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探究微波技術(shù)在冶金工程中應(yīng)用與實(shí)踐的論文
【摘 要】由于國(guó)家對(duì)制造業(yè)的重視，使得國(guó)內(nèi)的工業(yè)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)于金屬資源的需求也呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。冶金行業(yè)逐漸走出冷門，在經(jīng)濟(jì)總量中的占比逐年增加，當(dāng)然，由于市場(chǎng)的要求，冶金行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也變得越來(lái)越先進(jìn)。與此同時(shí)，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(rèn)，微波相比于傳統(tǒng)能源，顯得更加潔凈，在冶金行業(yè)運(yùn)用微波技術(shù)能夠明顯提高金屬的浸出、萃取效率，同時(shí)也省去了較多能耗，有力的推動(dòng)了冶金技術(shù)的進(jìn)步。文章重點(diǎn)介紹了微波技術(shù)的工作原理，而且對(duì)微波技術(shù)在冶金行業(yè)中的運(yùn)用進(jìn)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。
近年來(lái)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，冶金行業(yè)在此大背景下也進(jìn)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(shì)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(duì)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(yán)格意義上屬于電磁波段，其波長(zhǎng)跨度一般在一毫米到一米之間。在理論上，微波接近于無(wú)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(dú)特之處。眾所周知，傳統(tǒng)加熱是借助傳導(dǎo)的形式實(shí)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(guò)渡。微波加熱的處理區(qū)域是目標(biāo)材料的內(nèi)部空間，通過(guò)材料內(nèi)部分子間的碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱目標(biāo)，這使得微波加熱有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由微波加熱的原理決定，受熱目標(biāo)自身就成了產(chǎn)生熱量的發(fā)熱體，這樣一來(lái)的好處就是，受熱目標(biāo)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(wèn)題，微波加熱可以做到，無(wú)視單位體積形狀，而均使目標(biāo)物體均勻受熱。微波加熱使得目標(biāo)直接變成發(fā)熱體，這顯然就省去了熱傳導(dǎo)的過(guò)程，與此同時(shí)，還有著節(jié)能環(huán)保、受熱更快的優(yōu)點(diǎn)。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(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，由此消耗的能源將會(huì)更低。在低溫環(huán)境下，由于微波的作用可以實(shí)現(xiàn)殺菌保鮮的功能，因?yàn)槲⒉訜嵊脮r(shí)更短，食物中的維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將會(huì)得到最大的保留。當(dāng)然，在環(huán)保方面，微波自身根本不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，這對(duì)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(wú)處不在，主要包含微波輔助萃取、微波強(qiáng)化浸出、微波干燥、微波碳熱還原和微波燒結(jié)等應(yīng)用。
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微波技術(shù)無(wú)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(guò)萃取介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的加熱處理。故而，在進(jìn)行萃取時(shí)，其能以加熱傳質(zhì)的方式減少萃取時(shí)間，進(jìn)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(guò)度開采之后就會(huì)造成一種資源緊缺的狀況，這時(shí)部分供貨商就會(huì)濫竽充數(shù)，將一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的冶金原料提供到市場(chǎng)上，這樣一來(lái)就會(huì)加大對(duì)低質(zhì)量原料進(jìn)行處理的困難程度，如果利用傳統(tǒng)的濕法冶金工藝進(jìn)行處理，固然能夠達(dá)到一定的效果，然而浸出率實(shí)在過(guò)于低下，期間處理時(shí)間也過(guò)長(zhǎng)，這都將嚴(yán)重降低工作效率。在微波技術(shù)興起之后，研究人員就計(jì)劃利用該技術(shù)進(jìn)行相關(guān)嘗試，實(shí)驗(yàn)效果十分良好。在研究中，納庫(kù)馬爾等人在實(shí)驗(yàn)之前，對(duì)低質(zhì)量且難浸潤(rùn)的金礦采取了微波預(yù)處理，結(jié)果出來(lái)之后，對(duì)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(duì)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(guò)了百分之九十五，顯然，可以發(fā)現(xiàn)微波處理過(guò)的礦物質(zhì)浸出效果十分顯著。
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微波技術(shù)運(yùn)用最多的就是進(jìn)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(guò)輻射實(shí)現(xiàn)的，相比之下，微波干燥有著更加明顯的優(yōu)勢(shì)，微波干燥用時(shí)更短，對(duì)物品保護(hù)作用更加明顯等等。
在進(jìn)行硼酸干燥的研究時(shí)，庫(kù)薩卡等學(xué)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，目標(biāo)物體在微波作用下能很快達(dá)到一百攝氏度，再過(guò)段時(shí)間，物體溫度會(huì)急劇降低，其原因在于，其中的水分在短時(shí)間內(nèi)脫離出了物體。實(shí)驗(yàn)完成之后，觀察物體發(fā)現(xiàn)，在物理形態(tài)上與實(shí)驗(yàn)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。
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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(duì)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(shí)間內(nèi)達(dá)到很高，高溫狀態(tài)下的碳有著極強(qiáng)的還原力。微波碳熱還原技術(shù)的原理就是，通過(guò)碳吸收微波的功能來(lái)對(duì)氧化物進(jìn)行還原，它的產(chǎn)物就是之后進(jìn)行冶金所需要的原料。在進(jìn)行鐵礦石微波碳熱還原的實(shí)驗(yàn)時(shí)，斯坦迪斯等學(xué)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(wèn)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(shí)現(xiàn)了高的還原率。
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微波燒結(jié)通俗的來(lái)講就是，通過(guò)使用微波技術(shù)來(lái)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行加熱，一直到能夠?qū)崿F(xiàn)燒結(jié)的溫度，以此來(lái)促成材料的致密化。微波燒結(jié)時(shí)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(lái)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(xué)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(shí)驗(yàn)對(duì)象，參照常用的真空燒結(jié)工藝，進(jìn)行對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)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(dá)到近百分之九十六的致密度，這對(duì)于提升材料的性能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。
三、微波技術(shù)在冶金工程中未來(lái)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(diǎn)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(shí)等，故而，微波技術(shù)在冶金行業(yè)中將會(huì)得到越來(lái)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(shí)際的需求，微波協(xié)調(diào)其他外場(chǎng)技術(shù)在行業(yè)中的運(yùn)用急需得到發(fā)展。但現(xiàn)實(shí)情況下這種外場(chǎng)技術(shù)的協(xié)調(diào)工作技術(shù)沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)借鑒，依舊需要不斷的優(yōu)化。外場(chǎng)技術(shù)的聯(lián)用是冶金工程的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，故而，該領(lǐng)域的從業(yè)者應(yīng)該理論與實(shí)踐并行，刻苦攻關(guān)艱苦奮斗，推動(dòng)冶金行業(yè)的向前發(fā)展。
四、結(jié)語(yǔ)
微波技術(shù)在冶金工程的運(yùn)用，實(shí)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(shí)，也必須意識(shí)到，要想滿足市場(chǎng)的需求和技術(shù)的需要，必須要加強(qiáng)微波技術(shù)與其他外場(chǎng)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(xiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
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