاص الكيميائي على الجدار الداخلي للوحة الترشيح، كلها عوامل تساهم أيضًا في احتجاز الشوائب. ولذلك، فإن حجم الشوائب التي يتم ترشيحها أصغر بكثير من حجم فتحات لوحة الترشيح.

ثلاث آليات للترشيح

عند الترشيح باستخدام ألواح الترشيح الخزفية، يتم الجمع بين الآليات الثلاث المذكورة أعلاه. في المرحلة الأولية، تعمل الغربلة السطحية على اعتراض الجسيمات الكبيرة، بينما تتم إزالة الجسيمات الصغيرة بواسطة آلية الترشيح العميق. ومع تكوّن الرواسب السطحية، تصبح الطبقة المترسبة قادرة على اعتراض كل من الجسيمات الكبيرة والصغيرة. كما يتم التقاط الجسيمات الصغيرة العالقة في الشبكة من خلال آلية الترشيح العميق، ويؤدي تأثير الترشيح لـ صفيحة ترشيح من الرغوة الخزفية سيكون ذلك أفضل. وعندما تصل الجسيمات الممتصة إلى حالة التشبع، أي عندما يتساوى عدد الجسيمات الممتصة من المادة المنصهرة مع عدد الجسيمات التي يزيلها التدفق المنصهر، تنخفض قدرة إزالة الخبث.