文獻(xiàn)綜述-格式(1)

1、攀枝花學(xué)院Panzhihua University本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述院 （系）： 資源與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè)： 冶金工程 班 級(jí)： 2011級(jí)冶金02班 學(xué)生姓名： 朱強(qiáng) 學(xué) 號(hào): 201111103088 2014年 11月29 日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述評(píng)價(jià)表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目一種實(shí)驗(yàn)室三段式微波高溫爐設(shè)計(jì)綜述名稱三段式微波高溫爐設(shè)計(jì)評(píng)閱教師姓名劉松利職稱副教授評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目?jī)?yōu)良合格不合格綜述結(jié)構(gòu)01文獻(xiàn)綜述結(jié)構(gòu)完整、符合格式規(guī)范綜述內(nèi)容02能準(zhǔn)確如實(shí)地闡述參考文獻(xiàn)作者的論點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果03文字通順、精練、可讀性和實(shí)用性強(qiáng)04反映題目所在知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)的新動(dòng)態(tài)、新趨勢(shì)、新水平、

2、新原理、新技術(shù)等參考文獻(xiàn)05中、英文參考文獻(xiàn)的類型和數(shù)量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范06圍繞所選畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目搜集文獻(xiàn)成績(jī)綜合評(píng)語： 評(píng)閱教師（簽字）： 年 月 日文獻(xiàn)綜述： 三段式微波高溫爐設(shè)計(jì) 1前言高溫爐是實(shí)驗(yàn)室的一種高溫加熱設(shè)備,以電加熱為主,用于燒結(jié),熔化,加熱,熱處理等。高溫爐按照其使用的最高工作溫度,可分為中溫爐、高溫爐和超高溫爐；按爐體的形狀特點(diǎn),一般又分為箱式爐和管式爐,二者也可指的爐膛的形狀,箱式爐膛形狀為長(zhǎng)方體,管式爐膛為柱體,此外還有鐘罩式,升降式,氣氛式,真空式都以箱式或管式為基礎(chǔ),加上特定的功能, 制成有特定功能的高溫爐。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和實(shí)驗(yàn)室對(duì)溫度更高的要

3、求,原有的馬弗爐已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。向節(jié)能化,輕型化,自動(dòng)化,溫度精確化發(fā)展,成為高溫爐的發(fā)展趨勢(shì),也充分反映了實(shí)驗(yàn)室對(duì)加熱設(shè)備的要求。微波是一種介于超短波和紅外線之間的高頻電磁波，波長(zhǎng)為1mm1m,頻率范圍300MHz300GHz，微波能就是以此頻率傳播的電磁能量，微波加熱過程就是將微波能轉(zhuǎn)換成物質(zhì)內(nèi)能的過程。微波高溫加熱技術(shù)從1968年1提出以來，是指利用微波能量將材料加熱到400 以上并對(duì)材料進(jìn)行燒結(jié)、合成、改性或者熱處理的一類技術(shù)。其原理是：具有極性分子共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的分子，在外加電磁場(chǎng)中，原來雜亂無章的分子排列便趨向于有序化，當(dāng)外加電場(chǎng)方向改變時(shí)，分子也隨之轉(zhuǎn)向。在快速變化的微波電磁場(chǎng)

4、中，分子方向不斷變化搖擺，再加上分子本身的熱運(yùn)動(dòng)和相鄰分子之間的相互作用，迅速產(chǎn)生巨大的熱量2。物質(zhì)在微波場(chǎng)中所吸收的微波能與其物質(zhì)的電磁特性(如介質(zhì)常數(shù)、介質(zhì)損耗系數(shù)等)有很大關(guān)系，一些研究者已對(duì)微波場(chǎng)中物質(zhì)的升溫行為作了定性和定量的研究。據(jù)材料和微波相互作用情況可以將材料分為微波透過體、微波反射體、微波吸收體3大類2。大多數(shù)硫化物(如Fe1-xS、FeS2、CuFeS2)和一些氧化物(如NiO、MnO2)能夠大量吸收微波能，這些物質(zhì)能夠在微波輻照12min后溫度升至幾百甚至上千攝氏度，而有些物質(zhì)(如CaO、SiO2)卻不能吸收微波，這些物質(zhì)在微波輻射下不能加熱或不能達(dá)到很高的溫度。從微波加

