الترشيح والتنقية

يتمثل المبدأ الأساسي لإزالة الشوائب في الاستفادة من الفرق بين كثافة ولزوجة الشوائب ومعدن الألومنيوم المنصهر لفصل الشوائب عن الألومنيوم المنصهر، وذلك عن طريق إضافة عناصر معينة أو استخدام طرق فيزيائية. وتشمل الطرق المحددة لإزالة الشوائب الترشيح، والتدفق الكهربائي، والتنقية الكهرومغناطيسية، وطرق التكرير بالتدفق. تعد طريقة التنقية بالترشيح من الطرق الشائعة الاستخدام في إزالة الشوائب من الألومنيوم المنصهر. وحاليًا، تشمل المرشحات الشائعة الاستخدام المرشحات الشبكية، ومرشحات CFF، ومرشحات الجسيمات، و مرشحات خزفية مسامية.

الـ الترشيح باستخدام وسائط الترشيح كما انتقلت تدريجيًا من نظام واحد مرشح رغوي خزفي إلى أنبوب خزفي مسامي. ومع ذلك، وبسبب الاستخدام المستمر للمرشح، تتراكم جزيئات الشوائب بشكل متزايد، وتؤدي إلى انسداد قناة المرشح وامتصاصها. وعندما تتراكم هذه الجسيمات إلى حد معين، وفي ظل بقاء إجمالي التدفق عبر المرشح دون تغيير، يزداد معدل تدفق المعدن السائل بسبب انخفاض مساحة قناة الترشيح، وتزداد الطاقة المطبقة على جسيمات الشوائب. ونتيجة لذلك، تترسب جزيئات الشوائب الممتصة بسهولة. ثم يتم إعادة ضخها مرة أخرى إلى المعدن السائل، مما يقلل من كفاءة الترشيح. ولذلك، نادرًا ما تُستخدم طريقة تنقية الترشيح بمفردها، وعادةً ما تُستخدم فقط لإزالة الشوائب الكبيرة أو محتوى الشوائب في سائل الألومنيوم الذي يتجاوز مستوى المليمتر.

الـ طريقة تنقية التدفق الكهربائي هي طريقة لتنقية الألومنيوم المنصهر كانت تُستخدم في معالجة الألومنيوم وإنتاجه في الاتحاد السوفيتي في سبعينيات القرن الماضي. يمر الألومنيوم المنصهر عبر طبقة من مادة التذويب المنصهرة التي يتم تطبيقها باستخدام مجال كهربائي تيار مستمر أو تيار متردد، ويتم إزالة الشوائب غير المعدنية العالقة والمركبات بين المعدنية تحت تأثير المجال الكهربائي ومادة التذويب. أثناء عملية التكرير بالصهر الكهربائي، تعمل الحرارة الناتجة عن التيار على تسخين مادة الصهر إلى الدرجة المطلوبة. ونظرًا لأن المعدن المنصهر ومادة الصهر يشكلان دائرة كهربائية، فإن عملية التكرير تتعزز تحت تأثير المجال الكهربائي.

التنقية الكهرومغناطيسية هي طريقة تنقية من نوع جديد. وقد جذبت انتباه العاملين في مجال المعادن من مختلف البلدان بفضل مزاياها المتمثلة في النظافة والاستمرارية والاقتصادية ونطاق التنقية الواسع. تعتمد طريقة التنقية الكهرومغناطيسية على القوة الكهرومغناطيسية لدفع الشوائب الموجودة في المعدن المنصهر للتحرك في اتجاه محدد والتركيز على جهاز الفصل لتحقيق الغرض من التنقية. منذ إدخال تقنية التنقية الكهرومغناطيسية في أوائل الثمانينيات، أُجريت أبحاث أساسية واسعة النطاق في الداخل والخارج، وتم اقتراح العديد من الحلول المختلفة لتقنية التنقية الكهرومغناطيسية. وتشمل هذه المخططات بشكل أساسي: ① تطبيق المجال المغناطيسي والتيار بشكل منفصل، مثل التيار المباشر + المجال المغناطيسي الثابت، والتيار المتردد + المجال المغناطيسي المتردد؛ ② المجال المغناطيسي المتردد والتيار المستحث منه، مثل المجال المغناطيسي لملف الحث، والمجال المغناطيسي للموجة المتنقلة؛ ③ التيار المتردد والمجال المغناطيسي المستحث منه.

ومن بينها، فإن القوة الكهرومغناطيسية التي يتم الحصول عليها من خلال المخطط ① تكون متجانسة نسبيًا، لكنها تتطلب مجموعتين من المعدات المستقلة لتوليد المجال الكهرومغناطيسي، وهو ما يمثل تكلفة باهظة. في المخطط ②، توجد العديد من الأبحاث حول المجال المغناطيسي لملف الحث، ولكن لتلبية المتطلبات الفعلية للفصل الكهرومغناطيسي، فإن طول وقطر ملف الحث الداخلي محدودان في التصميم، كما أن المجال المغناطيسي للموجة المتنقلة يتطلب محركات خطية لتوليدها، وهو أمر مكلف ويصعب صيانته. الحل ③ لا يستخدم سوى التيار (المستمر أو المتردد)، حيث يتم تحريض المجال المغناطيسي بواسطة التيار، ولا يتطلب أي تطبيق إضافي. ويُطلق عليه اسم «حل التنقية الكهرومغناطيسية أحادي التيار». وتتمثل أكبر ميزة لهذا الحل في بساطة المعدات وسهولة تنفيذ العملية. وهو حاليًا أحد البرامج الواعدة في مجال التطبيقات الهندسية.

الـ تكرير التدفق وتتمثل هذه الطريقة في إضافة مادة التذويب إلى المادة المنصهرة أثناء عملية صهر سبائك الألومنيوم، ومن خلال سلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، تتم عملية إزالة الغازات والشوائب في ظل ظروف عملية معينة. وتتميز هذه الطريقة بسهولة الحصول على المواد اللازمة، وعدم الحاجة إلى معدات خاصة، وبساطة التشغيل، والتكلفة المنخفضة. تتحدد قدرة مادة التذويب على إزالة الشوائب من خلال امتصاصها وحلها للشوائب المؤكسدة الموجودة في المادة المنصهرة، والتفاعل الكيميائي بين مادة التذويب والمادة المنصهرة. فكلما انخفض التوتر السطحي بين المادة المساعدة والشوائب، كان امتصاص المادة المساعدة أفضل وكانت إزالة الشوائب أقوى. وبالإضافة إلى المادة المساعدة التي يتمثل الغرض الرئيسي منها في إزالة الغازات والشوائب، هناك أيضًا بعض المواد المساعدة الأخرى، مثل عوامل التغطية ومواد تنظيف الخبث.

مقالات ذات صلة:

مواد التذويب المستخدمة في سائل الألومنيوم طرق تنقية الألومنيوم تنقية الألومنيوم المنصهر مواد التذويب المستخدمة في التكرير الترشيح باستخدام المرشحات الخزفية المسامية تكنولوجيا تنقية الألومنيوم تنقية الألومنيوم المنصهر تنقية سائل الألومنيوم بالكهربوليز معالجة التنقية ترشيح سائل الألومنيوم نظام إزالة الغازات والتنقية الترشيح باستخدام مرشح الرغوة الخزفية التنقية بالتفريغ الدوار طرق تنقية الألومنيوم تنقية التدفق للألمنيوم المنصهر