微波辐射在化工领域的应用与发展趋势

专家论坛为微波辐射在化工领域的应用与发展趋势郑大中原地质矿产部成都综合岩矿测试中心,刘红英原电子工业部第十一设计院,成都摘要论述了微波辐射在化工领域的应用与发展趋势,还对其发展提出了建议。关键词微波辐射化工领域应用发展趋势建议加几五旧缪‘”附山一一记五撇,甲洋阴路巧微波,一般指分米波、厘米波、毫米波波段频率为一儿的无线电波。微波技术在无线电通讯、卫星通讯、粒子加速器、测量、雷达、遥控、电视、射电天文学、食品加工、造纸、皮革加工、塑料、材料工业、家庭生活等领域均有应用。近年来,此项技术在化工领域的应用速增,因此,对其在这一领域的研究应用现状进行回顾,对今后的发展趋势进行研讨,是必要和有益的。微波辐射在无机工艺中的应用样品预处理钦铁矿石是坚硬、致密难于加工的,但其中的钦铁矿、磁铁矿、钒钦磁铁矿在微波场中可被选择性地介电加热至相当高的温度,而与之共生的硅酸盐等脉石矿物不被迅速加热,导致矿石内部产生强的应力,促使矿石内部矿物相之间有价粒间裂隙的形成,增进了矿物的粒间解离,含铁矿物表面的矛被迅速氧化成时。矿石经功率以洲、频率的微波照射印后,其相对磨矿功指数减少,且磁选分离效率得到改善。由于加强了油酸根在其表面的吸附,从而大幅度提高了钦铁矿的浮选回收率。与常规方法比较,在相同的最佳化浮选条件下,‘姚的回收率由提高至,精矿中姚品位由提高到卯〔‘。难选金矿石用微波辐射预处理,可使以上的砷、硫呈从马·姚等挥发,铁几乎都转化成赤铁砂,而金留在焙砂中,金、银的氰化浸出率分别可达和印图。难选冶金矿石经微波预处理,较传统工艺节能降耗,减轻环境污染,还能提高金的浸出率〕。精选含铁铝土矿时,微波选择性的加热铁矿物向磁性相态快速转化,提高了磁选工艺效果闭。强化浸出微波辐射用于无机工艺的浸取作业,能促使某些固体颗粒破裂,暴露出新鲜表面,有利于液固反应快速进行。微波加热为内外部同时进行,当有固体颗粒存在时,可避免传统加热法内外、上下及不同区域的温度差异。且由于体系中极性分子不断改变方向高速振动,有搅拌和驱散颗粒外层的生成物层,使浓度梯度降到最低,还可显著增加反应物质碰撞几率和有效性。如用微波加热,以稀硫酸溶液同时浸出闪锌矿和软锰矿,锌的浸出率为,而用传统加热法在相同条件下,锌的浸出率只有。又如在微波作用下,用三氯化铁溶液浸出铜矿石、铜精矿中铜,方铅矿中铅,闪锌矿中锌,红土矿选择氯化浸出钻、镍,硫酸浸出钦铁矿中钦、铁,铝土矿中铝等,结果均表明,要相同温度、压力、粒度、液固比、溶剂浓度条件下,微波加热较传统加热浸出反应速率快、节能,并使劳动强度、工作环境得到改善〔“〕。制纳米材料纳米材料是年代中期发展起来的一种具有独特性质的新材料。这类材料具有体积效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,具有奇特的热物理力学性能、磁学性能、催化及贮氢性能等,被誉为世纪最有前途的材料。用微波辐照法制备此类材料具有显著的优势。如将酸性氯化铁溶液,用微波辐照,,促使体系中生成大量晶核,即可得到均分散。一叱场纳米粒子〕。又如用微波直接加热川一、几等金属有机物,可得到大批量纳米级月仇、。将金属氯化物蒸气与氧气通人微波等离子体反应区进行反应,合成了心、姚、吻仇、以及互相复合的纳米材料。还用微波等离子体化学气相沉积法制备出高质量人造金刚石薄膜图。用此类方法制备纳米粒子,年第期化工科技市场专家论坛具有深远的理论和实用意义。快速离子交换微波辐射作用下,沸石中十被犷十交换,可在。内完成,而常规加热法则需以、‘’。用微波辐射使与分子筛的内外表面更均匀地分布,从而改善催化剂的活性与选择性〕。快速脱水用微波辐射加热使反应物脱水,具有快速、均匀、热损失小的特点,可自动控制,适宜于规模化生产,可克服传统加热法能耗高、效率低、产品质量差、操作费用高等弊端。如以硼酸脱水生产三氧化二硼,传统法加热到印一℃时,有液态中间产物偏硼酸生成。偏硼酸粘度大,易起泡,给脱水过程连续操作造成困难,导致脱水率低,只得在以一以叉℃熔化成玻璃状三氧化二硼,然后经破碎、筛分、分级得到无定形产品。由于三氧化二硼表面张力低,润浸性好,腐蚀性强,熔融时对炉墙损坏严重,从炉墙浸下的杂质会混人产品中,影响产品纯度,增加操作难度和产品成本。而用微波加热硼酸,在一℃,其迅速脱水,则不会出现熔化、粘附、起泡现象,于一℃下,即可得到纯度高、流动性好的结晶三氧化二硼产品。此外,微波辐照可激发单晶中的结构松弛,增进单晶如。结构完整性帅〕。微波辐射在有机工艺中的应用用微波技术进行有机合成,不仅能显著加快反应速率,大大缩短反应时间,而且还能提高产品的质量和回收率,节省能耗。如在醋化反应中,微波加热比普通加热法的反应速度要快一倍‘〕。又如用一氨基巴豆酸酷与醛和乙酞乙酸醋进行缩合,传统加热法需回流几至十几小时,而用微波辐照,反应在数分钟内即可完成〔’绪。再