摘 要：隨著我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展，和社會對于金屬資源的需要。冶金行業(yè)在經(jīng)濟中的地位得到不斷提升，社會對冶金行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的要求也在提高。另外，微波技術(shù)在工業(yè)和人們生活中得到了普及，微波是一種清潔干凈的能源，將微波技術(shù)應用到冶金工程中可以提升金屬的浸出、萃取效率，并節(jié)約更多資源，必定能夠使冶金技術(shù)得到提升。該文將對微波技術(shù)的工作原理進行簡要敘述，并分析當下微波技術(shù)在冶金工程中的應用，最后將會對微波技術(shù)在冶金工程中未來的發(fā)展進行展望。

　　關(guān)鍵詞：微波技術(shù) 冶金工程 技術(shù)發(fā)展 浸出 萃取

　　在科技的支持下，冶金行業(yè)得到發(fā)展，同時冶金企業(yè)也在不斷提升技術(shù)用以增加產(chǎn)量降低生產(chǎn)成本。微波技術(shù)出現(xiàn)后，得到廣泛應用。現(xiàn)今微波技術(shù)在冶金領域得到廣泛應用，尤其在萃取、浸出等工序中有著良好的效果。

　　1 微波技術(shù)的工作原理

　　微波是一個十分特殊的電磁波段，微波波長在1mm至1m之間，微波相應頻率在300GHz至300MHz之間，其中民用的微波頻率只有915MHz和2450MHz兩個頻率，微波雖然存在于無線電波和紅外輻射之間，但是在產(chǎn)生方式、傳播途徑以及應用上都與二者有所不同。微波加熱的工作原理如下，在磁場環(huán)境中，一些物質(zhì)的分子會發(fā)生極化，分子將會隨著微波場方向發(fā)生改變，在運動過程中極性分子會試圖對自身速率進行調(diào)整，進而引起極性分子旋轉(zhuǎn)。原子彈性散射會阻礙極性分子旋轉(zhuǎn)，并導致能量耗散，將電磁能直接轉(zhuǎn)化為熱能，實現(xiàn)對物質(zhì)加熱升溫的目的[1]。

　　微波加熱有其明顯的特點，與傳統(tǒng)加熱方式有很大不同。傳統(tǒng)加熱方式是傳導式的加熱，是一種通過外部熱源由表面到內(nèi)部的加熱方式。微波加熱是從對象材料內(nèi)部進行，通過對象內(nèi)部耗散來對目標進行加熱，微波加熱方式與傳統(tǒng)方式相比也有其明顯的優(yōu)勢。微波加熱的方法是使受熱目標本身成為發(fā)熱體，這樣能夠使受熱目標在加熱的過程中做到受熱均勻，避免了傳統(tǒng)加熱方式中存在的冷中心問題，無論受熱物體的形狀如何，都可以做到均勻受熱。由于受熱目標直接成為發(fā)熱體，所有在微波加熱的過程中，不需要經(jīng)歷熱傳導的過程，而且可以減少能耗提升受熱速度。在微波的作用下，物質(zhì)的原子和分子會發(fā)生高速振動，從而為化學反應建立更為有利的環(huán)境，進而降低能耗。微波加熱可以在較低溫度下完成殺菌保鮮的任務，微波加熱快，對食物內(nèi)維生素等物質(zhì)活性能夠做到最大程度的保留，而且微波本身不會產(chǎn)生廢渣、廢氣等有害物質(zhì)，更利于環(huán)境保護。

　　2 微波技術(shù)在冶金中的應用

　　微波技術(shù)在當今的冶金中應用廣泛，主要包含微波輔助萃取、微波強化浸出、微波干燥、微波碳熱還原和微波燒結(jié)等應用。

　　2.1 微波作為萃取輔助

　　微波技術(shù)在實際工作中應用有很多，微波能夠穿過萃取介質(zhì)，對加熱物直接進行加熱。因此在萃取的過程中，運用微波技術(shù)可以對萃取工作中的傳質(zhì)加熱，繼而減少萃取工作的時間，可以有效的提高萃取效率[2]。微波技術(shù)在對萃取進行輔助時，極性溶劑吸收微波的能力要更強，而且在微波條件下更容易提升溶劑活性，所以在萃取中，使用極性溶劑要優(yōu)于非極性溶劑，使用極性溶劑能夠和被萃取物產(chǎn)生更好的效果。在鉑(Ⅱ)和鈀(Ⅱ)絡陰離子的萃取及分配行為中，可以發(fā)現(xiàn)在微波輻射下，分配比和飽和吸附容量得到了增大，萃取率有效提升，使用微波技術(shù)輔助萃取能夠使萃取速率增大。

　　2.2 浸出應用微波技術(shù)

　　隨著資源的不斷開采，一些低質(zhì)量的冶金原料也被當作冶金原料使用，對于低質(zhì)量原料的處理工作難度越來越大，使用傳統(tǒng)的濕法冶金工藝手段能夠有效對這些低質(zhì)量礦石進行處理，但是浸出率低，處理時間長，影響工作效率[3]。一些學者嘗試將微波技術(shù)應用于這一工作中，并取得了良好的進展。納庫馬爾等人在對低質(zhì)量且難浸的金礦進行了微波預處理，在對試驗結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，礦石中的總碳量降低的值接近70%，而礦物中的致密硫化物被氧化成為了結(jié)構(gòu)更為稀松的氧化物。將接受微波處理后的金礦放入氰化物中浸出，金回收率在95%以上，可發(fā)現(xiàn)利用微波處理后的浸出效果明顯。另外，丁偉安在硫化銅精礦三氯化鐵浸出反應的研究中，對微波的運用也進行了探討。在硫化銅精礦三氯化鐵浸出反應實驗中，在使用微波加熱后，浸出的速率有明顯的提高，而且物質(zhì)間出現(xiàn)反應的時間也在縮短，表面微波技術(shù)應用于浸出中的有效性。

