微波技术在冶金工程中的运用与实践探索

刘澈 华建社

摘要：近年来，经济的发展扩大了社会各界对金属资源的需求，诸如发展航天事业需要使用金属制造精密仪器，发展汽车制造业需要使用金属制造包括发动机、外壳在内的各种零部件等，这些行业的发展需求都迫切要求冶金行业提高冶金效率。而微波技术作为一种新的技术，虽然在冶金行业中得到了大规模的使用，但是仍然处于探索阶段，该技术在冶金工程中的更多使用前景有待被开发。本文主要立足于冶金工程，对微波技术在该领域内的应用与实践进行简要探讨。

关键词：微波技术；冶金工程；运用与实践

当下，微波技术已经深入到了大众生活的方方面面，如加热或烹调食物、网络通信、稳定照明等等。微波技术之所以能够得到大规模的使用，是因为该技术具有无污染的特点。除此之外，对于冶金行业来讲，微波技术的使用能够降低能耗、减少资源的浪费。因此，为了使冶金行业能够满足社会各界对于金属产量的需求，对微波技术在冶金工程中的运用与实践进行探索就显得意义非凡。

一、简要介绍微波技术

二十世纪初期，微波技术就已经被发现，并逐渐深入到各个领域中，对这些领域的发展产生了深远影响。微波其实是一种电磁，波长跨度极其微小，有人把微波比作成无线电波或红外辐射，但是实际上介于无线电波与红外辐射之间的才是微波。从来源上讲，上述三者之间存在着明显的差异，应用上也有所不同。微波主要是应用于加热方面。在使用微波进行加热时，能够产生磁场，改变物质分子的运动状态，其中的一些极性分子会在磁场的作用下产生自身旋转，一旦这些极性分子的旋转过程被阻碍，就会产生能量之间的转化，这些能量最终会转化成热能，进而使物体的温度升高。【1】从本质上来讲，传统的加热方式是使用可燃物等从外界直接对物体进行加热，而微波技术则是直接改变物质分子的运动状态，从内部对物体进行加热。后者的加热效率更高，在冶金行业也更受青睐。但是微波技术在物体加热方面也不是万能的，凡是不吸收微波的物质等不能利用这种方式来实现使这些物质升温的目的。但是微波的这种缺点，也成为了其在冶金行业中可进行选择性加热的优势。在冶金工程中使用微波技术进行加热，可以实现节能降耗的目的，这种新型的加热方式可以实现被加热物体整体稳定升温。物质与物质之间进行化学反应也是冶金行业经常会出现的一种现象。微波技术可以加速分子的运动，分子与分子之间的碰撞频率变高就促进了反应的快速进行【2】。微波技术的这种特点，可以使一些需要高温甚至超高温加热才能进行的化学反应在常温状态下就能进行。在大力提倡环保的时代，微波技术在各行各业中的使用都不会产生某些对大气有危害的气体，因此，该技术拥有广阔的发展前景。

二、微波技术在冶金工程中的应用与实践

2.1微波技术在冶金工程萃取中的使用

在冶金行业中，从混合物中提取某种物质经常发生。此时微波技术的作用就能够显现出来。微波与光类似，都具有较强的穿透性。因此微波能够在加快萃取的过程中，穿透反应原料并实现原料的升温，加快萃取进程。众所周知，萃取的溶剂分为两种，实验证明，微波更容易被极性溶剂吸收，其活性明显被提高，这就缩短了萃取时间，并且该种有待萃取的物质的获得率更高。

2.2微波技术在冶金工程浸出中的使用

湿法冶金是处理低品位矿和难处理矿的常用方法，但是这种方法花费的时间较长，效果也不太理想。众所周知，增加物体的表面积是大众在日常生活中制作腌菜的常用方法，这种方法在冶金领域中也同样适用。矿石在使用微波技术照射之后，这些矿石就会出现微小的缝隙，这种方法尤其适用于黄铁矿的处理【3】。这是因为黄铁矿中的物质在使用微波技术的处理过程中，不同的物质升温的快慢会有所差异，当这些差异较大时，在气体的作用下这些矿石的表面就会产生裂缝。实践证明，氰化物在使用传统方法浸出时，需要花费长达三十个小时的时间，且在此过程中需要进行将近六百摄氏度的高温处理。而使用微波技术浸出氰化物时，短短的四分钟就能达到和传统方法同样的浸出效果。这是因为微波技术在各大矿藏中浸出氰化物的过程中能够起到催化作用，达到缩短时间、提高产量的目的。

