طريقة التعويم بالفقاعات

تنقسم طريقة التعويم بالفقاعات إلى طريقة نفخ الهواء عبر أنبوب واحد، وطريقة نفخ الهواء عبر فتحات متعددة، وطريقة النفخ الثابتة، وطريقة النفخ الدوارة.

تُعد طريقة نفخ الهواء بأنبوب واحد إحدى الطرق القديمة لتكرير سبائك الألومنيوم عن طريق نفخ الهواء. ونظرًا لبساطة معداتها وسهولة تشغيلها، فإنها تُستخدم عادةً في مصانع صب سبائك الألومنيوم الصغيرة جدًّا. ومع ذلك، في هذه الطريقة، وبسبب القطر الداخلي الكبير لأنبوب النفخ، تكون الفقاعات المتولدة في سائل الألومنيوم كبيرة الحجم، مما يجعل سائل الألومنيوم عرضة للرذاذ ويؤدي إلى ضعف كفاءة إزالة الهيدروجين. من أجل تحسين فعالية التكرير، تم تطوير عملية التكرير باستخدام رأس النفخ ذي الثقوب الدقيقة على أساس الأنبوب الواحد، مما أدى إلى زيادة كبيرة في مساحة التلامس بين الغاز والسائل، كما أدى انخفاض سرعة تعويم الفقاعات إلى زيادة وقت التلامس بين الغاز والسائل.

أكثر طرق الحقن الثابت شيوعًا هي طريقة MINT التي طورتها شركة «يونايتد ألومينيوم كوربوريشن أوف أمريكا»، والتي تستخدم الدوامة الناتجة عن تدفق سائل السبائك عبر المخروط، والفقاعات الصغيرة الناتجة عن التأثير النسبي للغاز الخامل عالي الضغط، لإزالة الهيدروجين. ويؤدي التدفق الكامل لسائل الألومنيوم إلى إطالة مدة تلامس السائل مع الغاز، مما يتيح تحقيق معدل إزالة الغاز يبلغ حوالي 50%.

تأثير الحقن الدوار عملية التكرير بشأن محتوى الغاز في سبيكة الألومنيوم 7075. وتُظهر النتائج أنه من بين العوامل المختلفة المؤثرة في عملية الحقن الدوار، فإن سرعة الدوار لها التأثير الأكبر، تليها معدل تدفق الغاز ووقت الانتظار، في حين أن وقت التكرير له التأثير الأصغر. يبلغ معدل التنقية وإزالة الغازات باستخدام مادة C2Cl6 التقليدية 34.5%، في حين تصل سعة إزالة الغازات باستخدام طريقة الحقن الدوار إلى 70%. يتم خلط المادتين وتكريرهما. يبلغ معدل إزالة الغازات 78%، وتزداد الخصائص الميكانيكية للسبائك بعد التكرير في إطار العمليات الثلاث بشكل متناسب.

من أجل معالجة العيب المتمثل في أن الفقاعات المحتوية على الشوائب التي ترتفع إلى سطح المادة المنصهرة تتشابك مجددًا في المادة المنصهرة بسبب تأثير التحريك الناتج عن طريقة الحقن الدوار، يتم الاستفادة الكاملة من مزايا الفقاعات الصغيرة الناتجة عن الحقن الدوار، ويتم تصميم الجزء الثابت والجزء المتحرك بحيث يدوران ويقومان بقص الفقاعات. أثبت جهاز تنقية سائل سبائك الألومنيوم بنفث النبضات الدوارة المعالج وفقًا لهذا المبدأ، بالإضافة إلى محاكاة الماء، أنه قادر على إنتاج فقاعات صغيرة وموحدة، كما أن درجة التحريك تنخفض بشكل كبير مقارنةً بالطريقة الدوارة. تم تغيير طريقة سحب الهواء المستمر بالضغط الثابت المستخدمة في التنقية التقليدية بالحقن الدوار إلى سحب الهواء النبضي، مما يجعل الفقاعات المتولدة أصغر حجمًا ويحسن من قدرة إزالة الغازات والتنقية.

تتركز الأبحاث المتعلقة بطريقة التنقية بالنفث الدوار بشكل أساسي على تصميم وتصنيع الفوهة، بالإضافة إلى شكل وحجم الفقاعة المتكونة. وتشمل عمليات الحقن الدوارة النموذجية الأجنبية بشكل أساسي طريقة SNIF الخاصة بشركة Union Carbide Corporation الأمريكية، وطريقة PAL الخاصة بشركة Petrotech، وطريقة ALPUR الخاصة بشركة Pisigne الفرنسية، وطريقة RDU الخاصة بشركة United Aluminum Corporation البريطانية. وتتميز بنية الفوهات وعمليات التنقية الخاصة بها بخصائصها المميزة، لكنها جميعًا تعاني من عيوب تتمثل في تعقيد البنية وصعوبة المعالجة، وبالإضافة إلى طريقة ALPUR، فإنها قد تتسبب في غليان شديد لسطح السائل.

يتضح أنه، استنادًا إلى تصميم هيكل الفوهة ومعلمات الفقاعات في طريقة التعويم بالفقاعات، فقد أُجريت أبحاث متعمقة حول كفاءة إزالة الغازات في عملية تكرير سائل الألومنيوم، وقد تمكنت هذه الأبحاث من تلبية احتياجات الإنتاج. ومع ذلك، في الإنتاج الفعلي، ومن أجل خفض تكلفة الإنتاج، يُشترط فقط أن يفي محتوى الغاز بمتطلبات المنتج، وهو ما يتطلب تحكمًا جيدًا في العلاقة بين شفط المادة المنصهرة وإزالة الغازات.

مقالات ذات صلة:

طريقة إزالة الغازات بالدوران إزالة الغازات بالدوران طريقة تنقية الألومنيوم المنصهر إزالة الغازات من الألومنيوم بالطريقة الدوارة إزالة الغازات من المعادن باستخدام النيتروجين معالجة تنقية الألومنيوم المنصهر إزالة الغازات باستخدام النيتروجين طرق إزالة الغازات في مصانع الصب تكرير غاز الأرجون تنقية الألومنيوم تكرير الألومنيوم المنصهر وإزالة الغازات منه نظام تنقية إزالة الغازات تكنولوجيا التكرير بالفرن التنقية بالتفريغ الدوار إزالة غازات النيتروجين من الألومنيوم