　　2.3 微波應用于干燥處理

　　干燥處理是微波技術(shù)的最基本應用，水在微波的作用下會產(chǎn)生強烈的反應，水是有效吸收微波的物質(zhì)。與傳統(tǒng)通過輻射達到干燥的手段相比，微波干燥具有更多的優(yōu)勢，使用微波技術(shù)速度更快，更加有效的對物品起到更好的保護[4]。

　　庫薩卡等學者在硼酸干燥實驗中運用了微波技術(shù)，微波功率設定在100～700W間。在實驗中，實驗對象的溫度在微波加熱下迅速接近100℃，隨后溫度迅速下降，這說明水分已經(jīng)快速脫離了實驗對象。實驗后對實驗樣品進行觀察，發(fā)現(xiàn)樣品在物理形態(tài)上并沒有發(fā)生變化，而且硼酸中的結(jié)晶水沒有在微波加熱下發(fā)生分解，微波干燥用時短應用微波技術(shù)進行干燥不但速度快，而且安全性高，能夠很好的保護加熱對象。

　　2.4 微波碳熱還原

　　碳在冶金中有著重要的作用，充當著冶金中的還原劑，可以有效的吸收微波，在微波條件下，碳可以快速升溫，當碳迅速升溫后其還原力得到增強。微波碳熱還原技術(shù)的目的就是利用碳吸收微波的能力來還原氧化物，還原后將得到用于冶金的金屬和化合物。

　　斯坦迪斯等人在對鐵礦石微波碳熱還原進行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，通過微波加熱的方法，能夠有效解決在傳統(tǒng)加熱方法中一直存在的“冷中心”技術(shù)瓶頸。在微波加熱的條件下，碳熱還原率迅速提升。加拿大學者也曾經(jīng)進行過此類實驗，通過微波技術(shù)來處理含鐵廢渣，在微波加熱廢渣的同時，加入磁鐵礦和碳，加熱速度得到提升的同時，還回收了廢渣中的鐵礦，實現(xiàn)了資源的再回收[5]。

　　2.5 微波燒結(jié)

　　微波燒結(jié)是利用微波技術(shù)對材料進行加熱，并提升至燒結(jié)溫度實現(xiàn)材料的致密化。在進行微波燒結(jié)的過程中，升溫速度快，但是在材料內(nèi)部溫度始終保持均勻，材料晶粒會受到抑制，材料質(zhì)量會提升。

　　羅春峰等人對微波燒結(jié)進行研究，以粉末冶金鐵基材料的燒結(jié)工藝與性能為研究主體，并和傳統(tǒng)的真空燒結(jié)工藝進行對比。對實驗結(jié)果進行分析后得出的結(jié)果表明，通過微波燒結(jié)，使粉末冶金鐵基材料在1280℃的溫度下保溫10min，能夠使材料達到95.8%的相對密度，進而增強了材料的硬度和抗拉強度。

　　3 微波技術(shù)在冶金工程中未來的發(fā)展

　　微波技術(shù)在冶金工程中的應用領域已經(jīng)越來越多，使用微波技術(shù)能夠提升金屬的回收率、降低冶金技術(shù)的能耗、減少工作時間等，微波技術(shù)在冶金行業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景。微波技術(shù)在冶金中的應用愈加成熟，但是隨著生產(chǎn)需要，微波協(xié)調(diào)其他外場技術(shù)在冶金中的應用必須得到發(fā)展。如超聲波技術(shù)能夠通過空化反應將懸浮在溶液上的團聚顆粒進行粉碎，使水溶液吸收微波性能提升。但是類似于這種外場技術(shù)的聯(lián)合工作技術(shù)尚不成熟，仍然需要進行完善和增加。外場技術(shù)的聯(lián)用符合冶金行業(yè)發(fā)展需要，是冶金行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，因此，廣大冶金行業(yè)研究者和工作者，應在實踐中刻苦攻關(guān)，實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。

　　4 結(jié)語

　　微波技術(shù)在冶金工程中得到良好的發(fā)展，對冶金技術(shù)有著巨大的幫助。但是相關(guān)研究者和從業(yè)人員也應該認識到，為了適應為了發(fā)展需要，必須要加強微波技術(shù)與其他外場技術(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。

　　參考文獻

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　　[2] 鄭凱，趙平源.微波技術(shù)在冶金中的應用[J].廣東化工，2014(8)：75-76，72.

　　[3] 石鑫越.微波碳熱還原轉(zhuǎn)爐渣脫磷動力學研究[D].石家莊：河北聯(lián)合大學，2013.

　　[4] 馬彥鋒，陳向陽，陳永明.微波輔助浸釩工藝實驗研究[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2013(3)：452-456.

　　[5] 陳建.微波加熱預處理鉻鐵礦工藝研究[D].昆明：昆明理工大學，2013.