1微波干燥

当微波辐射进入湿物质时，极性水分子以微波的频率同步旋转(915MHz微波每秒可旋转9 & bull15亿次)，与材料产生的瞬间摩擦热使材料升温，水分逸出，材料失水干燥。不同于传统的由外向内加热物料的加热方式，微波使物料变成& ldquo发烧& rdquo，是内部加热，微波从四面八方同时进入材料，没有传热介质，没有流体对流和温度梯度。与远红外加热相比，由于辐射的穿透深度和波长是同一个数量级，微波加热对应的波长是几十毫米到几十厘米。除大型物体外，一般能穿透所有材料，同时快速升温，而远红外加热的波长为56 ~ 1000 &μ；m，所以穿透能力差，只能在物体表面的薄层中加热，只能通过热传导进入内部，不仅造成加热缓慢，还容易造成物料受热不均匀。所以微波加热干燥不仅速度快，而且内外均匀，没有冷心，优势明显[1]。微波干燥应用的新领域正在不断拓展。将微波技术与true 空技术有机结合，即微波true 空干燥，可以充分发挥true 空条件下微波加热快速均匀、水分汽化点低的特点。这是一种很有前途的干燥技术，已经从实验室转入工业生产。这项技术非常适合干燥热敏性材料。20世纪90年代末，我国研制出微波真空空干燥设备。

1.1仲钼酸铵的微波干燥褐铁矿(Fe2O3 & bullNH2O)资源占江西省铁矿资源总量的30%以上。由于含有结晶水，分离后的褐铁矿含铁量最高为55%左右。传统的脱水工艺只能去除颗粒表面的吸附水，对结晶水无能为力。一些工厂使用煤炭燃料进行烘烤和脱水，由于污染严重，这种做法已被禁止。由于传统的脱水工艺不能满足炼铁厂对含铁62%以上的铁精矿的要求，大部分褐铁矿资源尚未开发利用。另一方面，钢厂需要大量进口原材料。针对这种情况，李新东等人采用了WHO75-11，微波频率2450 & plusmn利用微波装置在50MHz、700W功率下对褐铁矿脱水进行了小试研究。实验结果表明，微波加热的前几分钟温度上升很快，之后温度上升缓慢。根据微波加热的基本原理，已知物质对微波能量的吸收与其介电损耗因子(ε)有关。& Prime)，对于由多种成分组成的材料，存在一个加法关系，即ε；& Prime= & sumVIε；& PrimeiVi、ε；& PrimeI分别代表组分I的体积分数和介电损耗因子。微波加热褐铁矿，其中H2Oε；& Prime较大，温度上升快，去除速度也快；其他成分ε；& Prime数值小，只能吸收少量微波能量，加热速度慢。因此，随着褐铁矿中更多水分的迅速脱除，其升温速率逐渐变慢。实验证明，在700W微波辐射功率的作用下，微波脱水速度远高于传统方法加热至250℃的干燥脱水速度，不仅能除去自由水，还能除去结合水，从而使褐铁矿的总铁含量提高到60%。而且微波加热温度均匀，内外一致，热能利用率高，既节约了能源又提高了生产效率。

仲钼酸铵是钼冶金的重要中间产品和深加工的原料。工业生产的仲钼酸铵晶体含有13%~18%的水。传统的方法是离心分离后进入真空空(或烘箱)干燥机进行干燥。由于这种干燥方式温度分布不均匀，局部过热会使仲钼酸铵脱水或结块，影响质量，而且加热速度慢，能耗高。微波加热用于干燥仲钼酸铵。水是一种强极性物质，通过加热可以很容易地除去。仲钼酸铵与水的比例是弱微波辐射物质，所以微波主要是选择性加热水，既能提高产品质量，又能节能降耗。秦文峰对微波干燥仲钼酸铵的实验研究证明，干燥时间最大，其次是物料质量，微波功率对脱水率的影响最小。最佳条件为:干燥时间90s，物料质量15g，微波功率525W在此最佳条件下，仲钼酸铵脱水率可达99 & bull98%，而时间只需要90秒。因此，微波干燥仲钼酸铵可以大大缩短干燥时间，简化操作，减少粉尘，在工业上是可行的。实验研究为微波干燥仲钼酸铵的工业化提供了基本的工艺流程和参数。

1.2褐铁矿的微波脱水微波高温加热的应用

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2.1微波烧结[5]

