微波技術(shù)在冶金工程中的應(yīng)用與實踐

楊學強

【摘 要】由于國家對制造業(yè)的重視，使得國內(nèi)的工業(yè)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，市場上對于金屬資源的需求也呈現(xiàn)大幅增長的趨勢。冶金行業(yè)逐漸走出冷門，在經(jīng)濟總量中的占比逐年增加，當然，由于市場的要求，冶金行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也變得越來越先進。與此同時，人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑伎梢钥匆娢⒉夹g(shù)的身影，首先，不可否認，微波相比于傳統(tǒng)能源，顯得更加潔凈，在冶金行業(yè)運用微波技術(shù)能夠明顯提高金屬的浸出、萃取效率，同時也省去了較多能耗，有力的推動了冶金技術(shù)的進步。文章重點介紹了微波技術(shù)的工作原理，而且對微波技術(shù)在冶金行業(yè)中的運用進行了分析，最后展望了微波技術(shù)在冶金工程中的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】微波技術(shù)；冶金工程；技術(shù)發(fā)展；浸出；萃取

近年來科學技術(shù)迅猛發(fā)展，冶金行業(yè)在此大背景下也進步了很多，從事冶金工作的公司均在思考，如何以技術(shù)的優(yōu)勢降低成本、提高效率。微波技術(shù)自誕生之初，便受到了極大地關(guān)注。發(fā)展至今，微波技術(shù)基本已經(jīng)滲透到了冶金行業(yè)的方方面面，特別是對于萃取、浸出等工序，成效斐然。

一、微波技術(shù)的工作原理

微波嚴格意義上屬于電磁波段，其波長跨度一般在一毫米到一米之間。在理論上，微波接近于無線電波和紅外輻射，然而不管是在生產(chǎn)形式，還是傳播途徑與應(yīng)用上，微波都與前兩者不同。和一般的加熱方式不同，微波加熱有著其獨特之處。眾所周知，傳統(tǒng)加熱是借助傳導的形式實現(xiàn)的，它是一種高溫向低溫的熱傳遞，外部熱源由表面逐步向內(nèi)部過渡。微波加熱的處理區(qū)域是目標材料的內(nèi)部空間，通過材料內(nèi)部分子間的碰撞來實現(xiàn)加熱目標，這使得微波加熱有著獨特的優(yōu)勢。由微波加熱的原理決定，受熱目標自身就成了產(chǎn)生熱量的發(fā)熱體，這樣一來的好處就是，受熱目標能夠受熱均勻，這就巧妙的避開了傳統(tǒng)加熱模式中的諸多固有問題，微波加熱可以做到，無視單位體積形狀，而均使目標物體均勻受熱。微波加熱使得目標直接變成發(fā)熱體，這顯然就省去了熱傳導的過程，與此同時，還有著節(jié)能環(huán)保、受熱更快的優(yōu)點。在微觀方面，由于微波的作用，材料內(nèi)的原子和分子將處于極度活躍的狀態(tài)，這將更加有利于化學反應(yīng)的進行，由此消耗的能源將會更低。在低溫環(huán)境下，由于微波的作用可以實現(xiàn)殺菌保鮮的功能，因為微波加熱用時更短，食物中的維生素等營養(yǎng)物質(zhì)將會得到最大的保留。當然，在環(huán)保方面，微波自身根本不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，這對于環(huán)境而言是十分有益的。

二、微波技術(shù)在冶金中的應(yīng)用

在冶金行業(yè)中，微波技術(shù)的身影無處不在，主要包含微波輔助萃取、微波強化浸出、微波干燥、微波碳熱還原和微波燒結(jié)等應(yīng)用。

（一）微波作為萃取輔助

微波技術(shù)無論在工業(yè)還是在生活中都應(yīng)用的十分廣泛，其能夠直接透過萃取介質(zhì)，實現(xiàn)對目標物質(zhì)的加熱處理。故而，在進行萃取時，其能以加熱傳質(zhì)的方式減少萃取時間，進而提升萃取效率。

（二）浸出應(yīng)用微波技術(shù)

由于資源的總量畢竟是有限的，過度開采之后就會造成一種資源緊缺的狀況，這時部分供貨商就會濫竽充數(shù)，將一些不符合標準的冶金原料提供到市場上，這樣一來就會加大對低質(zhì)量原料進行處理的困難程度，如果利用傳統(tǒng)的濕法冶金工藝進行處理，固然能夠達到一定的效果，然而浸出率實在過于低下，期間處理時間也過長，這都將嚴重降低工作效率。在微波技術(shù)興起之后，研究人員就計劃利用該技術(shù)進行相關(guān)嘗試，實驗效果十分良好。在研究中，納庫馬爾等人在實驗之前，對低質(zhì)量且難浸潤的金礦采取了微波預處理，結(jié)果出來之后，對其分析可以發(fā)現(xiàn)，礦物中的含碳量降低了百分之七十，其中的致密硫化物發(fā)生氧化作用，變成了相對稀疏的氧化物。將被微波處理的礦物質(zhì)置于氰化物中浸出，金的回收率超過了百分之九十五，顯然，可以發(fā)現(xiàn)微波處理過的礦物質(zhì)浸出效果十分顯著。

