وحدة الترشيح الخزفية، مرشح خزفي لمصانع صب الألومنيوم

الهيكل النموذجي لوحدة الترشيح الخزفية المستخدمة في بعض المصانع. يتم لحام غلاف هذا النوع من المرشحات الخزفية بسمك 10 مم، وتبطينه بلباد من ألياف سيليكات الألومنيوم، ثم تغطيته بطبقة من الطوب المقاوم للحرارة الخفيف، وتغطيته من الداخل بمسحوق التلك. يتم فصل الحجرتين «أ» و«ب» بواسطة صفيحة خزفية مسامية أو صفيحة من كربيد السيليكون. الغرفة (أ) هي غرفة الترشيح، حيث يتم تركيب أنبوب الترشيح على فتحة الحجاب الحاجز، ويتم إحكام إغلاق جزء التجميع بلباد من ألياف سيليكات الألومنيوم. أما الغرفة (ب) فهي غرفة التخزين، حيث يتم تجميع المعدن المرشح. ويُزود الجزء العلوي من المرشح بغطاء تسخين وسلك تسخين مقاوم في الداخل. يتم قياس درجة الحرارة بشكل مستمر بواسطة مزدوج حراري، ويتم التحكم التلقائي في درجة حرارة معدن المرشح بواسطة مقياس جهد إلكتروني. يدخل المعدن المنصهر إلى غرفة الترشيح المتصلة بمجرى التدفق القادم من الفرن، ثم يتسرب عبر المسام الدقيقة لأنبوب الترشيح، ويتجمع في غرفة التخزين، وأخيرًا يدخل جهاز التبلور عبر صينية التدفق.

وحدة الترشيح الخزفية

المعلمات الفنية الرئيسية لـ مرشح خزفي وحدات القياس هي: دقة الترشيح، وكفاءة الترشيح، ومعدل الترشيح، والارتفاع الأولي.

دقة الترشيح ويُطلق عليها أيضًا اسم دقة التنقية. ويمكن التعبير عنها بالحجم الأقصى للشوائب الصلبة التي تمر عبر السيراميك المسامي، أو الحجم الأدنى للشوائب الصلبة التي تحتجزها وسيلة الترشيح. تعتمد دقة الترشيح للمرشح الخزفي بشكل أساسي على حجم المسام وعملية الترشيح في السيراميك المسامي. فكلما صغر حجم المسام، انخفضت سرعة الترشيح، وزادت دقة الترشيح. وكلما زادت دقة الترشيح، زاد احتمال تكوّن بلورات الريش.

كفاءة الترشيح: يشير إلى النسبة المئوية للشوائب الصلبة التي تمت إزالتها وتركيز الشوائب الصلبة في المادة المنصهرة قبل مرورها عبر المرشح. تعتمد كفاءة الترشيح بشكل أساسي على خصائص مسام وسائط الترشيح (الحجم الأقصى للمسام، وتوزيع أحجام المسام، وما إلى ذلك)، وتوزيع أحجام جسيمات الشوائب الصلبة في المادة المنصهرة، وظروف الترشيح. بشكل عام، تزداد كفاءة الترشيح للمرشح الخزفي مع انخفاض سرعة الترشيح وزيادة مدة الترشيح.

معدل الترشيح. ويشير إلى حجم المادة المنصهرة التي تمر عبر وسيط الترشيح لكل وحدة مساحة في وحدة زمنية. وهو الأساس الرئيسي لتصميم إنتاجية المرشح. يعتمد معدل الترشيح بشكل أساسي على معامل النفاذية، وسماكة وسيادة السائل بين جانبي وسيط الترشيح. فكلما زاد معامل النفاذية وفارق الضغط، وقلت سماكة الوسيط، زادت سرعة معدل الترشيح. ويزداد معامل النفاذية مع زيادة المسامية وحجم المسام، وانخفاض لزوجة المادة المنصهرة.

معدل الحجب: يشير إلى كمية الشوائب الصلبة المحتجزة في وحدة الحجم من وسائط الترشيح لكل وحدة زمنية. ويشير مقدار هذه القيمة إلى العمر التشغيلي للمرشح. ونظرًا لصعوبة قياس معدل الانسداد، فإن انخفاض الضغط بعد مرور السائل عبر المرشح يزداد مع زيادة الانسداد عندما تكون سرعة الترشيح ثابتة. لذلك، غالبًا ما تُستخدم الزيادة في انخفاض الضغط لتمثيل معدل انسداد المرشح. ويتناسب معدل الانسداد تناسبيًا مباشرًا مع معدل تدفق المادة المنصهرة ومحتوى الشوائب فيها، ولكنه يتناسب عكسيًّا مع الحجم الإجمالي لوسائط الترشيح ومسامية المرشح.

الرأس الأولي: يشير إلى ارتفاع الضغط المطلوب لتدفق المادة المنصهرة عبر قناة وسيط الترشيح. ونظرًا لأن المادة المنصهرة من الألومنيوم لا يمكن ترطيبها على مادة مصفوفة الكوراندوم، فإن التوتر السطحي بينهما كبير جدًّا. وعندما يدخل المعدن المنصهر إلى المسام الدقيقة للوسيط، يتشكل منحنى محدب، ويمنع التوتر السطحي المعدن المنصهر من التقدم. وكلما كانت قناة الوسيط أصغر وكلما انخفضت درجة الحرارة، زاد الارتفاع الأولي.