微波烧结技术是利用微波将整个材料加热到烧结温度，实现材料致密化的方法。微波加热速度很快(最高可达1500℃/min)，用很少的能量就能把一些材料加热到2000℃以上的高温。同时，被加热物体内部的均匀温度可以减少不均匀膨胀引起的变形，抑制晶粒长大，因此得到的材料具有良好的性能和质量。微波烧结的概念是在20世纪60年代提出的。1976年，微波烧结材料在实验室成功使用。在微波烧结技术发展的早期，研究主要集中在微波易吸收、烧结温度低的新型陶瓷材料上。80年代中期至90年代中期进入应用开发阶段，90年代末开始产业化进程。研究证明，微波烧结不仅可用于陶瓷材料，还可用于烧结不锈钢、铜铁合金、铜锌合金、钨铜合金和镍基高温合金，并已有微波烧结硬质合金的实验和产业化报道。1988年，中国将微波烧结研究列入国家& ldquo83计划& rdquo，开发了一批主要用于陶瓷制造的微波烧结设备。2001年成立专业公司，在陶瓷和特种冶金领域成功开发出氮化硅、压敏陶瓷电阻器、钕铁硼永磁体、软磁锰锌铁氧体、硬质合金等材料的微波烧结技术。专家指出，微波烧结技术的成功是材料领域的重大突破，微波烧结材料的产业化高潮将出现在本世纪初。

2.2微波用于黑钨矿的苏打烧结[8]

微波烧结是近年来硬质合金原料及其生产领域的新技术之一。在国外，匈牙利开发了仲钨酸铵微波干燥脱水技术；乌兹别克微波加热用于黑钨矿的苏打烧结；德国重点发展硬质合金微波烧结技术的产业化。黑钨矿精矿和苏打的混合物能强烈吸收微波能量。在适当的微波场强下，样品可在15 ~ 20分钟内加热到820~980℃，在此温度下保持10 ~ 20分钟即可完成烧结，从而获得高质量的烧结块。800~850℃的最佳处理时间为20 ~ 30分钟。实验表明，微波能量转化为热能的效率与样品的成分和介电性质有关。当苏打含量为30%，烧结时间为25min时，烧结效果最好。烧结块浸出时钨在钨酸钠溶液中的浸出率达到99%，浸出渣中WO3含量降至0.88%。中国专家认为，这值得中国仲钨酸铵生产企业重视。结果表明，微波烧结的特点是激发烧结材料的电离、取代、氧化和相变等物理化学过程，促进材料中矿物的结构变化，缩短烧结反应完成时间。为了实现这种微波烧结新工艺的工业化生产，国外研制成功的微波烧结炉(其结构见文献[8])全长15m，由四台高频发生器供电，高频功率为50kW。烧结块的生产能力约为1t/h..初步成本计算表明，钨酸钠溶液中每公斤钨的成本约为2.4美元。

2.3微波煅烧钼酸铵制备三氧化钼[9]

三氧化钼是钼冶金的又一重要中间产品和深加工原料，用途广泛。其传统生产工艺是在回转炉中煅烧粉状钼酸铵，但缺点是生产时间长、成本高、热效率低、能耗高、漏粉、工作环境差。由于杂质的进入，产品的纯度和粒度难以保证。秦文峰等研究了微波煅烧钼酸铵制备高纯三氧化钼的新工艺。实验结果表明，微波加热钼酸铵整体升温速度快，不会造成三氧化钼挥发和个别颗粒因局部温度过高而异常长大。得到的三氧化钼产品形貌为絮状，无菱形，粒度均匀，分散性好，杂质含量低。煅烧时间短，仅6min，是传统方法的1/10。本实验的最佳条件为:微波功率700W，煅烧时间6min，物料重量6g。在此最佳条件下，钼酸铵的分解率为99.67%。煅烧的主要影响因素是:首先是物料的重量，其次是微波功率和煅烧时间。

3微波加热、碳还原和冶金粉尘的回收利用[10]

随着我国镀锌钢和废钢消费量的增加和钢厂消费量的快速增长，钢厂含锌粉尘不断增加，目前锌含量

4结束语

微波加热技术已经广泛应用于工农业生产和家庭日常生活中。新材料研发出来后，微波加热技术与冶金工业的结合引起了广泛关注，研究成果不断见诸报端。本文介绍的研究工作并不全面，但也可以看出微波加热技术在各种金属矿物及其冶金过程中的研究和开发方兴未艾。微波在冶金工业中的应用，在理论探讨、技术装备研发、产业化等方面将有良好的发展前景。可以预见，微波加热技术将在我国冶金工业自主创新、传统冶金技术不断提升、冶金工业生态可持续发展的道路上发挥越来越重要的作用。