新聞動(dòng)態(tài)

NEWS

公司新聞

行業(yè)動(dòng)態(tài)

首頁

微波高溫加熱原理和優(yōu)點(diǎn)解析

發(fā)布時(shí)間：

2024-03-29

來源：

作者：

隨著科技的發(fā)展和學(xué)科間的交叉融合，諸如微波、超聲波、激光、電磁等外場(chǎng)技術(shù)不斷引入傳統(tǒng)冶金過程中，產(chǎn)生了新的冶金方法和理論。外場(chǎng)技術(shù)引入冶金過程中，強(qiáng)化了傳統(tǒng)冶金過程，具有高效、低耗的突出優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景非常廣闊。

一、微波高溫加熱原理

微波是指波長(zhǎng)在1mm~1m范圍內(nèi)的電磁波，其相應(yīng)頻率在300GHz~300MHz之間。微波技術(shù)引入冶金過程中，主要是利用微波加熱物質(zhì)所體現(xiàn)出的優(yōu)良性能。微波是一種電磁波。在磁場(chǎng)中，一些物質(zhì)的分子會(huì)被極化，隨著微波場(chǎng)方向發(fā)生每秒數(shù)以億次的改變，極性分子總是試圖以相同的速率調(diào)整其取向，引起極性分子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這種旋轉(zhuǎn)行為受到原子的彈性散射或晶格熱振動(dòng)等因素阻礙時(shí)就會(huì)引起能量耗散，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而引起物質(zhì)溫度升高。

物料介質(zhì)可分為極性分子和非極性分子，在電磁場(chǎng)作用下，極性分子從隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)為按電場(chǎng)方向進(jìn)行取向排列。在微波電磁場(chǎng)作用下，這些取向運(yùn)動(dòng)以每秒數(shù)十億次的頻率不斷變化，造成分子的劇烈運(yùn)動(dòng)與磨擦碰撞，從而產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致電能直接轉(zhuǎn)化為熱能?？梢?，微波加熱是介質(zhì)材料自身損耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。不同介質(zhì)材料在微波電磁場(chǎng)作用下的熱效應(yīng)是不一樣的。由極性分子所組成的物質(zhì)，能較好地吸收微波能。水分子為強(qiáng)極性分子，是吸收微波的最好介質(zhì)，所以凡含水分子的物質(zhì)必定吸收微波。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中常用的溶劑如乙醇、甲酰胺等具有偶極的溶劑受微波照射時(shí)也會(huì)有加熱效應(yīng)的出現(xiàn)。另一類由非極性分子組成的物質(zhì)，它們基本卜不吸收或很少吸收微波，而如己烷、CCl4等小分子溶劑，以及聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、玻璃、陶瓷等高分子及無機(jī)材料。這些材料能透過微波，但不吸收微波，可作為微波加熱用的容器或支承物，或做密封材料。

大量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，微波照射可以使許多化學(xué)反應(yīng)很快完成，在某些反應(yīng)中明顯地提高了產(chǎn)率。一些科學(xué)家將微波在化學(xué)反應(yīng)上造成的這些影響解釋為微波效應(yīng)，但仍然沒有一種確切的理論解釋，所以，其作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究和闡明。

二、微波加熱優(yōu)點(diǎn)

微波高溫加熱與傳統(tǒng)高溫加熱方式相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：

微波加熱能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性加熱，加熱速度快。大多數(shù)硫化物和一些氧化物（如MnO、NiO等）能夠大量吸收微波，這些物質(zhì)能在微彼輻照1~2min后溫度升至幾百攝氏度甚至上千攝氏度，而有些物質(zhì)（如CaO、SiO2等）卻不能大量吸收微波，不能在微波輻照下被加熱到很高溫度。

微波高溫加熱均勻，加熱效率高。微波可對(duì)被加熱物質(zhì)內(nèi)外一起加熱，避免了傳統(tǒng)加熱產(chǎn)生的冷中心現(xiàn)象，熱損耗小，熱能利用率高。

微波加熱能降低化學(xué)反應(yīng)溫度，降低過程能耗。微波可使原子和分子發(fā)生高速振動(dòng)，為化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造更有利的熱力學(xué)條件，對(duì)化學(xué)反應(yīng)具有催化作用，可使反應(yīng)在更低的溫度下進(jìn)行，降低過程能耗。

微波潔凈、環(huán)保。微波本身不產(chǎn)生任何有害氣體，所需凈化的只有還原和氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，因而有利于環(huán)保。

微波不屬于放射性射線、又無有害氣體排放，是一種較為安全的加熱技術(shù)。但同時(shí)應(yīng)該指出的是，不適當(dāng)?shù)奈⒉ㄝ椛湟矔?huì)對(duì)人體產(chǎn)生全身性的不利影響，尤其是眼睛的晶狀體、胃、腸等血液循環(huán)不良的器官更易受到損傷。因此，實(shí)驗(yàn)過程中要防止儀器的微波泄漏，避免微波輻射。

目前，微波在冶金過程中的應(yīng)用研究涉及微波強(qiáng)化浸出、微波輔助萃取、微波碳熱還原、微波干燥、微波燒結(jié)等領(lǐng)域。

實(shí)時(shí)資訊