微波作為一種新型無(wú)污染能源已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及家庭等領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用。而微波技術(shù)與礦業(yè)工程相結(jié)合，解決產(chǎn)品脫水、干燥等問(wèn)題，尚處于研究階段，但其清潔、、無(wú)污染的特點(diǎn)，將可能使微波技術(shù)在礦業(yè)產(chǎn)品脫水領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。普通的干燥脫水僅能去除顆粒表面吸附的水分，不能脫除其結(jié)晶水，而采用微波干燥脫水卻能脫除其分子中所含的結(jié)晶水。
據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，江西省的褐鐵礦占總鐵礦資源的30%以上，這些褐鐵礦資源大都還沒(méi)有開(kāi)發(fā)。
利用，原因是褐鐵礦含結(jié)晶水（Fe2O3•nH2O），使分選回收的褐鐵礦含鐵zui高約55%，而鋼鐵廠要求鐵精礦含鐵要達(dá)到62%以上。所以，目前褐鐵礦分選將無(wú)法得到合格的鐵精礦產(chǎn)品，致使褐鐵礦資源無(wú)法開(kāi)發(fā)利用。個(gè)別鋼鐵廠為了開(kāi)發(fā)利用褐鐵礦，采用焙燒脫水工藝，由于該工藝大都使用燃煤作燃料，導(dǎo)致工作環(huán)境差，污染環(huán)境，我國(guó)已明確禁止使用焙燒工藝干燥脫水?？梢?jiàn)，目前一方面是大量褐鐵礦資源懸置無(wú)法利用，另一方面是鋼鐵廠原料不夠，靠大量進(jìn)口外購(gòu)。因此，研究褐鐵礦干燥脫水技術(shù)，對(duì)我國(guó)鐵礦資源的開(kāi)發(fā)，緩解鋼鐵廠原料緊張問(wèn)題具有非常重要的意義。
1 試驗(yàn)研究
1.1 試驗(yàn)礦樣分析
本試驗(yàn)礦樣來(lái)自某礦山，礦樣呈黃褐色，平均粒度小于4mm，礦樣通過(guò)分析測(cè)定其化學(xué)成分如表1所示。
1.2 試驗(yàn)儀器
試驗(yàn)采用YH-3HM 型小型試驗(yàn)用微波爐，其微波頻率為2450±MHz，功率為700W；高溫電爐。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 微波脫水
稱取20g樣品于坩堝中，然后置于微波爐內(nèi)載物支架上，在zui大功率700W下輻射一定時(shí)間，停止輻射,并通過(guò)微波爐數(shù)顯面板，讀取物料溫度數(shù)值，冷卻后稱重，計(jì)算樣品的失重率R。
1.3.2常規(guī)脫水
稱取20g樣品于坩堝中，然后置于高溫電爐中，在250℃恒溫下加熱干燥烘烤一定時(shí)間，停止烘烤后拿出冷卻、稱重，計(jì)算樣品的失重率R。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 褐鐵礦微波脫水研究
2.1.1 微波輻射時(shí)間對(duì)失重率的影響
取試驗(yàn)礦樣20g，在微波輻射zui大功率700W條件下，改變輻射時(shí)間，研究輻射時(shí)間與礦樣失重率的關(guān)系，并與常規(guī)方法干燥的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果如表2 所示。
由表2可知，微波加熱干燥脫水只須10min，其失重率已達(dá)5.0%，而此時(shí)250℃常規(guī)加熱干燥脫水率只有1.2% ，250℃常規(guī)加熱干燥60min時(shí)脫水率才達(dá)到微波加熱干燥10min的脫水效果，由此可見(jiàn)微波加熱脫水的動(dòng)力學(xué)速率明顯快于常規(guī)加熱法。
2.1.2 微波輻射時(shí)間與溫度關(guān)系
取試驗(yàn)樣品20g，微波輻射功率為zui大功率700W，改變輻射時(shí)間，研究微波輻射時(shí)間與物料溫度的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表3。
從表3可知，隨著微波輻射時(shí)間的增加，溫度也在增加，而前6min物料溫度上升較快，其后溫度增加速度變緩，微波輻射時(shí)間10min后溫度增加不明顯，此時(shí)樣品失重率達(dá)5.0%以上，由此可見(jiàn)，微波脫水過(guò)程不僅速率明顯快于常規(guī)加熱，而且提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源的作用也非常顯著。
2.1.3 微波脫水與常規(guī)脫水方法比較
取試驗(yàn)樣品20g，微波輻射功率為zui大功率700W，微波輻射時(shí)間為10min，對(duì)試驗(yàn)后的褐鐵礦進(jìn)行化學(xué)分析，分析結(jié)果表明，經(jīng)微波加熱干燥10min后，失重率達(dá)到5.0%以上，不僅脫去了游離水，而且樣品中結(jié)晶水也脫去，褐鐵礦中總鐵量達(dá)到60%。因而利用微波加熱干燥可制得低含水量褐鐵礦。
本工藝與常規(guī)干燥方法進(jìn)行比較表明，微波干燥工藝節(jié)約能源，改善工作環(huán)境及提高生產(chǎn)效率的作用十分顯著。
2.2 褐鐵礦微波脫水原理研究
為考察褐鐵礦在微波加熱過(guò)程中的脫水動(dòng)力學(xué)原理，我們研究了微波輻射時(shí)間內(nèi)物料的升溫現(xiàn)象。通過(guò)上面的輻射時(shí)間試驗(yàn)以及表3的數(shù)據(jù)我們可以看出，微波輻射過(guò)程zui初幾分鐘，升溫較快，隨后，升溫逐漸減慢，根據(jù)微波加熱性能我們知道，物質(zhì)對(duì)微波能的吸收與其介電損耗因子有關(guān)，對(duì)于多種組元組成的樣品，其介電損耗因子可表示為:
其中Vi和ε"分別表示組元i 的體積分?jǐn)?shù)和介電損耗因子。對(duì)于我們研究的褐鐵礦體系，H2O具有較快的升溫速率，即具有較大的ε"而對(duì)于其他的組分只能吸收少量的微波能，所以升溫速率較低，也即ε"較小。因而隨著水分子的不斷脫去，較大組元H2O 減少，其升溫速率會(huì)逐漸降低。
3 結(jié)論
對(duì)褐鐵礦進(jìn)行微波輻射脫水試驗(yàn)表明，在700W輻射功率下，與常規(guī)250℃加熱干燥方法相比，微波技術(shù)脫水速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)脫水速率，微波脫水不僅脫除了游離水，而且能脫除結(jié)合水，從而使總鐵含量提高至60%。采用微波加熱，溫度均勻，表里一致，熱能利用率高，在節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率方面有重大意義.
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