刘春森

【摘  要】随着社会的不断发展与进步，各行业对金属资源量的需求越来越大。传统的冶金方法，已经难以满足人们日益增长的需求。微波技术的出现有效解决了上述问题，不仅提高了冶金的效率，同时也为金属质量的提升奠定了基础。将该技术拓展应用到冶金行业中，对行业整体成本的降低，及经济效益的提高，具有重要价值。

【关键词】微波技术;冶金工程;运用

微波是介于无线电波、红外辐射之间的电磁波，其波长为1mm～1m、频率为300MHz～300GHz，常用的微波加热频率为915MHz和2450MHz。相比于红外辐射的物质加热操作，微波加热技术受磁场环境影响较大，微波加热过程是将微波能转换为物质内能的过程。在外加电磁场的作用下，加热的物质分子会由杂乱无章状态，转变为排列有序的相邻排布，同时极化分子会随着微波场域内磁向的变化，而产生运动速率调整和旋转现象。这一旋转状态在受到其他原子的弹性散射，会将电磁能转化为热能，从而达到为某一物质加热的目标。也就是说，受热目标本身即为发热体，物质原子、分子在发热体内部进行热量交换，来为一系列化学反应创造有利环境。例如：硫铁化合物、硫化铜、氧化镍和氧化锰等物质，就能够大量吸收微波能，且在微波辐射下可以升温至300～1000度，这就有利于物质内部的金属提取、化学反应。

1冶金中使用微波加热的原理

微波技术加入冶金行业中的主要原因就是利用微波自身的热量，对物质进行加热，最终体现其良好的性能。微波指的就是一种电磁波，在磁场中，很多的物质会出现极化的现象，同时微波场的方向正在以每秒几亿次的情况在发生着变化，因此极性分子总是在用相同的的速度和频率在调整其取向，这样也能够引起极性分子的旋转。当这种旋转的行为受到微波中的院子弹性散射，以及热振动的阻碍的时候，就会引发能量的耗散，同时电磁也在逐渐转化成热能，最终引发物质温度的升高。

2微波加热在冶金技术中的优点

微波加入热在冶金技术中的优点就是微波加热能够实现最终选择性的加热，因此速度还比较快，因此还需要大量的吸收微波，但是有些位置不能夠大量的吸收微波，不能仅仅留在被照射下的高温区域。同时微波加热的热量一般情况下比较均匀，还具有加热效率非常高的特点。微波能够被加热的物质由内而外的一同加热，这一点也避免了传统加热过程中，出现冷中心的现象，因此微波的热损耗比较小，热能的利用率相对就非常高。还有一点就是微波比较干净环保，因为微波本身没有有害的气体，所以还需要具有原有的氧化反应产生气体，这样对于环保也非常有效。

3微波技术在冶金中的运用

3.1微波作为萃取辅助

微波技术在实际工作中应用有很多，微波能够穿过萃取介质，对加热物直接进行加热。因此在萃取的过程中，运用微波技术可以对萃取工作中的传质加热，继而减少萃取工作的时间，可以有效的提高萃取效率[2]。微波技术在对萃取进行辅助时，极性溶剂吸收微波的能力要更强，而且在微波条件下更容易提升溶剂活性，所以在萃取中，使用极性溶剂要优于非极性溶剂，使用极性溶剂能够和被萃取物产生更好的效果。在铂（Ⅱ）和钯（Ⅱ）络阴离子的萃取及分配行为中，可以发现在微波辐射下，分配比和饱和吸附容量得到了增大，萃取率有效提升，使用微波技术辅助萃取能够使萃取速率增大。

3.2浸出应用微波技术

随着资源的不断开采，一些低质量的冶金原料也被当作冶金原料使用，对于低质量原料的处理工作难度越来越大，使用传统的湿法冶金工艺手段能够有效对这些低质量矿石进行处理，但是浸出率低，处理时间长，影响工作效率[3]。一些学者尝试将微波技术应用于这一工作中，并取得了良好的进展。纳库马尔等人在对低质量且难浸的金矿进行了微波预处理，在对试验结果分析后发现，矿石中的总碳量降低的值接近70%，而矿物中的致密硫化物被氧化成为了结构更为稀松的氧化物。将接受微波处理后的金矿放入氰化物中浸出，金回收率在95%以上，可发现利用微波处理后的浸出效果明显。另外，丁伟安在硫化铜精矿三氯化铁浸出反应的研究中，对微波的运用也进行了探讨。在硫化铜精矿三氯化铁浸出反应实验中，在使用微波加热后，浸出的速率有明显的提高，而且物质间出现反应的时间也在缩短，表面微波技术应用于浸出中的有效性。

3.3微波应用于干燥处理

干燥处理是微波技术的最基本应用，水在微波的作用下会产生强烈的反应，水是有效吸收微波的物质。与传统通过辐射达到干燥的手段相比，微波干燥具有更多的优势，使用微波技术速度更快，更加有效的对物品起到更好的保护。库萨卡等学者在硼酸干燥实验中运用了微波技术，微波功率设定在100～700W间。在实验中，实验对象的温度在微波加热下迅速接近100℃，隨后温度迅速下降，这说明水分已经快速脱离了实验对象。实验后对实验样品进行观察，发现样品在物理形态上并没有发生变化，而且硼酸中的结晶水没有在微波加热下发生分解，微波干燥用时短应用微波技术进行干燥不但速度快，而且安全性高，能够很好的保护加热对象。

3.4微波碳热还原

碳在冶金中有着重要的作用，充当着冶金中的还原剂，可以有效的吸收微波，在微波条件下，碳可以快速升温，当碳迅速升温后其还原力得到增强。微波碳热还原技术的目的就是利用碳吸收微波的能力来还原氧化物，还原后将得到用于冶金的金属和化合物。斯坦迪斯等人在对铁矿石微波碳热还原进行研究的过程中发现，通过微波加热的方法，能够有效解决在传统加热方法中一直存在的“冷中心”技术瓶颈。在微波加热的条件下，碳热还原率迅速提升。加拿大学者也曾经进行过此类实验，通过微波技术来处理含铁废渣，在微波加热废渣的同时，加入磁铁矿和碳，加热速度得到提升的同时，还回收了废渣中的铁矿，实现了资源的再回收。

4结束语

微波技术已经被应用到了冶金行業中，与传统技术相比，在提高冶金效率、提高单位时间冶金量方面，体现出了极大的优势。但需注意的是，影响微波技术的干燥、浸出及萃取效果的因素较多。时间的长短、矿产资源的总量以及微波的功率等，均属于重要的因素。未来，冶金行业应通过实验，寻找各变量的最优解，以最大程度的提高冶金行业对微波技术的应用水平。

参考文献：

[1]刘彬，沈仙雨，陈浩.微波技术在冶金工程中的应用与实践[J].化工设计通讯，2016（42）.

[2]李晓晓.微波技术在冶金工程中的运用与实践探索[J].化工管理，2016，14（21）.