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浅析微波高温加热矿物特性
来源:湖南长仪微波科技有限公司作者:长仪微波网址:http://www.changemw.com
文章附图

一、微波高温加热矿物研究现状

  微波高温加热在冶金中的应用是近年来发展起来的冶金新技术,世界上的一些发达国家如美国、英国、德国、日本、加拿大、澳大利亚等都很重视这一新技术的研究,我国也在八十年代开始了这一领域的研究工作。微波高温加热在冶金中的应用虽然还处于发展阶段,但已经取得了很多极其重要的研究成果,例如:用微波(2450MHz,800W)对炭和17种氧化物及硫化物进行辐射,一些化合物在一分钟内就能被加热到摄氏几百度。实验证明:微波高温加热能够促进Ni0GoOMnO矿在浸出前的预还原,能够促进硫化钼和硫化铼的焙烧和氯化,几乎所有工业上使用的金属都可以用微波进行处理。八十年代后期,难选金矿的预处理、从低品位矿石和尾矿中回收金、从矿石中提取稀有金属和重金属、铁矿石和钒钛磁铁矿的碳热还原、工业废料的处理等等。

二、微波高温加热矿物特点

  微波高温加热与传统加热不同,他不需要由表及里的热传导,而是通过微波在物料内部的能量耗散来直接加热物料。根据物料性质(电导率、磁导率、介电常数)的不同,微波可以直接而有效地在整个物料内部产生热量。微波在冶金中的应用具有以下传统加热方式无法比拟的优点:

(1)选择性加热物料,升温速率快,加热效率高;

(2)微波能够同时促进吸热反应和放热反应,对化学反应具有催化作用;

(3)当用微波高温加热代替传统加热时,熔炼和其他高温化学反应可以在十分低的温度下进行,即微波高温加热具有降低化学反应温度的作用;

(4)微波能可以使原子和分子发生高速振动,从而为化学反应创造出更为有利的热力学条件;

(5)微波很容易使极性液体(例如水、乙醇、各种酸碱溶液等)加热,因而微波高温加热可以用来促进矿物在溶剂中的溶解,提高湿法冶金过程中的浸出速率和降低过程中的能耗;

(6)微波本身不产生任何气体,所须净化的只有还原或氧化反应产生的气体,因而利于环保;

(7)易于自动控制;

三、微波高温加热矿物特性

  金属矿石通常是指从矿床开采出来的固体物质,一般由有用的金属矿物和伴生的脉石矿物组成,是矿物的集合体。用微波高温加热对矿物进行处理,其处理的效果往往与矿物(被处理物料)本身的电导性能和物料的组成及结构有关。

1、电导对升温速率的影响

  由于微波是介于无线电和光波之间的超高电磁波(通常频率在100MHz~100000MHz),因此,微波对物料的加热升温速率首先取决于物料的电导和透射深度。研究表明:绝缘体型矿物的电导很小(σ<10 1/Ωm),几乎不能吸收微波,对微波是透明的;电导性矿物具有很好的电导性能(σ>10 1/Ωm),微波在这类矿物中的能量损耗很大,但透射深度很小,因而升温速率不是很快;半导体型的矿物(σ=10 1/Ωm~ 10 1/Ωm),其介电损耗因子较大、同时微波的透射深度较大,因而能很好地吸收微波,其升温速度一般较大。

2、矿物组份及结构对升温速率的影响

  研究结果表明:影响矿物升温速率的另一个重要因素是矿物的组成和结构,即矿物的升温速率与矿物的离子类型、离子半径、键型和杂质含量直接相关。单质元素基本都能被微波高温加热,其中碳的微波高温加热升温速率最快,仅60s就可以加热到1556K,因此,常用碳作为金属氧化物的碳热还原添加剂。大多数的硫化矿和硫化物具有较大的升温速率,这主要是由于它们在微波频率段具有较大的介电常数。但是,对于不同正离子,矿物和化合物的升温速率有所不同:含有Fe ,Co ,Ni ,Mo ,Cu ,Sn ,Pb 的矿物和化合物具有较快的升温速率,而含有Sb ,Zn ,Ag 的矿物和化合物则升温速度相对较慢,其根本原因在于前者以过渡键型为主,后者则主要为共价键型。大多数的氧化矿和氧化物具有较大的升温速率,其中含有Fe ,Fe ,Mn , Cu ,Sn ,Pb ,Sb 的氧化矿和氧化物的升温速率与硫化矿和硫化物相似。含氧盐矿物和卤化物与其他矿物和化合物相比在微波下的升温速率较低。除矿物键型以外,升温速率还与矿物杂质含量有关,通常情况下,含有一定杂质的矿物和化合物具有更好的升温速率,例如:锡石和纯二氧化锡相比,虽然其化学组成都是SnO ,但锡石的升温速率[ ]为19.7(K/s),而纯二氧化锡的升温速率为4.75(K/s)。


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