煤矸石的熱活化途徑

時間：2014-05-09 14:53:03

作者：世邦機(jī)器

微波輻照微波為頻率非常高的電磁波，通常是指300MHz~300GHz的高頻電磁波，微波的波長范圍為1.0~1000.00mm，其低頻端與無線電波的超短波波段相接，高頻端則與遠(yuǎn)紅外波段相鄰。國際上規(guī)定微波輻照爐頻率為915MHz和2450MHz等幾個頻率，如家用微波爐采用2450MHz的微波，其性能近似于太陽光的性質(zhì)，波速與光速相同，波長為12.24×10-2m，振蕩頻率為每秒2.45億次。我國自主研發(fā)的微波輻照燒結(jié)爐有沈陽金屬所的MWM－863系、2.45GHz多模腔微波輻照燒結(jié)爐和真空微波輻照燒結(jié)爐；武漢工業(yè)大學(xué)的0.915GHz及2.45GHz多模腔微波爐。另外，廣東維嘉微波能應(yīng)用設(shè)備公司和南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司制造實驗和工業(yè)用微波輻照燒結(jié)爐。

微波輻照與傳統(tǒng)加熱不同，主要體現(xiàn)在加熱原理與加熱效果上。

加熱原理傳統(tǒng)加熱主要通過熱傳導(dǎo)、對流和輻射的方式，使物體由表及里逐漸升高溫度，傳遞的速度很慢，加熱時間較長。傳統(tǒng)方法加熱，煤矸石的綜合利用中在同一微小區(qū)域礦物的升溫速率基本相同，在礦物之間產(chǎn)生的溫度相差不是很大。微波輻照是根據(jù)微波在穿透介質(zhì)體的過程中，介質(zhì)體能夠把微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴮崿F(xiàn)。微波被物料吸收，轉(zhuǎn)換成熱能對物體直接加熱，形成物料獨(dú)特的受熱方式――整體加熱，即無溫度梯度加熱。微波輻照屬于體積加熱，只要介質(zhì)體不是很厚，就可以很快達(dá)到整體加熱的效果。當(dāng)用微波輻照時，由于組成煤矸石的礦物具有不同的性質(zhì)，它們在微波場中的升溫速率各不相同，在吸收微波、部分吸收微波和不吸收微波的礦物之間會形成明顯的局部溫差，一方面使礦物之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，煤矸石的綜合利用會促進(jìn)在礦物之間界面上產(chǎn)生裂縫，同時又有效地促進(jìn)吸收微波礦物的單體解離和增加吸收微波礦物的有效反應(yīng)面積；另一方面，在加熱過程中會使煤矸石中礦物發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變、相變或化學(xué)反應(yīng)。

加熱效果由于微波輻照是對礦物整體加熱，因此煤矸石的煅燒比較充分，解決了傳統(tǒng)加熱方式中為提高煅燒效果而細(xì)度比較孝需要的時間比較長的問題，同時微波輻照也改變了煤矸石的礦物結(jié)構(gòu)，對于煤矸石的潛在活性也會有更大的影響。此外，微波輻照還解決了傳統(tǒng)加熱方法使煤矸石燒不透而常常出現(xiàn)黑心的現(xiàn)象。

微波輻照在陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用較多，煤矸石磨粉機(jī)如微波預(yù)破碎、微波預(yù)燒原料、微波干燥與微波燒結(jié)等，因此，使用微波輻照進(jìn)行熱活化煤矸石能夠起到微波預(yù)破碎與微波熱活化的功能。對于微波輻照來說，不同的波長能量不同，不同的輻照時間對于煤矸石的加熱效果將產(chǎn)生很大的差異，而煤矸石礦物對溫度非常敏感，因此應(yīng)該對微波的波長和輻照時間加以考慮。微波輻照熱活化煤矸石做水泥基材料（水泥混合材與混凝土礦物摻和料）的研究較少，其效果需要進(jìn)一步驗證，但微波輻照為煤矸石的熱活化提供了一個新的技術(shù)途徑。