5、熱特性可以看出，微波具有選擇性加熱特性，同時(shí)升溫速率非?？?。由此可知：微波加熱不需要由表及里的熱傳導(dǎo)，而是通過微波在物料內(nèi)部的能量耗散來直接加熱物料，根據(jù)物料電磁特性的不同，可及時(shí)有效地在整個(gè)物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量。加熱過程中能克服常規(guī)加熱“冷中心”的缺陷，做到表里均勻加熱。微波通過在物料內(nèi)部的介電損耗直接將化學(xué)反應(yīng)所需要的能量傳遞給反應(yīng)的分子或原子，這種原位能量轉(zhuǎn)換方式可促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散過程快速進(jìn)行。除此之外，微波還具有易于對(duì)物料加熱溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，潔凈無污染與環(huán)境友好等特點(diǎn)。在冶金工業(yè)中，微波以其選擇性加熱、均勻加熱、內(nèi)部加熱、快速加熱等優(yōu)良特性，在難選礦預(yù)處理、礦物浸出、微波煅燒、微波燒

6、結(jié)、微波干燥、微波等離子體等諸多方面不斷取得進(jìn)步，微波冶金逐漸興起2。目前微波能技術(shù)在稀貴金屬金、鈦、鎢、鉬、鋯等冶金中已有應(yīng)用，并取得了一些成績(jī)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)人造金紅石的需求日益增大，生產(chǎn)高品質(zhì)的人造金紅石產(chǎn)品將變得越來越重要，現(xiàn)有的生產(chǎn)方法中采用鈦渣經(jīng)電熱法氧化焙燒生產(chǎn)人造金紅石逐漸成為一種發(fā)展趨勢(shì)之一,這種工藝流程簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境污染小,常用的高溫爐包括：隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐、流化床、車底爐等。如果可以找到一種降低能耗的新技術(shù)和新裝備,將為生產(chǎn)人造金紅石提供新的發(fā)展方向。因此,探索新方法、新手段(如外場(chǎng)、新介質(zhì)等)是突破上述關(guān)鍵技術(shù)問題的重要手段之一。根據(jù)微波加熱技術(shù)的特點(diǎn)，本畢業(yè)論文擬設(shè)計(jì)

7、一種三段式微波高溫爐，用于實(shí)驗(yàn)室人造金紅石的制備。2 人造金紅石的生產(chǎn)金紅石是含鐵的主要礦物之一,是提煉鈦的重要礦物原料,但其在地殼中儲(chǔ)量較少。由于金紅石具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、比重小等優(yōu)異性能,被廣泛用于航空、航天、機(jī)械、化工、海水淡化等行業(yè)3。金紅石本身是生產(chǎn)高檔電焊條必須的原料之一,也是生產(chǎn)金紅石型鈦白粉的最佳原料。目前,我國(guó)金紅石年生產(chǎn)量?jī)H數(shù)萬噸,而需求量已達(dá)百萬噸以上,供應(yīng)量嚴(yán)重短缺,因此絕大部分金紅石原料依賴于國(guó)外進(jìn)口,價(jià)格十分昂貴,從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位4,5。因此,有關(guān)部門把金紅石列入我國(guó)嚴(yán)重依賴國(guó)外資源的14種戰(zhàn)略儲(chǔ)備礦種之一。需要特別指出的是,現(xiàn)階

8、段我國(guó)金紅石的主要消費(fèi)在電焊條的生產(chǎn)過程中,原料尚不能完全滿足需求,而在國(guó)際上,金紅石主要用于生產(chǎn)高檔金紅石型鈦白粉。綜上所述,金紅石資源需求旺盛,市場(chǎng)空間巨大6,7。隨著天然金紅石貯量日漸枯竭,可利用的高品位天然金紅石的供應(yīng)量急劇下降,而且這種趨勢(shì)將持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間,人造金紅石是在成分上和結(jié)構(gòu)性能上與天然金紅石相同的富鈦料,是天然金紅石的優(yōu)質(zhì)替代品,可以作為主要原料用于氯化法鈦白,四氯化鈦以及金屬鈦的生產(chǎn)過程中,以緩解當(dāng)前原材料短缺的危機(jī)。開發(fā)和利用廉價(jià)的人造金紅石資源已成為各國(guó)相關(guān)行業(yè)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。2.1人造金紅石現(xiàn)有的生產(chǎn)方法近年來,隨著氯化法鈦白工藝的迅速發(fā)展,對(duì)高品位人造金紅石的需求

