微波化学与技术讲义-5(冶金中的应用)-1.ppt

微波技术在冶金中的应用 彭忠东 Email:pengzhd@263.net Tel1.绪论2.微波技术3.微波技术在冶金中的应用3.1.微波在矿物浸出中的应用3.2. 微波加热碳热还原3.3.矿物的微波加热分解3.4.冶金中的微波加热干燥3.5.粉末冶金中的微波烧结3.6.微波协同其他外场技术在冶金中的应用3.7.冶金中的微波技术展望 国家自然科学基金委在其目录中专门列出了几种冶金新技术：等离子体技术、微波技术、电子束技术、激光技术、电磁冶金技术 2.微波技术 微波的概念及波段划分 电磁波波段划分 微波波段 微波波段划分 特别是对于复杂包裹体矿物,传统浸取方法中矿物加热浸出一定时间后,浸出反应产生的较致密物质会包裹未反应矿核,使浸出反应受阻,而采用微波强化浸出,使矿粒间产生热应力裂纹和孔隙或与添加物反应,不断更新反应界面,将有助于改善浸出效果。 大多数金属矿物在自然界中都是以硫化物的形态存在的，提取金属时的处理方法主要是火法焙烧浸出工艺流程。但火法不可避免地会产生二氧化硫，造成环境的污染。而采用微波加热浸出，可以很好地解决这个问题。 ①微波辐射系内部加热，避免了传统加热中固相的“冷中心”现象； ②微波加热易使微粒破裂，暴露出新鲜表面，增加了反应界面，有利于液固反应； ③微波辐射加热较传统加热方式铅溶解速率快，锌浸出率高，为铅和锌的湿法冶炼提供了新的途径。 Weian、丁伟安等将微波用于硫化铜精矿的FeCl3--HCl浸出，直接用微波浸出矿浆加热不同时间，微波加热40～45min后的浸出率达99％，而常规加热则需2h才能获得相同的指标。 通过实验得到以下结论： （1）微波加热能加速铜的溶解，克服浸出过程中元素硫在矿物表面聚积的不利影响； （2）认为浸出属于多相反应，在微波作用下，硫化铜精矿颗粒局部加热。与周围的脉石或产物层产生热效应并产生裂纹，增加了浸出反应的有效界面，并且使矿粒周围的流体产生强热对流，使流体传质速率加快，因而微波加热授出速率比传统加热浸出率快。 谷晋川等对含砷、硫、碳的难选冶金精矿行了微波预处理工艺的研究。该金矿含有黄铁矿、斜方砷铁矿、毒砂、石墨及非晶质碳等影响金浸出的矿物。由于微波能可选择性分解黄铁矿和砷黄铁矿等难选冶矿物，使金铜与硫、砷一起从矿物基质中分离出来，再用常规氰化法提取金。当采用不同的预处理方法处理后，氰化浸出效果列于下表。 Antonucci等对黄铜矿精矿与硫酸膏状混合进行了微波加热实验室试验(频率为2450MHz)和半工业试验(频率为915MHz)，然后在pH l.6下用60℃水浸。试验结果表明，在高的H2SO4用量条件下能够获得高的铜浸出率，在H2SO4用量为1.8kg／k滞矿用量下，用微波助浸能够获得大于96％的铜浸出率，浸出过程产生元素硫和硫酸铜。 苏永庆等则研究了微波场中硫酸浸出黄铜矿的动力学，结果表明，微波加热提高了铜浸出速率和浸出率，其浸出率和浸出速率受氧化剂MnO2的含量和黄铜矿粉均匀粒度影响。 钛铁矿的浸出 彭金辉等研究了微波场中硫酸浸出钛铁矿的行为，试验结果表明，微波加热钛的浸出速率比常规加热的浸出速率快得多。 Kelly进行了微波作热源还原钛铁矿的研究，微波能快速有效地作用于矿物。 周晓东等应用微渡辐照一盐酸浸出制备酸溶性富钛渣和高钛渣，探讨了将微波技术用于钛铁矿冶金的可行性，钛铁矿精矿用微波辐照一盐酸浸出法能制备硫酸法生产钛的原料，具有方法新、能耗低、工艺简单等特点。 3.1.3. 微波促进浸矿细菌的生长强化浸矿 微波加热是全面的加热，是材料在微波交变电场介质中由介质损耗而引起的体加热，是靠点介质的偶极子转向极化和界面转化来实现的。水是极性分子，具有永久性偶极矩，在交变电场中能发生偶极迟豫，在体系内部直接引起微波能的损耗。水分子互相碰撞，导致分子化学键的破坏或改变水分子的原结构形式，引起水分子结构变化，如由水的大分子变为小分子，致使不能形成水合物，这样游离的三价铁数目会更多，有利于提高浸出。 另外，电磁辐射的微波也具有相应的磁场，能引起溶液界面压力差，促进氧气在水中的溶解，从而促进了细菌的生长。 3.1.4. 氧化亚铁硫杆菌的微波诱变及对低品位黄铜矿的生物浸出 微波诱变氧化亚铁硫杆菌育种作用机理可缘于以下几个方面： （1）遗传的变异。由于微波的电磁波效应使微生物的遗传物质DNA和RNA化学结构发生改变。 （2）酶的变化。微波的穿透效应使细胞壁因内外的水分子的剧烈转动而引起其通透性变化，使胞内酶更容易分泌出来，同时微波引起的