微波技术在冶金工程中的运用初探

摘要：微波技术在冶金工程中得到良好的发展，对冶金技术有着巨大的帮助。但是相关研究者和从业人员也应该认识到，为了适应为了发展需要，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。

关键词：微波技术;冶金工程;运用分析

微波技术，作为一门上世纪初发展起来的新技术，在众多行业领域中都得到了认可。在冶金工程中，更是少不了微波技术的应用，由于微波技术具有选择性加热、均匀加热、内部加热、快速加热等特性，对于矿物浸出、微波煅烧、微波烧结、微波干燥等有非常显著的作用，因而受到冶金工程的重视。

一、微波技术的工作原理

微波是一个十分特殊的电磁波段，微波波长在1mm至1m之间，微波相应频率在300GHz至300MHz之间，其中民用的微波频率只有915MHz和2450MHz两个频率，微波虽然存在于无线电波和红外辐射之间，但是在产生方式、传播途径以及应用上都与二者有所不同。微波加热的工作原理如下，在磁场环境中，一些物质的分子会发生极化，分子将会随着微波场方向发生改变，在运动过程中极性分子会试图对自身速率进行调整，进而引起极性分子旋转。原子弹性散射会阻碍极性分子旋转，并导致能量耗散，将电磁能直接转化为热能，实现对物质加热升温的目的。

微波加热有其明显的特点，与传统加热方式有很大不同。传统加热方式是传导式的加热，是一种通过外部热源由表面到内部的加热方式。微波加热是从对象材料内部进行，通过对象内部耗散来对目标进行加热，微波加热方式与传统方式相比也有其明显的优势。微波加热的方法是使受热目标本身成为发热体，这样能够使受热目标在加热的过程中做到受热均匀，避免了传统加热方式中存在的冷中心问题，无论受热物体的形状如何，都可以做到均匀受热。由于受热目标直接成为发热体，所有在微波加热的过程中，不需要经历热传导的过程，而且可以减少能耗提升受热速度。在微波的作用下，物质的原子和分子会发生高速振动，从而为化学反应建立更为有利的环境，进而降低能耗。微波加热可以在较低温度下完成杀菌保鲜的任务，微波加热快，对食物内维生素等物质活性能够做到最大程度的保留，而且微波本身不会产生废渣、废气等有害物质，更利于环境保护。

二、微波技术在冶金中的应用

微波技术在当今的冶金中应用广泛，主要包含微波辅助萃取、微波强化浸出、微波干燥、微波碳热还原和微波烧结等应用。

2.1 微波萃取

萃取为微波技术在冶金工程中应用方式的一种。微波场中，离子可以定向的方式流动，产生离子电流，进而释放热量。在此过程中，分子极性的大小，是决定热能释放量的主要因素，两者呈正相关。强化该过程，是增强热量，缩短萃取时间，提高萃取效率的主要手段。传统的冶金萃取过程中，能量向萃取剂传递的过程，具有无规则性，相对散乱，因此萃取效果较差。将微波技术代替传统技术应用到萃取过程中，能够通过里外同时加热的途径，实现选择性的加热。将热量集中至某一区域，增强热量，以达到萃取的目的。萃取剂、萃取温度及时间，是影响微波萃取应用效果的主要指标：（1）萃取剂：部分溶液无极性，采用微波无法实现内部加热。因此所选择的萃取剂，必须具有极性。部分溶剂萃取残留过多，容易对后续的分析产生干扰。对该问题加以控制通常较为关键。（2）萃取温度与时间：将萃取的温度控制在萃取剂的沸点以下，将萃取时间控制在10--15min之内，能够有效提高萃取率。冶金行业应根据该特点，采用微波技术完成萃取的过程。

2.2微波技术在冶金工程中的浸出

由于冶金原料的质量有高有低，所以相应的冶金原料处理方式会存在差异。对于低质量的冶金原料，通常采用湿法冶金工艺手段进行处理。虽然可达到处理的目的，但是这种方式处理的浸出率不尽如人意。加之处理所用的时间过长，因此难以保证工作效率。将微波技术应用于处理低质量的冶金原料中，矿石中的总碳量降低的值能够达到预期目标，且矿物中的致密硫化物被氧化可成为氧化物（结构更为稀松）。金矿（接受微波处理后）在氰化物中浸出，金回收率非常高，至少可达到9 5%。由此可见，微波技术应用于此，效果显著。

2.3 微波干燥

微波技术最基本的应用作用就是干燥，因为在微波的作用下，水能够发生强烈的反应，将微波吸收。传统的干燥方法就是应用辐射，干燥的速度比较慢。微波技术的应用使干燥的速率有了显著地提升，还能夠保持被干燥物品的完整性。

比如，相关研究学者进行的硼酸干燥实验，该实验应用了微波技术进行干燥，将微波的功率设定在一定的范围内，在进行实验的时候，实验物品会在微波的作用下温度迅速上升，然后再迅速下降，这就表明水分成功脱离;在实验结束之后，观察实验物品发现，从物理形态角度而言，实验物品没有出现变化，与此同时，硼酸中存在的结晶水也没有在微波的作用下发生分解。由此可以看出，微波技术在冶金工程干燥中的应用，能够有效提高干燥的效率，保护干燥物品，还具有较高的安全性。

2.4微波技术在冶金工程中的碳热还原

由于碳在微波条件下可快速升温，因此，碳在冶金中充当着冶金中的还原剂，是效吸收微波的重要物质。微波碳热还原技术，主要的作用就是还原氧化物（利用碳吸收微波的能力），将其用于冶金的金属和化合物中。一直以来，所应用的传统加热方法中一直存在“冷中心”技术问题，而微波加热可避免这方面的问题。除此之外，将微波技术应用于含铁废渣的处理方面，若将磁铁矿和碳加入其中，不仅会提升加热速度，而且还能够回收废渣中的铁矿。

结语

通过阅读以上行文，我们可以了解到微波技术因微波具有环保的特点而在各行各业中得到大力推广，因此，微波技术在冶金工程中应用广泛。但是微波技术的能力转化效率不高，如何利用现有技术提高微波能量的转化率，是当下微波技术实现大规模广泛使用的难点，也是未来科研事业需要攻克的重点。

参考文献

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作者简介：张凯旋（1997.9.28-），汉族，籍贯：山西省大同市灵丘县史庄乡韩坪村，冶金工程