Magnetische Ionenmanipulation in Glasschmelzen

• Applicant: Dr.-Ing. Bernd Halbedel
• Subject Area: Fluid Mechanics ; Technical Chemistry
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 98117522

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Durch Experimente an Modellfluiden sowie an hoch eisenhaltigen Glasschmelzen wurde durch Nutzung chemischer und physikalischer Analysemethoden die Beeinflussbarkeit paramagnetischer Ionen in Fluiden und Glasschmelzen durch magnetische Gradientenkräfte untersucht. Deutlich nachweisbar waren zum einen Kräfte auf das Volumen von Modellfluiden mit hohen Konzentrationen an Eisenionen. Die dabei auftretenden Kräfte sind bei magnetischen Flussdichten (B = 1T..5T) so stark, dass die Modellfluide entgegen der Schwerkraft bewegt werden können. Zum anderen konnte ebenfalls an Modellfluiden der Einfluss magnetischer Gradientenkräfte auf die Bewegung paramagnetischer Spezies (hier Dy3+) durch eine durchlässige Membran mittels Leitfähigkeitsmessungen nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass je nach Konzentration des Modellfluids und Richtung der wirkenden Gradientenkraft der Stofftransport beschleunigt bzw. gebremst werden kann. Die Experimente an hoch eisenhaltigen Oxidschmelzen zeigten, dass eine Beeinflussung der in der Schmelze auftretenden Fe2+ -Ionenanteile und -verteilungen durch Variation der magnetischen Gradientenkraftdichten und -richtungen möglich ist. Es konnte gezeigt werden, dass sich bestimmte Fe2+ -haltige Kristallphasen bei Einwirken einer magnetischen Gradientenkraft von ≈ 60 N/m3 nicht ausbilden. Dies deutet darauf hin, dass in der Schmelze eine Umordnung der paramagnetischen Ionen durch die Gradientenkräfte stattfindet.

Publications

• The manipulation of paramagnetic ions by magnetic field gradient forces. In: Proceedings of the 6th International Scientific Colloquium Modelling for Material Processing (Riga). Riga : Laboratory for Mathematical Modelling of Environmental and Technological Processes, University of Latvia , pp. 127–132, 2010
  Schadewald, U. ; Halbedel, B. ; Ziolkowski, M. ; Brauer, H.
  
• Magnetsysteme zur Beeinflussung von Ionenverteilungen in wässrigen Lösungen und Glasschmelzen. In: u Kurzfassungen / 85th annual meeting of the DGG, Saarbrücken, pp. 72–73, 2011
  Weidner, A. S. ; Rudolf, S. ; Schadewald, U. ; Halbedel, B.
  
• “Influence Of Magnetic Kelvin Forces On Aqueous Solutions Containing Paramagnetic FeII Ions.“, in 4th International Conference on Magneto-Science Shanghai and Xi’an, 2011
  Schadewald U. ; Halbedel B. ; Ziolkowski M. ; Brauer H.
  
• Influence of magnetic gradient forces on melts of the ternary system BaO - B2O3 - Fe2O3. In: Kurzfassungen / 86th annual meeting of the DGG and 11th ESG Conference, Maastricht, pp. 224–225, 2012
  Weidner, A. S. ; Schadewald, U. ; Halbedel, B.
  
• Migration of paramagnetic Ions in Glass Melts under Influence of a magnetic Field. In: Supplement of Journal of Iron and Steel Research, International. vol. 1, supplement 2, pp. 1068-1071, 2012
  Schadewald, U. ; Halbedel, B.
  
• “Migration of Paramagnetic Ions in Glass Melts under Influence of a Magnetic Field Gradient”, in 7th International Conference on electromagnetic Processing of Materials, Beijing, 2012
  Schadewald U. ; Halbedel B.