Plasmategnologie : ’n kort oorsig oor die ontstaan, teorie en ’n aantal toepassings daarvan

Abstract

Daar word na plasmas as die vierde toestand van materie verwys. In die natuur manifesteer plasmas as korona-ontladings, weerlig, aurora borealis en in sterre soos die son. Plasmas kan ook opgewek word met elektriese boogontladings, radiofrekwensie-induksie, mikrogolwe, diëlektriese ontladings en lasers. Die ontstaansgeskiedenis van mensgemaakte plasmas en meegaande elektrotegnologie sedert die middel van die 17de eeu word in hierdie oorsigartikel opgesom. Die plasmatoestand word bespreek aan die hand van ’n algemene beskrywing en die fi siese eienskappe van ’n paar algemeen-gebruikte plasmagasse word ingesluit. ’n Aantal verskillende tipes plasmas en toepassings word kortliks bespreek, met die klem op termiese plasmas. Suid-Afrikaanse navorsing en ontwikkeling op die gebied van plasmategnologie, hoofsaaklik by Mintek, internasionaal bekend op die gebied van pirometallurgie, en Necsa, word bespreek. `n Kort oorsig van die Suid-Afrikaanse pirometallurgiese bedryf word ingesluit. Spesiale fokus word geplaas op termiese afvalprosessering en plasmagesteunde vergassing word met konvensionele prosesse vergelyk. Plasmagesteunde ver gassing vir energieproduksie word in meer besonderhede bespreek. Laastens word ’n blik gegee op die huidige internasionale plasmategnologieverskaffers.

Plasmas are referred to as the fourth state of matter. In nature plasmas manifest as corona discharges, lightning, aurora borealis and stars such as the sun. Plasmas can also be generated by electrical arc discharges, radiofrequency induction, microwaves, dielectric barrier discharges and lasers. The historic development of man-made plasmas and the associated electrical technology since the middle of the 17th century is summarised in this review. The plasma state is discussed in general and the physical properties of a number of generally used plasma gases are included. A number of different plasmas and their applications are briefl y discussed, with the emphasis on thermal plasmas. Plasma-technological research and development in South Africa, mainly at Mintek in the fi eld of pyrometallurgy, and Necsa, are discussed. A brief overview of the South African pyrometallurgical industry is provided. Special attention is given to thermal waste processing and plasma-assisted gasifi cation is compared to conventional processes. Plasma-assisted gasifi cation for energy production is discussed in more detail. Lastly an overview is given of present international plasmatechnology suppliers.