Microwave Radiation Absorption at a Frequency of 2.45 GHz
by a Composite Based on the Dust
of Electrical Arc Steel-Making Furnaces

A. P. Anzulevich; Анзулевич А. П.; D. A. Pavlov; Павлов Д. А.; D. A. Kalganov; Калганов Д. А.; L. N. But’ko; Бутько Л. Н.; V. A. Tolkachev; Толкачев В. А.; L. Yu. Kovalenko; Коваленко Л. Ю.; Z. Peng; Пенг Ц.

doi:10.31857/S0015323022601994

Поглощение микроволнового излучения на частоте 2.45 ГГц композиционным материалом на основе пыли дуговых сталеплавильных печей

Авторы: Анзулевич А.П.¹, Павлов Д.А.¹, Калганов Д.А.¹^,2, Бутько Л.Н.¹, Толкачев В.А.¹, Коваленко Л.Ю.¹, Пенг Ц.³
Учреждения:
1. Челябинский государственный университет
2. Национальный исследовательский университет ИТМО
3. Центральный южный университет, Институт переработки полезных ископаемых и биоинженерии Хунань
Выпуск: Том 124, № 4 (2023)
Страницы: 360-367
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/139395
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022601994
EDN: https://elibrary.ru/VIPORI
ID: 139395

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследованы физико-химические превращения и электромагнитные свойства композита на основе пыли дуговых сталеплавильных печей и углеродсодержащего материала (гидролизный лигнин). Резонаторным методом получены значения комплексной диэлектрической проницаемости при нагреве исследуемого материала до 800°С. Для комнатной температуры эффективные значения магнитной проницаемости и потерь композитной смеси вычислены путем решения уравнения Бруггемана согласно теории эффективной среды. При помощи ортогональной регрессии найдены значения магнитной проницаемости при нагреве. Методом конечных элементов с учетом реальных свойств и физико-химических превращений построена численная модель нагрева плотной упаковки из нескольких слоев гранул исследуемого материала.

Ключевые слова

микроволновый нагрев, фазовые превращения, композиционный материал, электромагнитные свойства, диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, пыль ДСП, теория эффективной среды

