煤矸石的熱活化途徑

時間：2014-05-09 14:53:03

作者：世邦機器

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，就可以很快達到整體加熱的效果。當用微波輻照時，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在礦物之間界面上產(chǎn)生裂縫，同時又有效地促進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。