微波技术在冶金中的应用 (1)

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1、万方数据第30卷第2期(总第118期)2011年6月湿法冶金HydrometallurgyofChinaV01．30No．2(Sum．118)June2011微波技术在冶金中的应用刘书祯1，白燕1，程艳明1，钟文2(1．江西理工大学应用科学学院，江西赣州341000)2．江西省地质调查研究院，江西南昌330000)摘要：介绍了微波加热原理及其优点，综述了微波技术在冶金过程中的应用状况，以及微波协同其他外场技术在冶金中的最新应用状况，展望了未来外场技术强化冶金过程的发展趋势与研究重点。关键词：微波；外场技术；冶金；应用中图分类号：TFl9；TN015文献标志码：A文章编号：1009—2617(

2、2011)02—009卜04随着科技的发展和学科间的交叉融合，诸如微波、超声波、激光、电磁等外场技术不断引入传统冶金过程中，产生了新的冶金方法和理论。外场技术引入冶金过程中，强化了传统冶金过程，具有高效、低耗的突出优点，应用前景非常广阔。l微波加热原理及微波加热优点微波是指波长在1mm～1ra范围内的电磁波，其相应频率在300GHz～300MHz之间。微波技术引入冶金过程中，主要是利用微波加热物质所体现出的优良性能。微波是一种电磁波。在磁场中，一些物质的分子会被极化，随着微波场方向发生每秒数以亿次的改变，极性分子总是试图以相同的速率调整其取向，引起极性分子旋转。当这种旋转行为受到原子的弹性散

3、射或晶格热振动等因素阻碍时就会引起能量耗散，电磁能转化为热能，从而引起物质温度升高。微波加热与传统加热方式相比具有明显的优点：1)微波加热能够实现选择性加热，加热速度快。大多数硫化物和一些氧化物(如MnO、NiO等)能够大量吸收微波，这些物质能在微彼辐照1～2rain后温度升至几百摄氏度甚至上千摄氏度，而有些物质(如CaO、SiO。等)却不能大量吸收微波，不能在微波辐照下被加热到很高温度。2)微波加热均匀，加热效率高。微波可对被加热物质内外一起加热，避免了传统加热产生的冷中心现象，热损耗小，热能利用率高。3)微波加热能降低化学反应温度，降低过程能耗。微波可使原子和分子发生高速振动，为化学反应

4、创造更有利的热力学条件，对化学反应具有催化作用，可使反应在更低的温度下进行，降低过程能耗。4)微波洁净、环保。微波本身不产生任何有害气体，所需净化的只有还原和氧化反应产生的气体，因而有利于环保。2微波在冶金中的应用目前，微波在冶金过程中的应用研究涉及微波强化浸出、微波辅助萃取、微波碳热还原、微波干燥、微波烧结等领域。2．1微波强化浸出随着冶金原料的日趋贫化，难处理矿、低品位矿逐渐被开采利用，采用湿法冶金工艺处理该类矿石虽更具优势，但存在浸出率低、浸出时问长等缺点。为克服上述缺点，增大矿石反应面积是常用、有效的方法之一。谷晋川等[11在用微波处理主要组分为黄铁矿的难选冶金矿时发现，微波作用于金

5、矿后，矿石产生了裂纹和孔隙。这是由于在微波辐照下，矿石中不同成分物质吸收微波的能力不同，致使不同物质升温速率不一致，不同物质的界面因此而产生热应力，当这种热应力大到一定程度时，物质界面间就出现了裂纹。此外，矿石中的黄铁矿、砷黄铁矿等吸收微波升温后会分解产生气体，使矿石出现孔隙。裂纹和孔隙的产生有利于矿物内部的金与浸出剂接触，提高了金的氰化浸出效果。金矿石中，碳和结收稿日期：2010—12—27作者简介：刘书祯(1981一)。男，江西吉水人，硕士，助教，主要从事有色冶金教学科研丁作。万方数据·92湿法冶金201t年6月构致密的硫化物会包裹微细金粒，不利于金的浸出。B．Nanthakumar等[

6、2]研究了低品位难浸金矿的微波预处理，结果表明，经微波辐照预处理后，矿石中的总碳可降低60％以上，致密硫化物则基本被氧化为结构更为疏松的氧化物。微波预处理后的矿石用氰化物浸出，金回收率可达95％以上，与不经预处理、在580℃下常规氰化浸出26h的金浸出率相当。周晓东等[31在常规和微波辐照条件下，研究了氧化铜矿的氨浸。结果表明，常规条件下，不断搅动浸出2h，铜浸出率为20．5％，而在低功率微波辐照下浸出4min，铜浸出率就达26．8％，微波对难选氧化铜矿的氨浸具有明显的催化作用。卢友中等[43对微波辅助碱分解低品位钨矿进行了研究，结果发现，常规碱分解40rain，WO。浸出率不到60％；分解

7、240min，WO。浸出率约为96％。而以微波辅助加热，即使在减少碱用量30％和不添加添加剂情况下，分解40min，WO。浸出率即可达96％。2．2微波辅助萃取微波可以穿透萃取介质，直接加热物料，所以微波辅助萃取可强化传统萃取过程中的传质、传热，缩短萃取时间，提高萃取效率。高云涛等[53在微波辅助聚乙二醇一硫酸铵双水相体系中研究了微波辐照条件下铂(II)和钯(11)络阴离子的萃取及分配行为。结果发现，微波辐照