9、量呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),特別是由于國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格8。因此,對(duì)人造金紅石的品位要求趨向高檔化、精細(xì)化、規(guī)?；?guó)內(nèi)外的科研機(jī)構(gòu)及研究學(xué)者對(duì)高品質(zhì)人造金紅石的制備方法進(jìn)行了更廣泛、更深入的研究,包括對(duì)現(xiàn)有方法的改進(jìn)以及對(duì)新方法的探索,取得了許多進(jìn)展。人造金紅石現(xiàn)有的生產(chǎn)方法有：電熱法、還原銹蝕法、酸浸法（BCA鹽酸循環(huán)浸出法、預(yù)氧化-流態(tài)化鹽酸浸出法、ERMS法：強(qiáng)氧化-弱還原-鹽酸常壓浸出法、TSR法：強(qiáng)氧化-弱還原-鹽酸常壓浸出法、QIT法：鈦渣-強(qiáng)氧化-弱還原-鹽酸加壓浸出法、硫酸浸出法、強(qiáng)氧化-強(qiáng)還原-銹蝕-硫酸常壓浸出法）、亞熔鹽法9,10及選擇性析出技術(shù)11,12。2.2生

10、產(chǎn)人造金紅石的緊迫性隨著鈦工業(yè)的不斷發(fā)展,鈦品位較高的天然金紅石資源日趨枯竭,這就促使開發(fā)、利用儲(chǔ)量豐富的鈦渣資源,才能滿足日益增長(zhǎng)的需求13,14。隨著金紅石型鈦白粉和電焊條涂料的需求量不斷增大,對(duì)二氧化鈦含量大于90%的優(yōu)質(zhì)人造金紅石的需求量日益增大,因此,生產(chǎn)高品質(zhì)的人造金紅石產(chǎn)品將變得越來越重要。通過理論分析和相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,采用鈦渣經(jīng)電熱法氧化焙燒生產(chǎn)人造金紅石逐漸成為一種發(fā)展趨勢(shì)之一,這種工藝流程簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境污染小,如果可以找到一種降低能耗的新技術(shù)和新裝備,將為生產(chǎn)人造金紅石提供新的發(fā)展方向。因此,探索新方法、新手段(如外場(chǎng)、新介質(zhì)等)是突破上述關(guān)鍵技術(shù)問題的重要手段之一。2.3目前

11、人造金紅石生產(chǎn)過程中所使用的高溫爐2.3.1隧道窯隧道窯是一種橫焰式窯爐，其整體結(jié)構(gòu)見圖1,結(jié)構(gòu)上存在著同一截面上下溫度不均勻的缺點(diǎn),特別是在預(yù)熱帶,截面上下溫差大,嚴(yán)重地影響著產(chǎn)品燒成質(zhì)量。隧道窯按火焰是否進(jìn)入隧道而分為明焰、隔焰及半隔焰三種,由于窯爐結(jié)構(gòu)、燒成所用燃料、燒成中所需的氣氛等的不同,所采用的控制方法亦有所不同,要保證燒成產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,窯內(nèi)的溫度制度、氣氛制度和壓力制度應(yīng)該保證穩(wěn)定, 但由于工藝上、操作上種種原因及原材料、燃料成分的變更等都會(huì)破壞三種制度,特別是在大力推廣快速燒成技術(shù)的今天,燒成周期越短,其在預(yù)熱和冷卻時(shí)產(chǎn)生熱裂和冷裂的機(jī)會(huì)也越大, 只有加熱均勻,調(diào)成合適的燒成

12、曲線,才可以避免這些裂紋的產(chǎn)生。1進(jìn)料室；21號(hào)排風(fēng)機(jī)；3焦油分離器；42號(hào)排風(fēng)機(jī)；53號(hào)冷風(fēng)機(jī)；6出料室；7爐車圖1 隧道窯結(jié)構(gòu)示意圖2.3.2回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯是一種氣固兩相逆流式熱交換爐窯，其整體結(jié)構(gòu)見圖2。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的主要焙燒熱源來自窯頭燒嘴噴入的高溫火焰及環(huán)冷機(jī)第一冷卻段的熱氣流。窯壁從高溫?zé)煔馕盏臒崃坑珠g接傳遞給了料床,形成了類似于“儲(chǔ)存-釋放”機(jī)理的蓄熱式傳熱過程,由于球團(tuán)料隨著回轉(zhuǎn)窯體的回轉(zhuǎn)而不斷瀑落滾動(dòng),使球團(tuán)與球團(tuán)之間、球團(tuán)與所接觸的窯壁之間進(jìn)行著熱傳遞。1煙室；2加料管；3大齒輪；4法蘭盤；5擋風(fēng)圈；6窯頭；7噴煤管；8平臺(tái)；9熟料漏筒；10熱室；11、17托輪；12、18滾圈

