Een onderzoeksgroep onder leiding van professor Yuji Wada en adjunct-professor Satoshi Fujii van het Tokyo Institute of Technology heeft een magnesiumsmeltmethode bedacht die bijna 70 procent minder energie verbruikt dan conventionele methoden door gebruik te maken van microgolven.

Dolomieterts (MgO, CaO), wat een grondstof is voor magnesiummetaal, absorbeert microgolfenergie niet goed en genereert geen warmte. Toen elektrisch geleidend ferrosilicium (FeSi), gebruikt als reductiemiddel, werd gemengd met het ruwe dolomietmateriaal en er een antennestructuur van werd gemaakt, het absorbeerde gemakkelijker de microgolfenergie en verminderde in temperatuur. Interne verwarming en contactpuntverwarming, die microgolfkenmerken zijn, waren geobserveerd, en de gemiddelde reactietemperatuur voor dit smelten werd verlaagd van de conventionele 1, 200 - 1, 400°C tot 1, 000°C.

Dit onderzoeksresultaat is gepubliceerd in het nummer van 12 april van: Wetenschappelijke rapporten .

Momenteel, het smelten van magnesiummetaal gebeurt voornamelijk met behulp van de Pidgeon-methode (een thermische reductiemethode) waarbij de materiaaltemperatuur wordt verhoogd met een grote hoeveelheid steenkool als warmtebron. Ongeveer 80 procent van het magnesiummetaal wordt geproduceerd in China. Een grote hoeveelheid steenkool wordt verbruikt voor het smelten, resulterend in de vorming van de luchtverontreinigende stof PM 2.5 (fijnstof) en het vrijkomen van kooldioxide in de atmosfeer, wat grote problemen zijn.

De Pidgeon-methode is een techniek om dolomieterts en siliciumijzer tot hoge temperaturen te verhitten en vervolgens het verdampte magnesium af te koelen om magnesiummetaal te verkrijgen.

Waar (s)=vast en (g)=gas:

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

Dolomietmineraal:MgO, CaO; Ferrosilicium:FeSi
Warmtebron:steenkool

Door ferrosilicium als reductiemiddel te gebruiken, het bedenken van de vorm van de grondstofpellet die wordt verkregen door dolomiet en ferrosilicium te mengen en deze te vormen als een antenne met een resonantiestructuur van 2,45 GHz (de frequentie voor magnetronovens), het was mogelijk om de microgolfenergie te beperken tot de pellet.

In een kleinschalige experimentele reactor, 1 g magnesiummetaal werd met succes gesmolten. Ook, om de energie nauwkeurig in te schatten, er werd een demonstratieoven geproduceerd die ongeveer vijf keer groter was dan de experimentele oven en er werden experimenten uitgevoerd, resulterend in het succesvol smelten van ongeveer zeven gram magnesiummetaal. Dit kan de energie met 68,6 procent verminderen in vergelijking met de conventionele methode.

Toekomstige ontwikkelingen

Deze techniek is veelbelovend voor het reductieproces van oxiden bij hoge temperatuur. In de toekomst, door de verdere ontwikkeling van dit onderzoek, het zal worden toegepast op het smelten van andere metalen materialen om energie te besparen met staal, metalen, materialen en chemie, en de vervuiling door kooldioxide te verminderen, wat een van de oorzaken is van de opwarming van de aarde.