Energieffektiv grøn vej til magnesiumproduktion

En forskergruppe ledet af professor Yuji Wada og adjungeret professor Satoshi Fujii fra Tokyo Institute of Technology har udtænkt en magnesiumsmeltemetode, der bruger næsten 70 procent mindre energi end konventionelle metoder ved at bruge mikrobølger.

Dolomitmalm (MgO, CaO), som er et råmateriale til magnesiummetal, absorberer ikke mikrobølgeenergi godt og genererer ikke varme. Når elektrisk ledningsevne ferrosilicium (FeSi) anvendt som reduktionsmiddel blev blandet med det rå dolomitmateriale og lavet til en antennestruktur, det absorberede lettere mikrobølgeenergien og reducerede i temperatur. Intern opvarmning og kontaktpunktopvarmning, som er mikrobølgeegenskaber, blev observeret, og den gennemsnitlige reaktionstemperatur for denne smeltning blev sænket fra den konventionelle 1, 200 - 1, 400°C til 1, 000°C.

Dette forskningsresultat blev offentliggjort i den 12. april udgave af Videnskabelige rapporter .

I øjeblikket, smeltningen af ​​magnesiummetal udføres hovedsageligt ved hjælp af Pidgeon-metoden (en termisk reduktionsmetode), hvor materialetemperaturen hæves med en stor mængde kul som varmekilde. Omkring 80 procent af magnesiummetal produceres i Kina. En stor mængde kul forbruges til smeltning, resulterer i dannelse af luftforurenende stof PM 2.5 (fine partikler) og frigivelse af kuldioxid til atmosfæren, som er store problemer.

Pidgeon-metoden er en teknik til at opvarme dolomitmalm og siliciumjern til høje temperaturer og derefter afkøle det fordampede magnesium for at opnå magnesiummetal.

Hvor (s)=Faststof og (g)=Gas:

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

Dolomitmineral:MgO, CaO; Ferrosilicium:FeSi
Varmekilde:Kul

Ved at bruge ferrosilicium som reduktionsmiddel, udtænke formen af ​​råmateriale-pelleten opnået ved at blande dolomit og ferrosilicium og danne den som en antenne med en resonansstruktur på 2,45 GHz (frekvensen for mikrobølgeovne), det var muligt at begrænse mikrobølgeenergien til pelleten.

I en lille eksperimentel reaktor, 1 g magnesiummetal blev smeltet med succes. Også, for nøjagtigt at estimere energien, en demonstrationsovn omkring fem gange større end den eksperimentelle ovn blev fremstillet, og der blev udført eksperimenter, resulterede i en vellykket smeltning af omkring syv gram magnesiummetal. Dette kan reducere energien med 68,6 procent sammenlignet med den konventionelle metode.

Fremtidig udvikling

Denne teknik er lovende for højtemperaturreduktionsprocessen af ​​oxider. I fremtiden, gennem videreudvikling af denne forskning, det vil blive anvendt til smeltning af andre metalmaterialer for at spare energi med stål, metaller, materialer og kemi, og reducere kuldioxidforurening, som er en af ​​årsagerne til den globale opvarmning.