Heating rate of granular inorganic materials by microwave radiation

User Rating:  / 0


L. I. Solonenko, Cand. Sc. (Tech.), orcid.org/0000-0003-2092-8044, Odessa National Polytechnic University, Odessa, Ukraine

O. P. Bilyi, orcid.org/0000-0003-1234-5404, National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

S. I. Repiakh, Dr. Sc. (Tech.), orcid.org/0000-0003-0203-4135, National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

T. V. Kimstach, orcid.org/0000-0002-8993-201X, National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

K. I. Uzlov, Dr. Sc. (Tech.), Prof., orcid.org/0000-0003-0744-9890, National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (2): 37-41

 повний текст / full article



Purpose. Determining heating rate of granular materials of inorganic origin used for manufacturing foundry molds and rods in the field of ultra-high frequency radiation, dependence of the heating rate of materials on the magnitude of their relative dielectric permeability, as well as establishing the influence of the chemical composition and structure of inorganic materials on their relative dielectric permeability.

Methodology. Investigation was carried out on test material samples weighing 200 grams which were heated by microwave radiation with frequency of 2.45 GHz at nominal magnetron power of 700 W. Among the tested materials are: silicate block (soda), rutile, normal electro-corundum, zircon concentrate, distene-sillimanite concentrate, chamotte, quartz sand, sodium chloride, -gypsum (G4, closed), a-gypsum (G22, closed).

Findings. According to the results of changing the initial temperature of samples, the heating rate of granular materials of inorganic origin and values of their relative dielectric permeability (e) were calculated. It has been found that investigated the heating rate of industrial-grade materials is in the range from 12 (for closed gypsum grade G22) to 122 °C/min (for silicate block).

Originality. Values of dielectric permeability indicators of solid granular materials-insulators of industrial purity with a value of e  17 have been established for the first time. It has been determined that their heating rate is directly proportional to e value. Moreover, these materials’ dielectric permeability depends solely on their chemical composition and can be calculated according to the additivity rule of elementary chemical components included in their composition

Practical value. Based on the obtained data, materials appropriated for manufacturing casting model-core equipment, as well as casting molding and core mixtures working, dried and structured in the field of microwave radiation have been recommended. Using such materials will reduce energy consumption of casting parts production and increase its environmental safety.


1. Gaponenkov, I. A., & Fedorova, O. A. (2018). Spheres of use of the electromagnetic field of the microwave range in the modern world. Problemy regional’noy ekologii1, 120-126. ISSN 1728-323X.

2. Molodtsova, M. A., & Sevastianova, Yu. V. (2017). Opportunities and prospects for the use of microwave radiation in industry (review). Lesnoy zhurnal2, 173-187. https://doi.org/10.17238/.

3. Gyulmaliyev, E. A., Tretiakov, V. F., & Talyshinskiy, R. M. (2016). Chemical aspects of the development of microwave technology I. Opportunities and prospects for the use of microwave radiation. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, (2), 59-68. ISSN 2226-2296.

4. Korolev, A. A., Tyurina, S. B., & Trishkaneva, M. V. (2019). Analysis of the use of microwave radiation in sterilization technologies for plant materials. Nauchnyy zhurnal NIU ITMOSeriya “Protsessy i apparaty pishchevykh proizvodstv”, 3, 81-91. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2019-12-3-81-91.

5. Ivanova, A. P., Barsukova, S. A., Khalimendik, A. V., & Chumak, A. N. (2019). Analysis and prospects of research on the influence of microwave radiation on mortars and concrete. Nauka i progress transporta. Vestnik Dnepropetrovskogo natsionalnogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta imeni akademika V. Lazaryana3, 121-129. ISSN 2307-3489.

6. Repyakh, S. I., & Andreyeva, A. V. (2015). Evaluation of the uniformity of heating graphite-containing molding sand and bodies with microwave radiation. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, (2), 29-32. ISSN 2076-0507.

7. Korbanov, V. D., & Valter, A. I. (2018). Production of model equipment in foundry using additive technologies. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki10, 334-338. ISSN 2071-6168.

8. Saranin, L. G. (2018). Comparative evaluation of wood materials in the manufacture of foundry equipment. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki1, 16-20. ISSN 2071-6168.

9. Solonenko, L., Repyakh, S., Prokopovich, I., Sukhoi, K., & Dmytrenko, D. (2019). System analysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Pratsí Odeskoho Polítekhníchnoho Universytetu, (1), 90-98. ISSN 2076-2429.

10. Komarenko, V. V., Nikichenkov, A. N., & Molokov, V. Yu. (2017). On the use of a microwave oven for determining soil moisture. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 11, 60-74. ISSN 2413-1830 (Scopus).

11. Pervunina, A. A. (2012). On the material composition of titanium zirconium placers of the Malyshevskyi deposit. Zbahachennia korysnykh kopalyn: Naukovo-tekhnichnyi Zbirnyk50(91), 52-55. ISSN 0135-2326.

12. Schoenfeld, C., Favretto, L., & Loechner, M. (2003). Microwave Synthesis Comes to the Academic Laboratory. American Laboratory, November.

Tags: dielectric permeabilityultrahigh frequency radiationgranular materialheating ratefoundry moldcore

Related news items:

Newer news items:

Older news items: