ترشيح الألومنيوم المنصهر باستخدام مادة الرغوة الخزفية

تتكون الرغوة الخزفية من مادة رغوية مرنة ذات خلايا مفتوحة، ويفضل أن تكون كارهة للماء، وتحتوي على عدد من الفراغات المترابطة المحاطة بشبكة من المادة الرغوية المرنة المذكورة. ومن بين المواد النموذجية التي يمكن استخدامها الرغوات البوليمرية، مثل رغوات البولي يوريثان، ورغوات السليلوز. وبشكل عام، يمكن استخدام أي رغوة بلاستيكية عضوية قابلة للاحتراق تتمتع بالمرونة والقدرة على استعادة شكلها الأصلي. الـ رغوة السيراميك يجب حرقها أو تبخيرها عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة حرق المادة الخزفية المستخدمة.

مادة الرغوة الخزفية

يجب أن تكون الملاط الخزفي المائي المستخدم متغير الانسيابية، وأن يتمتع بدرجة انسيابية عالية نسبيًا، وأن يتكون من معلق مائي من المواد الخزفية المخصصة للاستخدام في المادة. وتشمل المواد الخزفية النموذجية التي يمكن استخدامها خلائط من الألومينا والزركونيا وكربيد السيليكون أو السيراميك. وعلى الرغم من أن الألومينا هي المادة المقاومة للحرارة المفضلة، إلا أنه يمكن استخدام أي مادة مقاومة للحرارة مناسبة للاستخدام مع مادة رابطة من الفوسفات وتتمتع بدرجة حرارة تلبيد أعلى من درجة حرارة تطاير الفوسفور. وعلى الرغم من أن أورثوفوسفات الألومنيوم هو المادة الرابطة المفضلة، إلا أنه يمكن استخدام مواد رابطة أخرى بشكل طبيعي عند الضرورة، مثل حمض الفوسفوريك، وفوسفات الألومنيوم، وفوسفاتات الفلزات القلوية (مثل هيكساميتافوسفات الصوديوم) وما شابهها. يجب أن يحتوي الملاط على ما لا يقل عن 8%، ويفضل أن يكون أكثر من 10% من الوزن الصلب للمادة الرابطة الفوسفاتية.

يتم تشريب مادة الرغوة المرنة بملاط السيراميك المائي بحيث يتم طلاء الشبكة الليفية به وملء الفراغات به. وبشكل عام، يُفضل غمر الرغوة في الملاط لفترة قصيرة بما يكفي لضمان تشريبها بالكامل.

ثم يتم ضغط مادة الرغوة المشبعة لتصريف جزء من الملاط، في حين أن الشبكة الليفية تكون مغطاة جزئيًا بها وتحتوي على مسام مسدودة متعددة في كامل الجسم لزيادة تعرج مسار التدفق، أي توزيعها بالتساوي في كامل الجسم الخزفي بدلاً من توزيعها في مجموعات معًا. في التشغيل المستمر، يمكن تمرير الرغوة المشبعة عبر بكرات محددة مسبقًا لتحقيق تصريف مثالي للملاط من الرغوة والحفاظ على الكمية المطلوبة من التشريب بداخلها. وبطبيعة الحال، يمكن القيام بذلك يدويًّا بمجرد عصر مادة الرغوة المرنة إلى الدرجة المطلوبة. في هذه المرحلة، تظل الرغوة مرنة، ويمكن تشكيلها، إذا لزم الأمر، إلى هيكل مناسب لمهمة الترشيح المحددة، مثل صفيحة منحنية أو أسطوانة مجوفة، وما إلى ذلك. ويجب تثبيت الرغوة المشكلة في مكانها بالوسائل التقليدية حتى تتحلل المادة العضوية أو يفضل أن يتم ذلك حتى يتم تلبيد السيراميك. ثم يتم تجفيف الرغوة المشبعة بأي وسيلة مناسبة، مثل التجفيف بالهواء، أو التجفيف السريع عند درجة حرارة تتراوح بين 100 درجة مئوية و700 درجة مئوية لمدة تتراوح بين 15 دقيقة و6 ساعات، أو عن طريق التجفيف بالميكروويف. يمكن إتمام التجفيف بالهواء في غضون 8 إلى 24 ساعة. بعد التجفيف، تُسخَّن المادة عند درجة حرارة مرتفعة لتلبيد الطلاء الخزفي على الشبكة الليفية، مما يترك مسامًا مسدودة متعددة كما هو موضَّح أعلاه.