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工业微波烧结炉是一种冶金革新技术

来源: 更新日期:2018-02-13 11:22:00

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  微波加热在矿业中增效的原理微波加热在冶金中的应用是近年来发展起来的一种冶金新技术,80年代的研究表明,微波加热能够促进氧化镍、氧化钴和氧化锰矿在浸出前的预还原,能够促进硫化钼和硫化铼的焙烧或氯化。研究证明,微波加热在黑色金属和有色金属的火法冶金过程中均有很大的应用前景,几乎所有工业上使用的金属都可以用微波进行处理。微波加热被用于矿石的破碎、难选金矿的预处理、从低品位矿石和尾矿中回收金、从矿石中提取稀有金属和重金属、铁矿石和钛磁铁矿的碳热还原、工业废料的处理等等。
 
  微波加热与传统加热不同,它不需要由表及里的热传导,而是通过微波在物料内部的能量耗散来直接加热物料。根据物料性质的不同,微波可以及时而有效地在整个物料内部产生热量。
 
  1. 矿物在粉碎加工中消耗的能量占整个加工能量消耗的50~70%或者更高,一般的矿物的加工以改变矿物的物理特性达到要求。找到更有效的办法降低矿物加工过程中的能量消耗,简化材料中的物理变化就能提高整个加工的经济效益。
 
  2. 矿物颗粒的局部加热引起材料的微裂纹和脆性将导致更加高效的研磨,使用微波加热将增强这种局部加热。高能量的矿物颗粒在长时间的加热或增加热能引起相或者化学变化,这样产生更多的内部应力并改善了下一道工序。研究显示微波辐射是提高矿物粉碎的一种有效方法,因为微波增加了矿物的穿晶与沿晶断 裂。
 
  3. 微波在矿业粉碎加工中存在的潜在降低能源消耗优势,表现在改变了矿物的表面化学和推进了在更多的可控环境中形成新的冶炼方法。如果能完全应用微波技术,让每种矿物都能用微波加工将减少整个矿业的运行费用。在研磨传送过程中增加或直接用微波将很容易地高效地减少25%研磨能源费用。
 
  微波在矿业加工中的几种实际应用
 
  1.  烘干
 
  烘干是微波能应用中最简单的,也是更经济实惠的。烘干的目的就是脱水,包含脱游离水和结构水,而水是吸收微波能力最强的,并且控制温度在100℃~300℃左右即可完全烘干游离水和结构水,同时对部分吸波能力好的矿物进行了一定的加热裂解,改善了后续矿物破碎、研磨工艺。
 
  2、碳的再生
 
  微波加热的另外一种应用是活性碳的再生,典型的碳的再生在电、天然气或者其他能源的输送带上完成。直接的微波加热减少了能量消耗和碳的损失,当使用温和可控的操作系统时,碳出现突变。
 
  3、浮选
 
  微波辐射预处理能有效地改善钛铁矿的表面特性提高矿物的浮选能力。
 
  钛铁矿,即钛和铁的金属氧化物,它在2.45GHz的微波炉中具有很快的介电加热特性。研究发现2600W功率辐射时,钛铁矿块体样品在10秒内即达到180℃,1分钟后达到720℃;石英和长石则只有很小的微波加热性能,相应地在1分钟后仅能达到53℃和65℃。 在微波辐射后,钛铁矿回收增加20%以上。钛铁矿样品局部表面区域随着微波辐射,出现了有价值地变化,同时观察到新相的出现。当钛铁矿出现在空气中时出现氧化,Fe+2氧化成Fe+3,在室温时,这种氧化速度很慢,但随着温度的提高而加快。微波选择性加热特性加速了钛铁矿表面Fe的氧化,氧化增强了浮选-反应物的吸波性能,从而提高浮选速度。研究结果显示微波辐射10秒钛铁矿的回收提高10%,随着微波辐射时间的增加钛铁矿的回收增加大约64%,可到87%。通过浮选矿物表面化学特性的改善完成矿物的回收。微波辐射可减少油酸钠用量,钛铁矿浮选回收率达到60%时,油酸钠用量2×10-4摩尔;对于微波处理的钛铁矿,油酸钠用量是7×10-5摩尔,回收率达到65% 。
 
  4、煅烧
 
  微波能的应用还出现在矿业的工业化生产,特别是应用于难熔矿物及其冶炼。例如:典型的难熔含砷黄铁矿-黄铁矿金矿需要煅烧、高压、过滤来提炼金,高压和煅烧最后出现难题。利用微波的选择性吸收原理仅让矿中部分与微波起作用。这样出现有价值的能量节约,同时避免某些副产品的出现滞留在生产线。
 
  5、金的冶炼
 
  标准的烘烤是氧化黄铁矿中的铁和硫,考虑经济效益的原因,加工时利用其中的硫的氧化放出的热量。微波设备能成功地进行铁的选择性氧化,很好的分离出硫。通过控制温度在硫的燃烧点以下和控制氧含量这样直接将黄铁矿加工成赤铁矿。我们可以应用微波技术设备在液化反应床中完成了氧化。
 
  6、含砷黄铁矿金地冶炼
 
  传统煅烧含砷黄铁矿产生赤铁矿方解石,副产物是SO2和AsO3。通过控制反应条件,改变反应产物形成磁铁矿和AsS和SO2 ,这个反应应用微波提供反应条件在减少氧含量的条件下在液化床中可持续进行。
 
  7、含碳的矿物
 
  含碳的矿物中的有机碳很适合微波加工,微波加热形成CO2气体。
 
  8、黄铜矿的冶炼
 
  采用金的冶炼同样的方法微波熔融冶炼铜。通过有效地控制加热速度和氧含量,气体逸出时产生酸。研究证实微波加工能有效地氧化硫。在酸中溶解的铜的回收率超过99%。
 
  9、微波处理矿物尾渣
 
  应用微波加工的矿物尾渣料,它们包括针铁矿、方解石、石英和黄钾铁矾,其中含有与针铁矿结合的金和银,接近50%的金不能用CN滤取。微波预处理尾渣料,再采用CN滤取方解石得到很高的金的回收率,破碎针铁矿的反应副产物只有水。
 
  10、块状金属硫化物矿
 
  经对几种金属硫化物矿所作的分析研究,包括Pb和Zn结合Cu,Au,Co,Ag,几乎所有的金属硫化物已显示微波加热特性,研究证实微波加工复杂块状硫化物的选择性氧化技术是可行的。