Список литературы

Паньшин А.М., Шакирзянов Р.М., Избрехт П.А. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО Челябинский цинковый завод // Цветные металлы. 2015. Т. 5. С. 19–21.
Симонян Л.М., Демидова Н.В. Исследование процесса безуглеродного селективного извлечения цинка и свинца из пыли ДСП // Изв. Вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. С. 631–638.
Любов В.К., Попова Е.И., Попов А.Н. Торрефакция гидролизного лигнина // Химия твердого топлива. 2018. Т. 4. С. 24–33.
Ye Q., Li G., Peng Z., Augustine R., Pérez M.D., Liu Y., Liu M., Rao M., Zhang Y., Jiang T. Microwave-assisted self-reduction of EAF dust-biochar composite briquettes for production of direct reduced iron // Powder Techn. 2020. V. 362. P. 781–789.
Ryazanov A.G., Mikhailov G.G., Khmeleva O.V., Savi-na Y.D., Galimov D.M., Senin A.V. Investigation of dielectric heating method of zinc-containing materials for chlorides removal // IOP Conference Series: Earth and Environmental. 2021. V. 938. P. 012003.
Xue Y., Hao X., Liu X., Zhang N. Recovery of Zinc and Iron from Steel Mill Dust–An Overview of Available Technologies // Materials. 2022. V. 15. P. 4127.
Ye L., Peng Z., Ye Q., Wang L., Augustine R., Pe-rez M., Liu Y., Liu M., Tang H., Rao M., Li G. Toward environmentally friendly direct reduced iron production: A novel route of comprehensive utilization of blast furnace dust and electric arc furnace dust // Waste Management. 2021. V. 135. P. 389–396.
Anzulevich A., Butko L., Kalganov D., Pav-lov D., Tolkachev V., Fedii A., Buchelnikov V., Peng Z. Optimization of the Microwave-Assisted Carbothermical Reduction Process for Metals from Electric Arc Furnace Dust with Biochar // Metals. 2021. V. 11. P. 1765.
Hotta M., Hayashi M., Nishikata A., Nagata K. Complex permittivity and permeability of SiO2 and Fe3O4 powders in microwave frequency range between 0.2 and 13.5 GHz // J. Iron Steel Institute. 2009. V. 49. P. 1443–1448.
Huang J., Liu Y., Li Y., Liu X. Microwave electromagentic and absorption properties of AFe2O4 (A = Ni, Mn, Zn) ferrites // In Proceedings of the International Conference on Manufacturing Construction and Energy Engineering (MCEE). 2016. V. 1. P. 17–18.
Torsello D., Bartoli M., Giorcelli M., Rovere M., Arrigo R., Malucelli G., Tagliaferro A., Ghigo G. High frequency electromagnetic shielding by biochar-based composites // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2383.
Omran M., Fabritius T., Yu Y., Heikkinen E.P., Chen G., Kacar Y. Improving zinc recovery from steelmaking dust by switching from conventional heating to microwave heating // J. Sustain. Metal. 2021. V. 7. P. 15–26.
Ye L., Peng Z., Wang L., Anzulevich A., Bychkov I., Kalganov D., Tang H., Rao M., Li G., Jiang T. Use of biochar for sustainable ferrous metallurgy // The J. Miner. Met. Mater. Soc. (TMS). 2019. V. 71. P. 3931–3940.
Xiong L., Peng Z., Mao X., Wang J., Rao M., Zhang Y., Li G. Efficient Utilization of Carbon-Bearing Dusts in Composite Agglomeration Process for Iron Ore Sintering // J. Sustainable Metal. 2022. V. 8. P. 1065–1077.
Omran M., Fabritius T. Effect of steelmaking dust characteristics on suitable recycling process determining: Ferrochrome converter (CRC) and electric arc furnace (EAF) dusts // Powder Techn. 2017. V. 308. P. 47–60.
Anzulevich A.P., Butko L.N., Bychkov I.V., Buchelnikov V.D., Kalganov D.A., Pavlov D.A., Fediy A.A., Kharitonova O.G., Moiseev S.G. Dynamic magnetic losses in powders consisting of metallized dielectric particles at microwaves // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 444. P. 307–312.
Ye L., Peng Z., Wang L., Anzulevich A., Bychkov I., Tang H., Rao M., Zhang Y., Li G., Jiang T. Preparation of core-shell iron ore-biochar composite pellets for microwave reduction // Powder Techn. 2018. V. 338. P. 365–375.
Пархоменко М.П., Каленов Д.С., Федосеев Н.А., Еремин И.С., Колесникова В.М., Ковтыков Д.А. Улучшенный резонаторный метод для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов // Радиотехника и электроника. 2017. V. 62. P. 651–656.
Peng Z., Hwang J.Y., Andriese M. Absorber impedance matching in microwave heating // Appl. Phys. Express. 2012. V. 5. P. 077301.
Button K., Lax B. Theory of ferrites in rectangular waveguides // IRE Trans. Antennas and Propagation. 1956. V. 4. P. 531–537.
Enders A. An accurate measurement technique for line properties, junction effects, and dielectric and magnetic material parameters // IEEE Trans. Microwave theory Techniques. 1989. V. 37. P. 598–605.
Hasar U.C. A new microwave method based on transmission scattering parameter measurements for simultaneous broadband and stable permittivity and permeability determination // Progress In Electromagnetics Research. 2009. V. 93. P. 161–176.
Hasar U.C. Accurate complex permittivity inversion from measurements of a sample partially filling a waveguide aperture // IEEE Trans. Microwave Theory Techniques. 2010. V. 58. P. 451–457.
Huang J., Liu Y., Li Y., Liu X. Microwave electromagentic and absorption properties of AFe2O4 (A = Ni, Mn, Zn) ferrites // In Proceedings of the International Conference on Manufacturing Construction and Energy Engineering (MCEE). Hong Kong, China. 2016. P. 17–18.
Rybakov K.I., Semenov V.E., Egorov S.V., Eremeev A.G., Plotnikov I.V., Bykov Y.V. Microwave heating of conductive powder materials // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 023506.
Курушин А.А. Использование каналов Флоке для моделирования периодической наноструктуры // Журнал радиоэлектроники. 2010. V. 11. P. 1–22.
Wang L., Peng Z., Lin X., Ye Q., Ye L., Zhang J., Liu Y., Liu M., Rao M., Li G., Jiang T. Microwave-intensified treatment of low-zinc EAF dust: A route toward high-grade metallized product with a focus on multiple elements // Powder Technology. 2021. V. 383. P. 509–521.
Buschow K.H.J. Concise Encyclopedia of Magnetic and Superconducting Materials. Elsevier Ltd., Kidlington, Oxford. 2001. p. 1339.
Mazanek E., Wyderko M. Kinetics and Phase Transitions During Reduction of Low-Porous Iron Ores // Polska Akademia Nauk Prace Kommunika Metalurgia. 1974. V. 22. P. 55–64.