En forskargrupp ledd av professor Yuji Wada och adjungerad professor Satoshi Fujii från Tokyo Institute of Technology har tagit fram en magnesiumsmältningsmetod som använder nästan 70 procent mindre energi än konventionella metoder genom att använda mikrovågor.

Dolomitmalm (MgO, CaO), som är ett råmaterial för magnesiummetall, absorberar inte mikrovågsenergin bra och genererar inte värme. När ferrokisel med elektrisk ledningsförmåga (FeSi) som användes som reduktionsmedel blandades med det råa dolomitmaterialet och gjordes till en antennstruktur, det absorberade lättare mikrovågsenergin och minskade i temperatur. Intern uppvärmning och kontaktpunktsuppvärmning, som är mikrovågsegenskaper, observerades, och den genomsnittliga reaktionstemperaturen för denna smältning sänktes från den konventionella 1, 200 - 1, 400°C till 1, 000°C.

Detta forskningsresultat publicerades i 12 april numret av Vetenskapliga rapporter .

För närvarande, smältningen av magnesiummetall sker huvudsakligen med Pidgeon-metoden (en termisk reduktionsmetod) där materialtemperaturen höjs med en stor mängd kol som värmekälla. Cirka 80 procent av magnesiummetallen produceras i Kina. En stor mängd kol förbrukas för smältning, vilket resulterar i generering av luftföroreningen PM 2.5 (fina partiklar) och utsläpp av koldioxid till atmosfären, som är stora problem.

Pidgeon-metoden är en teknik för att värma dolomitmalm och kiseljärn till höga temperaturer och sedan kyla det förångade magnesiumet för att erhålla magnesiummetall.

Där (s)=Fast och (g)=Gas:

2MgO (s) + 2CaO (s) + (Fe)Si (s) → 2Mg (g) + Ca2SiO4 (s)+ Fe (s)

Dolomitmineral:MgO, CaO; Ferrokisel:FeSi
Värmekälla:Kol

Genom att använda ferrokisel som reduktionsmedel, utforma formen på råmaterialpelleten som erhålls genom att blanda dolomit och ferrokisel och forma den som en antenn med en resonansstruktur på 2,45 GHz (frekvensen för mikrovågsugnar), det var möjligt att begränsa mikrovågsenergin till pelleten.

I en småskalig experimentreaktor, 1 g magnesiummetall smältes framgångsrikt. Också, för att exakt uppskatta energin, en demonstrationsugn som är ungefär fem gånger större än den experimentella ugnen tillverkades och experiment utfördes, vilket resulterade i en framgångsrik smältning av cirka sju gram magnesiummetall. Detta kan minska energin med 68,6 procent jämfört med den konventionella metoden.

Framtida utveckling

Denna teknik är lovande för högtemperaturreduktionsprocessen av oxider. I framtiden, genom vidareutveckling av denna forskning, det kommer att tillämpas på smältning av andra metallmaterial för att spara energi med stål, metaller, material och kemi, och minska koldioxidföroreningar, vilket är en av orsakerna till den globala uppvärmningen.