13、；13冷卻筒；14小齒輪；15減速機(jī)；16電動(dòng)機(jī)；19窯體圖2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)示意圖回轉(zhuǎn)窯具有生產(chǎn)能力大，煅燒原料的適應(yīng)性強(qiáng)，煅燒質(zhì)量比較均勻、穩(wěn)定，一般不需要揀選等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在所屬設(shè)備、材料多，建設(shè)投資大，單位產(chǎn)品所消耗的原料和燃料量多，除塵問題不易解決，飛灰損失大，使周圍環(huán)境受到污染。2.3.3豎爐豎爐的結(jié)構(gòu)見圖3，包括由爐墻組成的爐膛，設(shè)于爐膛下端的鎖風(fēng)卸料裝置，爐膛上部的球團(tuán)料進(jìn)口和設(shè)于爐膛內(nèi)中部的破碎輥，爐墻下部設(shè)有供風(fēng)噴口，爐膛內(nèi)設(shè)有與爐膛內(nèi)外相通的燃料管道，所述燃料管道爐膛內(nèi)部分設(shè)有燃料噴嘴。按工藝用途分熔煉豎爐和焙燒豎爐兩大類，按身形分為高等身型內(nèi)冷式豎爐和中等身型外冷式豎爐。

14、1簧式烘干床；2導(dǎo)風(fēng)墻；3爐體；4噴火道；5燃燒室；6燒嘴磚；7水冷托架圖3 豎爐結(jié)構(gòu)示意圖它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃料直接在爐內(nèi)燃燒，爐寬方向溫度均勻，熱效率高，焙燒帶供熱足，球團(tuán)產(chǎn)量高，質(zhì)量均勻。但由于其工藝方法在理論上存在著固有的、難以克服的缺陷，而使豎爐在生產(chǎn)中存在著較多的問題，如產(chǎn)品質(zhì)量差、單爐規(guī)模很難大型化、對(duì)原料的適應(yīng)性差、只能使用氣體燃料、冷卻和除塵問題需進(jìn)一步解決等。2.3.4流化床在一個(gè)超微氣流粉碎設(shè)備中，將顆粒物料堆放好，當(dāng)氣體由設(shè)備下部通入床層，隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在床層內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生沸騰狀態(tài)，這種床層稱為流化床,其原理見圖4。流體向上流過一個(gè)微細(xì)顆粒的床層（塔體），當(dāng)

15、流速低的時(shí)候流體只是穿過靜止的顆粒之間的空隙，此時(shí)的床體稱為固定床；隨著流速的增加，顆?；ハ嚯x開，并可看到少量的顆粒在一定的區(qū)間進(jìn)行震動(dòng)和游動(dòng)，稱為膨脹床；速度再升高達(dá)到使全部顆粒都剛好懸浮在向上流動(dòng)的氣體或者液體中，此時(shí)的床層就是流化床起點(diǎn)。流化床的種類有：最小流化床，鼓泡流化床，騰涌流化床。圖4 流化床鍋爐原理示意圖流化床燃料適應(yīng)性廣、燃料燃燒效率高、燃燒污染排放量低、燃燒強(qiáng)度高，爐膛面積小、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快、易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用、床內(nèi)不布置埋管受熱面、燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、給煤點(diǎn)少。但在爐內(nèi)受熱面布置和溫度控制、運(yùn)行風(fēng)速（或截面熱負(fù)荷）的確定、循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損等方面存在著

