Керамическая фильтрующая пластина отделяет примеси с помощью трёх механизмов: просеивания, образования фильтрационного слоя и глубинной фильтрации.
Три механизма фильтрации расплавленного алюминия
Скрининговая фильтрация
Механическая фильтрация (просеивание): когда размер включений превышает размер пор фильтрующей пластины, последняя действует как сито, препятствуя прохождению включений. Традиционная фильтрация с использованием стекловолоконной ткани основана на этом механизме фильтрации.
Фильтрация кекса
Фильтрация через осадочный слой (осадочный слой): после того как ранее заблокированные включения образуют сплошной слой на поверхности фильтрующей пластины, размер пор для фильтрации определяется уже не размером пор фильтрующей пластины, а размером пор вновь образовавшегося осадочного слоя. По мере того как слой осадка становится толще, зазоры в нём становятся всё меньше и меньше, и многие включения задерживаются на поверхности и во внутренних зазорах слоя осадка. В то же время сопротивление фильтрующей пластины потоку расплавленного алюминия продолжает увеличиваться. После достижения определённого уровня расплавленному алюминию становится трудно проходить через фильтрующую пластину. В этот момент фильтрующую пластину следует списать. В процессе фильтрации явным признаком перехода в режим образования фильтрационного слоя является постепенное повышение давления расплавленного алюминия.
Глубокая фильтрация
Глубокая фильтрация: когда включения, размер которых значительно меньше размера пор фильтра, попадают на керамическую фильтрующую пластину вместе с расплавом алюминия, они задерживаются на внутренней стенке пор фильтрующей пластины. Чем толще фильтрующая пластина, тем выше эффективность данной модели. Данный режим позволяет отфильтровывать включения размером около 20 мкм.
Возникновение режима глубокого слоя зависит главным образом от того, могут ли частицы включений задерживаться после столкновения с внутренней стенкой фильтрующей пластины. Путь внутри фильтрующей пластины извилист и неровный. Когда расплав алюминия проходит через извилистые и сообщающиеся отверстия в керамической фильтрующей пластине, внутренние включения осаждаются под действием гидродинамики, инерции, перехвата, столкновений, адсорбции и т. д. на стенках канала, что позволяет получить чистый расплав алюминия.
Кроме того, керамическая фильтрующая пластина представляет собой не просто механический барьер для включений: удержанию включений способствуют также физическая и химическая адсорбция, а также микропоры и химическая адсорбция на внутренней поверхности фильтрующей пластины. Поэтому размер отфильтрованных включений значительно меньше размера отверстий в фильтрующей пластине.
Три механизма фильтрации
При фильтрации с использованием керамических фильтрующих пластин сочетаются все три вышеупомянутых механизма. На начальном этапе поверхностное просеивание задерживает крупные частицы, в то время как мелкие частицы удаляются за счет механизма глубокой фильтрации. С образованием поверхностного осадка отложившийся слой может задерживать как крупные, так и мелкие частицы. А мелкие частицы, попавшие в ячейки сетки, улавливаются за счет механизма глубокой фильтрации, и фильтрующий эффект фильтрующая пластина из керамической пены будет лучше. Когда количество адсорбированных частиц достигает насыщения, то есть когда количество частиц, адсорбированных из расплава, равно количеству частиц, уносимых текущим расплавом, производительность по удалению шлака снижается.
