
Рязанов Андрей Геннадьевич, аспирант кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; ryazanov_andrei@mail.ru. Сенин Анатолий Владимирович, канд. хим. наук, доцент, доцент кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск. Шунайлов Андрей Владимирович, магистрант кафедры теоретической и прикладной химии, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск. Барышев Иван Сергеевич, бакалавр кафедры мехатроники и автоматизации, Южно- Уральский государственный университет, г. Челябинск. Михайлов Геннадий Георгиевич, д-р техн. наук, профессор, старший научный сотрудник кафедры материаловедения и физико-химии материалов, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск. Вяткин Герман Платонович, д-р хим. наук, профессор, советник при ректорате, Южно- Уральский государственный университет, г. Челябинск. А.G. Ryazanov*, А.V. Senin, A.V. Shunaylov, I.S. Baryshev, G.G. Mikhailov, G.P. Vyatkin South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation * ryazanov_andrei@mail.ru Мировое потребление оцинкованных продуктов приводит к росту объёма цинксодержащих отходов. Цинксодержащие отходы могут быть переработаны в цинковом производстве в виде вторичного цинксодержащего сырья. При переработке вторичного цинкового сырья традиционными методами образуется вельц-окись. Вельц-окись подлежит предварительной обработке прокаливанием при температуре около 1000 °С с целью удаления хлоридов. Развитие технологий и оборудования открывает новые возможности для нагрева и прокаливания вельц-окиси. Под действием электромагнитного излучения многие диэлектрические материалы на- греваются в соответствии с законом Джоуля – Ленца. Нагрев и прокаливание вельц-окиси под действием электромагнитного излучения является инновационным методом для использования в металлургии. Высокая скорость нагрева, селективная обработка материала и отсутствие продуктов сгорания топлива являются основными преимуществами процесса нагрева и прокаливания электромагнитным излучением. Для проведения исследований по нагреву вельц-окиси под действием электромагнитного излучения разработана опытно-лабораторная микроволновая установка. Опытно-лабораторная микроволновая установка оснащена модулем автоматического управления на базе микроконтроллера Arduino для поддержания установленной температуры и продолжительности прокаливания. На опытно-лабораторной установке изучена кинетика процесса удаления хлоридов из вельц-окиси при нагреве под действием электромагнитного излучения. Подтверждена возможность нагрева и прокаливания вельц-окиси под действием электромагнитного излучения. В работе изучены длительности нагрева вельц-окиси до температур 600, 700, 800, 900 и 1000 °С. Длительность нагрева вельц-окиси до температур 600 и 1000 °С возрастает с 80 до 164 с при массе образца 30 г. Изучено влияние температуры и длительности прокаливания на эффективность удаления хлоридов из вельц-окиси. При температуре 600 °С и длительности выдержки до 150 с эффективность удаления хлоридов составила 30 %, содержание хлора в прокаленном образце 0,70 мас. %. При нагреве до температуры 1000 °С и длительности выдержки до 600 с эффективность удаления хлоридов увеличивается до 96,4 %, остаточное содержание хлора в прокаленной вельц-окиси 0,04 мас. %. Обработка экспериментальных данных в соответствии с уравнением Яндера показывает, что процесс удаления хлоридов реализуется в диффузионном режиме. Кажущаяся энергия активации процесса удаления хлоридов из вельц-окиси при нагреве электромагнитным излучением составила 66,3 кДж/моль. The global consumption of galvanized products leads to an increase in the volume of zinccontaining waste. Zinc-containing waste may be processed in the zinc production in the form of secondary zinc-containing raw materials. Waelz-oxide is formed during the processing of secondary zinc raw materials by traditional methods. Waelz-oxide is subject to pretreatment by calcination at temperature of about 1000 °С for chlorides removal. The development of technologies and equipment opens up new opportunities for heating and calcination of Waelz-oxide. Many dielectric materials are heated in accordance with the Joule-Lenz law under the influence of electromagnetic emission. Heating and calcination of Waelz-oxide under the influence of electromagnetic emission is an innovative method for use in metallurgy. High heating speed, selective processing of the material and the absence of fuel combustion products are the main advantages of the heating and calcination process by electromagnetic emission. A pilot laboratory microwave installation has been developed to conduct research on the heating of Waelz-oxide under the influence of electromagnetic emission. The experimental and laboratory microwave installation is equipped with an automatic control module based on an Arduino microcontroller to maintain the specified temperature and duration of calcination. The kinetics of chlorides removal process from Waelz-oxide when heated under the influence of electromagnetic emission was studied at a pilot laboratory installation. The possibility of heating and calcination of Waelz-oxide under the influence of electromagnetic emission is confirmed. In this work, the duration of heating of Waelz-oxide up to the temperatures of 600, 700, 800, 900 and 1000 °С is studied. The duration of Waelz-oxide heating up to temperatures of 600 and 1000 °С increases from 80 to 164 sec with sample weight of 30 g. The influence of the temperature and duration of calcination on the efficiency of chlorides removal from Waelz-oxide is studied. At temperature of 600 °С and retention time up to 150 sec, the efficiency of chlorides removal was 30 %, the chlorine content in the calcined sample was 0.70 wt. %. When heated up to the temperature of 1000 °С and retention time up to 600 sec, the efficiency of chlorides removal increases to 96.4 %, the residual chlorine content in calcined Waelz-oxide is 0.04 wt. %. Processing of experimental data in accordance with Yander equation shows that the process of chlorides removal is implemented in the diffusion mode. During heating under the influence of electromagnetic emission the apparent activation energy of chlorides removal process from Waelz-oxide was 66.3 kJ/mol. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90260.
вельц-окись, electromagnetic emission, микроволновой нагрев, microwave heating, хлориды, УДК 669.049, microwave calcination, chlorides, УДК 669.536.1, waelz-oxide, микроволновое прокаливание, zinc-containing materials, электромагнитное излучение, цинксодержащие материалы
вельц-окись, electromagnetic emission, микроволновой нагрев, microwave heating, хлориды, УДК 669.049, microwave calcination, chlorides, УДК 669.536.1, waelz-oxide, микроволновое прокаливание, zinc-containing materials, электромагнитное излучение, цинксодержащие материалы
| selected citations These citations are derived from selected sources. This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | 0 | |
| popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network. | Average | |
| influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | Average | |
| impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network. | Average |