2.3微波技术在冶金工程干燥中的使用

在冶金行业中，采用适当的方式对反应物与生成物进行干燥在提取物质方面具有十分重要的意義。传统的干燥方式在干燥物质时，往往需要花费较长的时间，且干燥效果不太理想，经常出现外干内湿的情况。某些物质会在加热的过程中，导致产量与质量的降低。而微波技术在金属干燥的过程中会有效规避这些缺点。研究人员在使用微波与普通的干燥方式处理同等质量的硼酸样品。前者能够使样品在短时间内快速均匀升温，使其中蕴含的水分脱离。后者干燥时间相对较长，且不同位置的样品的温度高低不等。使用前者干燥得到的硼酸晶体纯度较高，这是后者所达不到的。

2.4微波技术在冶金工程脱硫中的使用

含有硫的物质在燃烧后会产生一氧化硫、二氧化硫等有毒气体，这些气体会对大气造成一定的破坏，酸雨的形成就会因为含硫气体的存在。因此对物质进行脱硫处理势在必行。众所周知，煤炭中含硫量较高，当下各个企业都在采用各种方法对煤炭进行脱硫处理，但是花费的成本较高，效果也不太理想。在碱性环境中，煤炭中的有机硫能够转化成为盐类物质；而要想除去无机硫，则需要经过包括氧化在内的多个步骤才能实现。研究人员在同等状况下分别使用传统的脱硫方法和微波技术对同等质量的煤炭进行处理发现，后者在一分钟的时间内就能将百分之五十五的硫转化成其他物质，这是传统方法在相同时间内所达不到的。最终利用微波的电磁原理对硫进行分离。

2.5微波技术在冶金工程碳热还原中的使用

在冶金工程中，一些有色金属往往需要通过氧化还原才能够从原材料中提取出来。在这类反应中，碳是最常用的且使用范围最广还原剂。在冶金工程中，金属单质往往从其氧化物中还原而来。大部分金属氧化物对微波磁场的反应十分敏感，碳也是如此。在碳热还原中使用微波技术能够增加分子的运动速度，加快反应的进行。碳作为辅助物质，能够在微波的作用下实现内外温度同步变化，使还原剂碳能够最大限度地发挥作用。与此同时，微波技术对于所有参与反应的原材料都具有升温的作用，使这类反应避免了冷中心问题的出现。实践证明，微波技术能够在十分钟内完成以碳和石灰粉作为还原剂的化学反应，而在相同的时间内，没有施以微波技术的化学反应在进行了一个小时时，才被还原百分之六十。从中可以看到，在冶金工程中使用微波技术的优势【2】。

结束语

通过阅读以上行文，我们可以了解到微波技术因微波具有环保的特点而在各行各业中得到大力推广，因此，微波技术在冶金工程中应用广泛。但是微波技术的能力转化效率不高，如何利用现有技术提高微波能量的转化率，是当下微波技术实现大规模广泛使用的难点，也是未来科研事业需要攻克的重点。

参考文献

[1]马彦锋，陈向阳，陈永明.微波辅助浸钒工艺试验研究[J].西安建筑科技大学学报：自然科学版，2015（3）.

[2]刘能生，彭金辉，张利波等.微波技术在稀贵金属冶金中的研究应用进展[J].化工设计通讯，2016（10）.

[3]柏义壮.试析微波技术在冶金工程中的运用[J].科技创新导报，2015（10）.

作者简介：刘澈（1988.04.10）男，汉族，辽宁本溪人，本科学历，现就读于西安建筑科技大学冶金工程学院。

（作者单位：西安建筑科技大学冶金工程学院）