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浅谈微波加热在矿冶方面的应用
自从1886年微波被发现以来,微波技术已经发展到在我们生活中无处不在,微波加热在食品、造纸、纺织、农产品加工等领域应用广泛。20世纪80年代,科研人员开始将微波加热应用于矿冶研究。随着经济的发展,资源的可持续性使用的要求,以及对环保的要求,各行各业开始使用技术提高效率、降低生产成本。而微波技术作为一种高效清洁的能源,在工业领域受到越来越多的重视。本文主要浅谈微波加热在矿冶方面的应用。
1)水的介电常数比大多数矿物质要大,而且易于挥发,是很好的微波吸收体,因此在矿冶领域,微波常用于矿石的脱水。研究人员研究了钛精矿在传统干燥箱和微波炉内干燥的速率曲线,时间表面微波干燥速率是传统干燥箱的105倍,而且在微波脱水时,钛精矿石表面会留校比较多的裂纹,这些裂纹更加有利于矿石下一步的处理。传统的干燥箱对钛精矿石进行干燥使由表及里的传递热量,因此所需时间长。而微波加热是使得无体内分子运动而产生的热量,是从内部加热,其加热不均匀、迅速,特别适用于处理含水的矿物时或者有机溶剂的物质。目前微波加热也广泛用于食品、药品的干燥领域,在矿冶领域微波干燥还需要进一步的研究和推广。
2)矿石中的矿物主要分为硫化物和氧化物。一般硫化物矿石和一部分氧化物矿石在微波加热的过程中升温速率快,脉石矿物如二氧化硅对于微波加热就没有这么敏感。所以矿冶领域中也是根据矿石的特点对矿石进行加热的。对于一些需要研磨、破碎矿石,先进行微波加热,使矿石内部应力发生改变,不仅可以使矿石干燥而且可以使矿石的硬度降低,还有效减少了矿石后期研磨、破碎的时间。所以微波加热对于这些需要解离的矿石是均有非常大的意义。
3)微波的力量之大甚至可以媲美电力磨碎矿石那样粉碎矿石,并且所使用的电能仅为电力磨矿石的一半。但是每种矿石对微波的反应都是不同的。所以在微波加热矿石时所需要的微波功率和时间是不同的。目前世界上的科学家都在研究各种矿石与微波之间的关系,甚至用计算机模拟微波加热矿石,希望能从中找出联系,使得从矿物中回收的矿物可以比常规的破碎方法多。
4)研究表明,使用微波加热可以增大硫化物矿石在硫酸和盐酸体系中分解率。通过微波对硫化物矿石加热,将会引起其内应力增大,致使硫化物矿石的表面的初始裂纹拓展和延伸,这种裂纹有助于硫化物矿石的电化学活性的改善,使得硫化物矿石在微波处理后矿物分解率变大。
5)南非英美公司经历了四年的研究后明确指出微波诱导破碎机理和矿物学特征间的关系。研究发现,如果采用脉冲波较连续波加热矿石,可以更大幅度地降低矿石处理时能源的消耗,使矿石处理工艺更加的灵活。微波加热矿石在矿石的破碎、研磨上具有很大的前景,这种方法不仅降低了矿石破碎和研磨的成本,还可以使得矿物质更好地溶解于溶剂,为下一步的冶金处理提供了便利。
6)微波加热技术在提取活性炭的技术方面进行研究。中国的实验室曾经将微波辐射椰壳碳化料来提取活性炭。在碳料相同的情况下,此实验是传统的提取活性炭的实验的取碳量的两倍,而时间却是传统工艺的1/60。目前,国内已经有部分厂家将微波辐射应用于活性炭的提取上,使得微波辐射技术进入工业化的应用。随着微波加热技术的研究和发展,微波辐射在活性炭提取的工艺组将会迅速发展。
7)微波加热技术也被试验与矿石冶炼的过程中,但是该技术依然在试验中,还有很多的问题需要解决,其进入工业化也是需要大量的研究中来作支持。但是微波加热在矿石冶炼的部分试验中表现良好,随着微波设备大型化和微波发生器的高功率化,微波加热技术在矿石冶炼的过程中会产生不可估量的作用。
文章来源:《矿冶工程》 网址: http://www.kygcbjb.cn/qikandaodu/2021/0529/387.html
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