16、較大問題。2.3.5車底爐車底式焙燒爐結(jié)構(gòu)見圖5,每臺(tái)爐被化分為3一4個(gè)溫度控制區(qū),每個(gè)區(qū)的平面尺寸約為5m*5m,其頂部中心位置設(shè)有一臺(tái)直徑約1.2m的循環(huán)風(fēng)機(jī),每個(gè)區(qū)設(shè)有2個(gè)主燃燒器和2個(gè)輔助燃燒器。一次焙燒制品及填充料放在燒罐中(每個(gè)罐僅放一根電極),燒罐則置于車底上,待全部燒罐就位后將車底移到焙燒爐下部并密封整個(gè)爐腔。開始點(diǎn)火按照焙燒曲線升溫,燃燒需要的氣體利用鼓風(fēng)機(jī)送人,爐內(nèi)呈正壓。燃燒過程中循環(huán)風(fēng)機(jī)一直運(yùn)行強(qiáng)制爐內(nèi)氣體對(duì)流,多余的氣體直接排至煙道,爐內(nèi)溫度利用12個(gè)燃燒器進(jìn)行自動(dòng)控制。圖5 車底式燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)示意圖車底爐獨(dú)立性強(qiáng),各階段升溫速度均可確保,焙燒曲線可單獨(dú)設(shè)置,焙燒質(zhì)量容

17、易保證。車底爐頂部設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制爐內(nèi)氣體對(duì)流,制品溫差可控制在±5范圍內(nèi),可避免制品產(chǎn)生裂紋,特別適合超高功率石墨電極的焙燒。對(duì)于需要利用串接石墨化爐進(jìn)行石墨化處理的電極,采用車底爐進(jìn)行焙燒處理是最合理的方案。2.3.6轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)底爐結(jié)構(gòu)見圖6，由環(huán)形爐床、內(nèi)外側(cè)壁、爐頂、燃燒系統(tǒng)等組成。除塵系統(tǒng)控制爐內(nèi)保持微負(fù)壓狀態(tài)。側(cè)壁、爐頂固定不動(dòng)，爐床由爐底傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)循環(huán)旋轉(zhuǎn)，將加入爐內(nèi)的爐料經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、高溫區(qū)、冷卻區(qū)后還原成海綿鐵排出爐外。爐內(nèi)分為進(jìn)、出料區(qū)和燃燒區(qū)。燃燒區(qū)內(nèi)外側(cè)壁均配有不同數(shù)量的燒嘴，通過管道送入的燃?xì)馀渲伎諝馊紵a(chǎn)生的熱量來控制每個(gè)區(qū)的溫度。與其冶金爐相比其優(yōu)點(diǎn)：（

18、1）可以加熱推鋼式和步進(jìn)式爐所不能加熱的異形料坯。（2）可以根據(jù)需要改變料坯在爐內(nèi)的分布，從而改變加熱制度，在生產(chǎn)中有較大的靈活性。對(duì)于品種多，加熱制度復(fù)雜的合金鋼尤為突出。（3）料坯在整個(gè)加熱過程中，隨爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不需撥鋼或翻鋼，與爐底沒有摩擦和震動(dòng)，鋼坯氧化鐵皮不易脫落。只有裝出料門，沒有其他開口，冷空氣不易進(jìn)入，則氧化燒損較小。（4）料坯在爐底上互相間隔放置，三面受熱，加熱時(shí)間短，溫度均勻，加熱質(zhì)量較好。（5）與推鋼式爐相比爐子容易排空，可避免料坯在爐內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留，同時(shí)也便于更換鋼坯規(guī)格。（6）轉(zhuǎn)底爐的機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高，裝出料與料坯在爐內(nèi)運(yùn)送都可自動(dòng)運(yùn)行。圖6 轉(zhuǎn)底爐結(jié)構(gòu)示意圖其

19、缺點(diǎn)如下：（1）爐子是圓形的，特別是大直徑的環(huán)形爐，占用廠房面積大。若建兩座環(huán)形爐時(shí)，由于裝出料運(yùn)輸?shù)仍?，占用廠房面積更大，布置也較為困難。（2）環(huán)形爐相當(dāng)于一臺(tái)首尾相接的推鋼式連續(xù)加熱爐。裝出料爐門之間很近，因此備料和裝料區(qū)域面積受到限制，操作不方便。（3）轉(zhuǎn)底式爐一旦建成，改建和擴(kuò)建都比較困難，因此發(fā)展余地和潛力都很微小。（4）料坯在爐內(nèi)呈輻射間隔分布，爐底面積利用較差。特別是爐膛較寬的爐子，爐底外半環(huán)利用率較低。（5）爐子砌筑需異形磚較多，修砌質(zhì)量要求較高，總投資較大。2.4微波加熱的特點(diǎn)微波加熱作為一種新型綠色冶金、材料制備的方法,己發(fā)展成為一門引人注目的新興前沿交叉學(xué)科。微波加熱是

