В настоящее время наиболее широко используются керамические пластинчатые фильтрующие устройства, однако их самостоятельное применение в продукции высокого класса имеет значительные ограничения. Как правило, керамические пластинчатые фильтрующие устройства необходимо сочетать с другими фильтрующими устройствами, такими как устройства с глубоким слоем или трубчатые фильтрующие устройства. Трубчатые и глубокослойные фильтрующие устройства широко используются в производстве высококачественной алюминиевой продукции и занимают большую часть рынка очистки алюминиевого расплава в промышленном масштабе.
Хотя фильтр с глубоким слоем и керамический фильтр с пенонаполнителем несмотря на различия в структуре, механизм перехвата и улавливания частиц примесей в целом одинаков.
Трубчатые фильтры способны удалять примеси, главным образом, в следующих четырёх случаях:
- Прямой задерживающий эффект. Когда размер частиц примесей превышает размер пор фильтрующего материала, они не проникают в поры и отфильтровываются.
- Под действием инерционной силы частицы примесей отклоняются от направления потока жидкости, притягиваются к тонкой стенке пор фильтрующего материала и задерживаются.
- Частицы примесей совершают нерегулярное броуновское движение в расплаве. При столкновении с фильтрующим материалом они адсорбируются им и остаются в нём.
- Частицы загрязнений оседают под действием силы тяжести и задерживаются на стенках фильтрующего материала.
Преимуществами фильтрующих устройств с глубоким слоем являются толстый фильтрующий слой, длинный путь прохождения потока и способность адсорбировать большое количество частиц примесей. Пропускная способность высокая — до 5–100 т/ч, что делает их пригодными для крупномасштабного и серийного производства.
Этот фильтр с глубоким слоем наполнителя состоит из нескольких слоев шариков из оксида алюминия (диаметром около 15 мм) и слоя гравия размером 6,68–3,327 мм. Подбор размера частиц фильтрующего материала и распределение различных слоев играют важную роль в оптимизации эффективности фильтрации и продлении срока службы фильтра. На входе установлен фильтрующий слой, удерживаемый решеткой; производительность закрытого резервуара можно регулировать в диапазоне 5–100 т/ч в зависимости от потребностей, а расчетная пропускная способность составляет 5–100 т/ч.
Перед заполнением жидким металлом фильтрующий слой должен полностью прогреться, чтобы исключить его затвердевание. Для предварительного нагрева фильтра в систему циркулирует сухой воздух или другой инертный газ. Газ поступает в крышку, где нагревается до высокой температуры за счет резистивной спирали, расположенной в крышке, а затем направляется вниз к фильтрующему слою и через трубу к выходу. Температура предварительного нагрева контролируется термопарой.
Когда температура фильтрующего слоя достигает значения, подходящего для загрузки, первоначальная операция загрузки заключается в подаче расплавленного алюминия в плоский слой фильтрующего слоя через впускную трубу и обеспечении необходимого ламинарного течения при соответствующем расходе расплавленного алюминия. Расплавленный алюминий равномерно распределяется по дну фильтрующего слоя, а затем медленно проходит через него к поверхности.