（三）微波應(yīng)用于干燥處理

微波技術(shù)運用最多的就是進行干燥處理，由于水的特殊結(jié)構(gòu)使得其在微波作用下，能夠出現(xiàn)劇烈的反應(yīng)，中水含有能夠吸收微波的物質(zhì)。我們知道，傳統(tǒng)的干燥手段是通過輻射實現(xiàn)的，相比之下，微波干燥有著更加明顯的優(yōu)勢，微波干燥用時更短，對物品保護作用更加明顯等等。

在進行硼酸干燥的研究時，庫薩卡等學者優(yōu)先采用了微波技術(shù)，據(jù)介紹，其使用的微波功率在一百到七百瓦之間。在實驗過程中，目標物體在微波作用下能很快達到一百攝氏度，再過段時間，物體溫度會急劇降低，其原因在于，其中的水分在短時間內(nèi)脫離出了物體。實驗完成之后，觀察物體發(fā)現(xiàn)，在物理形態(tài)上與實驗前完全一致，并且硼酸內(nèi)的結(jié)晶水即使在微波作用下也沒有分解。

（四）微波碳熱還原

了解冶金行業(yè)的人都知道，碳在冶金中有著不可替代的作用，它是冶金中的還原劑，對微波有著良好的吸收作用，在微波的作用下，碳的溫度能在短時間內(nèi)達到很高，高溫狀態(tài)下的碳有著極強的還原力。微波碳熱還原技術(shù)的原理就是，通過碳吸收微波的功能來對氧化物進行還原，它的產(chǎn)物就是之后進行冶金所需要的原料。在進行鐵礦石微波碳熱還原的實驗時，斯坦迪斯等學者發(fā)現(xiàn)，利用微波加熱能解決傳統(tǒng)加熱中的一些固有問題，最典型的就是“冷中心”技術(shù)難題。微波加熱得到了高溫碳，高溫碳實現(xiàn)了高的還原率。

（五）微波燒結(jié)

微波燒結(jié)通俗的來講就是，通過使用微波技術(shù)來對目標物質(zhì)進行加熱，一直到能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)的溫度，以此來促成材料的致密化。微波燒結(jié)時的溫升很快，然而，材料內(nèi)部卻一直保持著均勻的溫度，微觀上來看，由于材料晶粒受到了抑制，使得材料質(zhì)量得到了提升。

羅春峰等學者一直從事著微波燒結(jié)的技術(shù)研究，他們將粉末冶金鐵基材料的燒結(jié)工藝與性能作為實驗對象，參照常用的真空燒結(jié)工藝，進行對比研究。實驗表明，在微波燒結(jié)工藝中，材料在1280℃的溫度下，做十分鐘的保溫處理，能讓材料達到近百分之九十六的致密度，這對于提升材料的性能來說是至關(guān)重要的。

三、微波技術(shù)在冶金工程中未來的發(fā)展

現(xiàn)如今，微波技術(shù)已被廣泛的使用在了冶金工程中，它的優(yōu)點在于能夠提升金屬的回收率、節(jié)約能源降低成本、縮短工作用時等，故而，微波技術(shù)在冶金行業(yè)中將會得到越來越多的應(yīng)用，其技術(shù)也將發(fā)展的愈加成熟。由于生產(chǎn)實際的需求，微波協(xié)調(diào)其他外場技術(shù)在行業(yè)中的運用急需得到發(fā)展。但現(xiàn)實情況下這種外場技術(shù)的協(xié)調(diào)工作技術(shù)沒有成熟的經(jīng)驗借鑒，依舊需要不斷的優(yōu)化。外場技術(shù)的聯(lián)用是冶金工程的一個重點發(fā)展方向，故而，該領(lǐng)域的從業(yè)者應(yīng)該理論與實踐并行，刻苦攻關(guān)艱苦奮斗，推動冶金行業(yè)的向前發(fā)展。

四、結(jié)語

微波技術(shù)在冶金工程的運用，實現(xiàn)了冶金技術(shù)的飛躍性發(fā)展。在我們?yōu)槿〉玫某删托牢繒r，也必須意識到，要想滿足市場的需求和技術(shù)的需要，必須要加強微波技術(shù)與其他外場技術(shù)的結(jié)合，提升技術(shù)聯(lián)合能力，共同為冶金工程發(fā)展做出貢獻。

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