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微波是一种频率在300MHz~300GHz的高频电磁波,利用微波加热具有选择性加热、整体加热、快速加热、加热可控和污染少等特点,在矿物工程中具有广泛的应用前景。
为解决微波加热过程中,常规加热容器微波穿透性差、易爆裂等关键技术问题,本文研究了微波加热容器的材质选择问题,发明了一种选择材料的测试方法,探讨了测试材料时有关因素的影响,优化了这一测试技术。在此基础上,选择了几种微波穿透性好的材料,研究了这些材料的粒度、组合等对微波吸收效果的影响。结果表明:
(1)所发明的选择材料的测试方法操作简单、使用方便、准确可靠、适用范围广,可定量分析微波场中材料吸收的微波能量。
(2)实验条件下,利用所发明的测试方法选择材料时适宜的工作条件和参数为:采用蒸馏水作为中间介质,微波炉的输出功率为800w,微波加热时间为120s,中间介质的最佳用量为200mL。
(3)根据所发明测试方法的测试结果,矿物材料可以分成三类,即对微波特别敏感物质,如四氧化三铁、活性炭等;对微波比较敏感的物质,如三氧化二铝;对微波不敏感的物质,如石膏、二氧化硅、碳酸钙等。石膏、二氧化硅、碳酸钙因对微波不敏感,可以作为微波加热容器材质。
(4)分别采用二氧化硅和碳酸钙作为微波加热容器材质时,粒度影响材料的微波吸收效率,在所试验的四个粒级中,当二氧化硅或碳酸钙粒度为-2.5mm时,它们吸收的微波能量最少,+2.5-5mm,+5-10mm,+10-20mm三个较粗粒级吸收的微波能量相对较多。
(5)采用二氧化硅-石膏组合作为微波加热容器材质时,当SiO2的粒度为-200目88.73%,质量百分含量为40%,吸收的微波能量最少,为4.21J/g;采用碳酸钙-石膏组合作为微波加热容器材质时,当CaCO3的粒度为-200目59.37%,质量百分含量为40%,吸收的微波能量最少,为5.96J/g。