微波技术在冶金工程中的应用与实践

杨学强

【摘 要】由于国家对制造业的重视，使得国内的工业技术得到了长足的发展，市场上对于金属资源的需求也呈现大幅增长的趋势。冶金行业逐渐走出冷门，在经济总量中的占比逐年增加，当然，由于市场的要求，冶金行业生产技术也变得越来越先进。与此同时，人们日常生活的方方面面都可以看见微波技术的身影，首先，不可否认，微波相比于传统能源，显得更加洁净，在冶金行业运用微波技术能够明显提高金属的浸出、萃取效率，同时也省去了较多能耗，有力的推动了冶金技术的进步。文章重点介绍了微波技术的工作原理，而且对微波技术在冶金行业中的运用进行了分析，最后展望了微波技术在冶金工程中的发展前景。

【关键词】微波技术；冶金工程；技术发展；浸出；萃取

近年来科学技术迅猛发展，冶金行业在此大背景下也进步了很多，从事冶金工作的公司均在思考，如何以技术的优势降低成本、提高效率。微波技术自诞生之初，便受到了极大地关注。发展至今，微波技术基本已经渗透到了冶金行业的方方面面，特别是对于萃取、浸出等工序，成效斐然。

一、微波技术的工作原理

微波严格意义上属于电磁波段，其波长跨度一般在一毫米到一米之间。在理论上，微波接近于无线电波和红外辐射，然而不管是在生产形式，还是传播途径与应用上，微波都与前两者不同。和一般的加热方式不同，微波加热有着其独特之处。众所周知，传统加热是借助传导的形式实现的，它是一种高温向低温的热传递，外部热源由表面逐步向内部过渡。微波加热的处理区域是目标材料的内部空间，通过材料内部分子间的碰撞来实现加热目标，这使得微波加热有着独特的优势。由微波加热的原理决定，受热目标自身就成了产生热量的发热体，这样一来的好处就是，受热目标能够受热均匀，这就巧妙的避开了传统加热模式中的诸多固有问题，微波加热可以做到，无视单位体积形状，而均使目标物体均匀受热。微波加热使得目标直接变成发热体，这显然就省去了热传导的过程，与此同时，还有着节能环保、受热更快的优点。在微观方面，由于微波的作用，材料内的原子和分子将处于极度活跃的状态，这将更加有利于化学反应的进行，由此消耗的能源将会更低。在低温环境下，由于微波的作用可以实现杀菌保鲜的功能，因为微波加热用时更短，食物中的维生素等营养物质将会得到最大的保留。当然，在环保方面，微波自身根本不会产生有害物质，这对于环境而言是十分有益的。

二、微波技术在冶金中的应用

在冶金行业中，微波技术的身影无处不在，主要包含微波輔助萃取、微波强化浸出、微波干燥、微波碳热还原和微波烧结等应用。

（一）微波作为萃取辅助

微波技术无论在工业还是在生活中都应用的十分广泛，其能够直接透过萃取介质，实现对目标物质的加热处理。故而，在进行萃取时，其能以加热传质的方式减少萃取时间，进而提升萃取效率。

（二）浸出应用微波技术

由于资源的总量毕竟是有限的，过度开采之后就会造成一种资源紧缺的状况，这时部分供货商就会滥竽充数，将一些不符合标准的冶金原料提供到市场上，这样一来就会加大对低质量原料进行处理的困难程度，如果利用传统的湿法冶金工艺进行处理，固然能够达到一定的效果，然而浸出率实在过于低下，期间处理时间也过长，这都将严重降低工作效率。在微波技术兴起之后，研究人员就计划利用该技术进行相关尝试，实验效果十分良好。在研究中，纳库马尔等人在实验之前，对低质量且难浸润的金矿采取了微波预处理，结果出来之后，对其分析可以发现，矿物中的含碳量降低了百分之七十，其中的致密硫化物发生氧化作用，变成了相对稀疏的氧化物。将被微波处理的矿物质置于氰化物中浸出，金的回收率超过了百分之九十五，显然，可以发现微波处理过的矿物质浸出效果十分显著。

（三）微波应用于干燥处理

微波技术运用最多的就是进行干燥处理，由于水的特殊结构使得其在微波作用下，能够出现剧烈的反应，中水含有能够吸收微波的物质。我们知道，传统的干燥手段是通过辐射实现的，相比之下，微波干燥有着更加明显的优势，微波干燥用时更短，对物品保护作用更加明显等等。

在进行硼酸干燥的研究时，库萨卡等学者优先采用了微波技术，据介绍，其使用的微波功率在一百到七百瓦之间。在实验过程中，目标物体在微波作用下能很快达到一百摄氏度，再过段时间，物体温度会急剧降低，其原因在于，其中的水分在短时间内脱离出了物体。实验完成之后，观察物体发现，在物理形态上与实验前完全一致，并且硼酸内的结晶水即使在微波作用下也没有分解。

（四）微波碳热还原

了解冶金行业的人都知道，碳在冶金中有着不可替代的作用，它是冶金中的还原剂，对微波有着良好的吸收作用，在微波的作用下，碳的温度能在短时间内达到很高，高温状态下的碳有着极强的还原力。微波碳热还原技术的原理就是，通过碳吸收微波的功能来对氧化物进行还原，它的产物就是之后进行冶金所需要的原料。在进行铁矿石微波碳热还原的实验时，斯坦迪斯等学者发现，利用微波加热能解决传统加热中的一些固有问题，最典型的就是“冷中心”技术难题。微波加热得到了高温碳，高温碳实现了高的还原率。

（五）微波烧结

微波烧结通俗的来讲就是，通过使用微波技术来对目标物质进行加热，一直到能够实现烧结的温度，以此来促成材料的致密化。微波烧结时的温升很快，然而，材料内部却一直保持着均匀的温度，微观上来看，由于材料晶粒受到了抑制，使得材料质量得到了提升。

罗春峰等学者一直从事着微波烧结的技术研究，他们将粉末冶金铁基材料的烧结工艺与性能作为实验对象，参照常用的真空烧结工艺，进行对比研究。实验表明，在微波烧结工艺中，材料在1280℃的温度下，做十分钟的保温处理，能让材料达到近百分之九十六的致密度，这对于提升材料的性能来说是至关重要的。

三、微波技术在冶金工程中未来的发展

现如今，微波技术已被广泛的使用在了冶金工程中，它的优点在于能够提升金属的回收率、节约能源降低成本、缩短工作用时等，故而，微波技术在冶金行业中将会得到越来越多的应用，其技术也将发展的愈加成熟。由于生产实际的需求，微波协调其他外场技术在行业中的运用急需得到发展。但现实情况下这种外场技术的协调工作技术没有成熟的经验借鉴，依旧需要不断的优化。外场技术的联用是冶金工程的一个重点发展方向，故而，该领域的从业者应该理论与实践并行，刻苦攻关艰苦奋斗，推动冶金行业的向前发展。

四、结语

微波技术在冶金工程的运用，实现了冶金技术的飞跃性发展。在我们为取得的成就欣慰时，也必须意识到，要想满足市场的需求和技术的需要，必须要加强微波技术与其他外场技术的结合，提升技术联合能力，共同为冶金工程发展做出贡献。

【参考文献】

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