20、通過微波在物料內(nèi)部的能量耗散來直接加熱物料,微波加熱在冶金中的應(yīng)用與常規(guī)加熱方式相比具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn):選擇性加熱、內(nèi)部加熱、升溫速率快,加熱效率高,改變常規(guī)加熱依靠溫度梯度的熱傳導(dǎo)過程等,微波加熱己經(jīng)成為快速制備高性能的新材料和對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性的重要技術(shù)手段。國(guó)內(nèi)外研究者先后圍繞礦物在微波場(chǎng)中的升溫特性,難選礦石及多金屬共生礦的微波預(yù)處理和預(yù)還原,冶金物料的微波深度干燥、焙燒和碳熱還原,微波輔助浸出、從低品位礦石和尾礦中提取稀有金屬和重金屬、冶金廢棄物處理等等領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行了不同深度、不同規(guī)模的研究。微波加熱對(duì)冶金反應(yīng)有促進(jìn)作用、能降低冶金反應(yīng)的溫度。采用微波強(qiáng)化浸取能夠提高濕法冶金過程的浸出

21、速率和降低過程的能耗。2.5微波加熱在鈦冶金中的應(yīng)用 對(duì)于結(jié)構(gòu)致密的鈦礦石，傳統(tǒng)磨礦過程能耗極大，占礦物加工能耗一半以上。因此，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)霓k法對(duì)鈦鐵礦進(jìn)行預(yù)處理，以降低磨礦過程中的能耗。在微波場(chǎng)中，各不同組分物質(zhì)因吸波能力的不同，其升溫速度不同。微波在短時(shí)間內(nèi)選擇性地加熱礦石中各組分，不同組分之間因熱脹程度不同，而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致礦石出現(xiàn)裂痕。再加上礦石中硫、砷等元素在微波場(chǎng)中氧化分解氣化而形成的壓力，微波加熱使礦粒疏松破碎，起到了礦石預(yù)處理作用，能極大地降低磨礦過程中的能耗。彭金輝15等對(duì)微波加熱干燥鈦精礦進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)干燥過程不能起到礦石破碎的作用，而經(jīng)微波干燥后的礦石則疏松有裂隙。

22、微波干燥所用時(shí)間僅為傳統(tǒng)干燥箱所用時(shí)間的1/105，其最大脫水率比傳統(tǒng)干燥大0.621%。黃孟陽16采用微波技術(shù)加熱鈦精礦至1150 ，從SEM圖發(fā)現(xiàn):微波加熱前鈦精礦的顆粒結(jié)構(gòu)致密,微波加熱處理后,物料表面細(xì)孔發(fā)達(dá)、結(jié)構(gòu)疏松。微波技術(shù)中,微波場(chǎng)中物質(zhì)的吸波特性是首要涉及的研究?jī)?nèi)容,黃孟陽16等就微波場(chǎng)中鈦精礦的溫升行為及吸波特性進(jìn)行了研究。該文采用微波諧振腔法研究了鈦精礦、焦炭、氧化鈦精礦、復(fù)合添加劑的吸波特性。通過對(duì)波譜圖分析表明,鈦精礦和焦炭具有良好的吸波特性,氧化鈦精礦和復(fù)合添加劑對(duì)微波的吸收能力較差；鈦精礦含碳球團(tuán)具有良好的吸波特性,經(jīng)微波還原的金屬化球團(tuán)吸波特性好于鈦精礦。物質(zhì)升溫

