(Esquerda) Pelota real de dolomita e ferrossilício. A porção branca é rica em dolomita, e a porção preta é rica em ferrossilício. O ferrossilício está concentrado na porção central. (Direita) Cinco empilhados para formar o comprimento de onda de microondas (estrutura da antena). Crédito:Instituto de Tecnologia de Tóquio
Um grupo de pesquisa liderado pelo professor Yuji Wada e pelo professor adjunto Satoshi Fujii do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveu um método de fundição de magnésio que usa quase 70% menos energia do que os métodos convencionais de microondas.
Minério de dolomita (MgO, CaO), que é uma matéria-prima para o metal magnésio, não absorve bem a energia de microondas e não gera calor. Quando o ferrossilício de condutividade elétrica (FeSi) usado como agente redutor foi misturado com o material dolomita bruto e transformado em uma estrutura de antena, ele absorveu mais facilmente a energia de microondas e reduziu a temperatura. Aquecimento interno e aquecimento do ponto de contato, que são características de microondas, foram observados, e a temperatura média de reação para esta fundição foi reduzida a partir do 1 convencional, 200 - 1, 400 ° C a 1, 000 ° C.
O resultado desta pesquisa foi publicado na edição de 12 de abril da Relatórios Científicos .
Atualmente, a fundição do magnésio metálico é realizada principalmente usando o método Pidgeon (um método de redução térmica) em que a temperatura do material é elevada usando uma grande quantidade de carvão como fonte de calor. Cerca de 80 por cento do magnésio metálico é produzido na China. Uma grande quantidade de carvão é consumida para fundição, resultando na geração do poluente atmosférico PM 2.5 (material particulado fino) e na liberação de dióxido de carbono para a atmosfera, quais são os principais problemas.
Diferença na distribuição do campo elétrico no aplicador com e sem a estrutura da antena através de simulação. Crédito:Instituto de Tecnologia de Tóquio
O método Pidgeon é uma técnica para aquecer o minério de dolomita e o ferro-silício a altas temperaturas e, em seguida, resfriar o magnésio evaporado para obter o magnésio metálico.
Onde (s) =Sólido e (g) =Gás:
2MgO (s) + 2CaO (s) + (Fe) Si (s) → 2Mg (g) + Ca2SiO4 (s) + Fe (s)
Mineral dolomita:MgO, CaO; Ferrossilício:FeSi
Fonte de calor:carvão
Usando ferrossilício como agente redutor, conceber a forma do pellet de matéria-prima obtido pela mistura de dolomita e ferrossilício e formando-o como uma antena com uma estrutura de ressonância de 2,45 GHz (a frequência para fornos de microondas), foi possível confinar a energia de microondas ao pellet.
Em um reator experimental de pequena escala, 1g de magnésio metálico foi fundido com sucesso. Também, a fim de estimar com precisão a energia, um forno de demonstração cerca de cinco vezes maior do que o forno experimental foi produzido e os experimentos foram conduzidos, resultando na fusão bem-sucedida de cerca de sete gramas de magnésio metálico. Isso pode reduzir a energia em 68,6 por cento em comparação com o método convencional.
Resultado da difração de raios-X do magnésio metálico obtido. Pico de magnésio é observado. Crédito:Instituto de Tecnologia de Tóquio
Desenvolvimentos futuros
Essa técnica é promissora para o processo de redução de óxidos em alta temperatura. No futuro, por meio do desenvolvimento desta pesquisa, será aplicado na fundição de outros materiais metálicos para economizar energia com o aço, metais, materiais e química, e reduzir a poluição por dióxido de carbono, que é uma das causas do aquecimento global.
