Przeróbka odpadów górniczo-hutniczych przy pomocy techniki mikrofalowej

• Autorzy: Muszer A. , Cioska T.

Warianty tytułu

EN

Mining and smelting waste processing using microwave technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ramach prac naukowo-badawczych, związanych z wykorzystaniem surowców odpadowych z przemysłu wydobywczego i hutniczego, wykonano prace laboratoryjne z wykorzystaniem działa mikrofalowego (rys. 1), co w przeciwieństwie do procesów pirometalurgicznych zachodzących w piecach hutniczych, pozwala na radykalne skrócie czasu przetwarzania skał i minerałów w produkty, które mogą być wykorzystane w budownictwie [1], szklarstwie [2], obronności, w przemyśle tekstylnym, drogownictwie i wielu innych działach gospodarki [3]. W trakcie trwających eksperymentów, przetestowano różne materiały i skały odpadowe pod kątem szybkości procesu topienia się i sprawności instalacji eksperymentalnej. Najbardziej obiecujące wyniki uzyskano w przypadku odpadów bazaltowych i żużla pomiedziowego z pieca szybowego. Oba użyte materiały charakteryzują się podobnym składem głównych składników tlenkowych. W wyniku oddziaływania mikrofal materiały odpadowe topiły się w czasie od 5 do 20 minut, w zależności od techniki topienia materiału (rys. 3). Po stopieniu materiału podjęto próbę wykonania włókna ze stopionego bazaltu i żużla szybowego. W wyniku oddziaływania mikrofal na substancje stałe, odpadowe, uzyskano w bardzo krótkim czasie nie tylko stop, ale jednocześnie uzyskano skondycjonowane szkliwo mineralne, które może być kształtowane według potrzeb końcowego produktu. Otrzymane włókna miały od 10 μm do 2 mm grubości, a ich jakość i grubość zależała tylko od prędkości mechanizmu wyciągającego stop z pieca mikrofalowego. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów badawczych wskazują, że istnieje ogromny zakres i potencjał zastosowań urządzeń mikrofalowych do zagospodarowywania odpadów i przetwarzania surowców skalnych.

EN

As part of scientific and research work related to the use of waste materials from the mining and smelting industries, laboratory work was carried out using microwave “gun” (figure 1).The process, in contrast to the pyrometallurgical processes taking place in metallurgical furnaces, allows for radical reduction of the processing time of rocks and minerals into products that can be used in construction [1], glass [2], defense, textile, road and many other sectors of economy [3]. During the experiments, various materials and waste rocks were tested with respect to the speed of the melting process and the efficiency of the experimental installation. The most promising results were obtained in the case of basalt waste and copper slag from the shaft furnace. Both materials are characterized by similar composition of main oxide components. As the result of the influence of microwaves, waste materials melted in a period of 5 to 20 minutes, depending on the material and melting technique (fig. 3). After melting the material, an attempt was made to draw fibers from both molten basalt and shaft slag. As a result of the influence of microwaves on solid and waste substances, not only the melt was obtained in a very short time, but at the same time the conditioned mineral glass was obtained, which can be shaped according to the requirements of the final product. The fibers obtained were from 10 μm to 2 mm thick, and their quality and thickness depended only on the speed of the drawing mechanism extracting the melt from the microwave chamber. The results of experiments indicate that there is a huge range and potential of microwave equipment applications for waste management and processing of rock raw materials.

Słowa kluczowe

PL

mikrofale; topienie skał; topienie żużli; włókna mineralne; tekstylia mineralne

EN

microwaves; melting rocks; melting slags; mineral fibers; mineral textiles

• Wydawca: Instytut Górnictwa Odkrywkowego "Poltegor-Instytut"
• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 59, nr 3
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Muszer A.

• Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski

autor

Cioska T.

• Plazmatronika NT Sp. z o.o. we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Jiří Militký, Martin Černý, Petr Jakeš, Vladimír Kovačič, Zbyněk Sucharda, Petr Glogar, 2008, Composite materials with basalt fibre reinforcement and pyrolysed polysiloxane matrix. Acta Research Reports, No.17, 31-36
• [2] Hartlieb P., Toifl M., Kuchar F., Meisels R., Antretter T., Thermo-physical properties of selected hard rocks and their relation to microwave-assisted comminution. Minerals Engineering 9, 34-41
• [3] Kahraman S., Saygın E., Balcı C., Sarbangholi F.S., Karpuz C., 2018, Microwave-assisted hard rock excavation. TunnelTECH. 5/7/2018, 1-6
• [4] Jerby E, Meir Y, Faran M., Basalt Melting by Localized-Microwave Thermal-Runaway Instability. 14th International Conference on Microwave and High Frequency Heating, AMPERE-2013. 255-258
• [5] Karwowska J., Łapko A., 2011, Przydatność stosowania nowoczesnych kompozytów fibrobetonowych w konstrukcjach budowlanych. Budownictwo i Inżynieria Środowiska. Vol. 2, no. 1. s. 41-46
• [6] Kogut K., Kasprzyk K., Zboromirska-Wnukiewicz B., Ruziewicz T., 2016, The research of ceramic materials for applications in the glass industry including microwave heating techniques. IOP Conf.Series:MaterialsScienceandEngineering. p. 1-8
• [7] Taylor L.A., Meek T., 2005, Microwave Sintering of Lunar Soil: Properties, Theory, and Practice. Journal of Aerospace Engineering. V. 18. 3. 188-196
• [8] Walkiewicz J.W., Raddatz A.E., McGil S.L., 1991, Microwave-assisted grinding. IEEE Transactions on Industry Applications. v 27, Issue: 2, p. 239 – 243
• [9] Nieć M. , 1999 - Przegląd Geologiczny, vol. 47, nr 1, 1999, s. 93-98
• [10] Bielankin et al. 1957, Petrografia kamieni sztucznych. Warszawa. Wyd. Geol.
• [11] Szymański A., 1989, Technical mineralogy and petrograohy. Parts A and B. Warszawa, Elsevier
• [12] Muszer Antoni (1996): Charakterystyka petrograficzno-mineralogiczna żużli metalurgicznych z huty miedzi Głogów. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 30, s 193-205
• [13] Muszer A. (1998): Metale ciężkie w żużlach szybowych z Huty Miedzi „Głogów”. Wybrane zagadnienia z zakresu ochrony litosfery. Wrocław. 48-55

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).