23、吸波性質(zhì)的研究為微波技術(shù)的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。黃孟陽17等還就微波場(chǎng)中不同配碳量鈦精礦的吸波特性進(jìn)行了研究,通過比較復(fù)介電常數(shù)的大小確定了椰殼碳和鈦精礦最佳配比為20%,焦碳和鈦精礦最佳配比為14%,無煙煤和鈦精礦最佳配比為5%；并在此配比條件下得到了材料的復(fù)介電常數(shù)和微波場(chǎng)內(nèi)熱源強(qiáng)度的最大值,從而為微波技術(shù)在冶金領(lǐng)域應(yīng)用節(jié)約能耗提供了理論依據(jù)。孫艷18等將微波加熱技術(shù)用于含鈦料除鈣鎂等雜質(zhì)制取高品質(zhì)富鈦料的浸出過程,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該微波除雜方法能有效去除鈣、鎂、鐵雜質(zhì),產(chǎn)品富鈦料的品位可達(dá)到94.89%。該研究充分發(fā)揮了微波加熱促進(jìn)顆粒破裂,加強(qiáng)物質(zhì)間相互碰撞的特點(diǎn),強(qiáng)化了固液反應(yīng)的進(jìn)行。3

24、總結(jié)綜上所述，因?yàn)槿嗽旖鸺t石需求量日益增加，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中所使用的高溫爐又存在著種種缺陷，難以滿座滿足生產(chǎn)任務(wù)的要求。所以，研發(fā)一種高效率、低能耗、低污染的高溫加熱設(shè)備十分重要。而微波加熱技術(shù)自上世紀(jì)七十年代提出以來，以其選擇性加熱、內(nèi)部加熱、升溫速率快,加熱效率高,改變常規(guī)加熱依靠溫度梯度的熱傳導(dǎo)過程等優(yōu)點(diǎn)在冶金中得到了應(yīng)用，己經(jīng)成為快速制備高性能的新材料和對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性的重要技術(shù)手段。故微波高溫爐的開發(fā)研究成為高溫加熱設(shè)備研究的趨勢(shì)。4 研究?jī)?nèi)容基于人造金紅石生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)人造金紅石三段式微波高溫爐，本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：1、 設(shè)計(jì)三段式爐型，主要包括：預(yù)熱干燥段、高溫還原

25、段和出料保溫段；同時(shí)爐型設(shè)計(jì)部分應(yīng)該包括高溫爐進(jìn)料和出料制度設(shè)計(jì)；2、 對(duì)鈦精礦還原進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，得出微波冶金熱力學(xué)參數(shù)；3、 基于鈦精礦冶煉熱力學(xué)條件，確定三段加熱溫度的選擇，從而得到各溫度段波導(dǎo)選擇；4、 根據(jù)上述設(shè)計(jì)確定的溫度，對(duì)高溫冶金爐爐體耐火材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。5 預(yù)期目標(biāo)通過本畢業(yè)論文工作，以鈦精礦還原為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)三段式微波高溫爐，主要包括：1、鈦精礦還原熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算；2、選擇合適的波導(dǎo)和測(cè)溫控制設(shè)備，得到冶金爐各元器件的設(shè)計(jì)圖，3、繪制出冶金爐組裝圖，最后得到整體設(shè)計(jì)圖。6 技術(shù)路線7 擬解決的關(guān)鍵問題在完成設(shè)計(jì)的過程中將要解決的問題：1、 冶金爐整體設(shè)計(jì)；鈦精礦冶煉過程的熱力學(xué)

26、計(jì)算；2、 物質(zhì)對(duì)微波的吸波特性；耐火材料的選擇、厚度計(jì)算；3、進(jìn)出料方式的選擇，料層厚度的計(jì)算，布料方式的選擇； 參考文獻(xiàn)1 Tinga W R.Voss Wag.Microwave Power Engineering.Academic Press New York,19682 彭金輝,楊顯萬.微波能技術(shù)新應(yīng)用.昆明:云南科技出版社,1997. 3 劉玉民.鉀系亞熔鹽法處理鈦資源的應(yīng)用基礎(chǔ)研究D,北京:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所博士學(xué)位論文,2007.4 楊合.含鈦高爐渣再資源化的一個(gè)啟發(fā)性觀點(diǎn)D.沈陽:東北大學(xué)博士學(xué)位論文,2005.5 薛天艷.氫氧化鈉熔鹽分解高鈦渣制備二氧化鐵清潔新工藝的研究D.大連:大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文,2009.6 李文兵.富鈦料制備及氯化工藝的基礎(chǔ)研究D.北京:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所博士學(xué)位論文,2004.7 王明玉.含鈦高爐熔渣吹煉過程及析出相的研究D.沈陽:東北大學(xué)博士學(xué)位論文,2005.8 陳朝華,劉長(zhǎng)河.鈦白粉生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)M.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.9 李文兵.富鈦料制備及氯化工藝的基礎(chǔ)研