lgl言微波能作为一种加热源进入工业应用始于本世纪50年代初。近十年来，微波能的功效日益 被发现和扩展，已成为一种具有促进、催化、诱导化学反应的有效能源，并形成了一门新的学科— —微波化学。从矿物中提取金属的过程伴随着一系列化学反应的进行，微波化学的介入，给传统的 金属提取工艺引入了一种崭新的技术。本文以国际联机检索为手段，全面调查了国际上著名数据库 ：（EI｝、（CA）、（MA）、（NTIS）、（WPI｝和（SA）中M十年来关于微波能 在矿冶领域中应用研究方面的报道，并予以统计分析。2矿物和化合物微波加热特性研究80年代 至go年代在该方面均陆续有报道，研究相对系统并呈持续发展趋势。文献出处相对集中，主要研 究机构是美国矿业局雷诺研究中心和英国伯明翰大学。研究内容涉及矿物和化合物对微波的吸收、 反射及穿透性，并获得以下结论：（1）在氧化条件下可离解的硫化物、砷酸盐类、磷酸盐类、硫 砷酸盐类是微波的良好吸收体ill（2）矿物微波加热升温速率与矿物物理性质和晶体特性有关 ，且可分为：（a）不透明矿物处于低能谱带，升温速率高；（b）具有反射性的矿物处于中能借 带，升温速率居中I（c）矿物中有用成份具有反射性且处于中能谱带，但半透明脉石处于低能谱 带，升温速率最低＊］（3）矿物（化合物）对微波的吸收能力，从电导来看，半导体比绝缘体型 吸收率高；从化学键来看，过渡键型比纯共价键和纯离子健型吸收率高；对于相同的阳离子，大多 数硫化矿物比相应的氧化矿物具有更快的升温速率，矿物和化合物中的杂质对升温速率有显著影响 ‘’】（4）一般矿物的升温速率随着微波功率的加大而增加，但对于微波良好吸收体和微波反射 体的矿物而言，其升温速率与加大功率无关［‘1除了对微波加热特性的实验研究外，对矿物升温 的数学模型也作了探讨［‘］，矿物微波处理的热力学模型及数值解均有文献报道［’］。微波冶 金的基础理论研究正在发展与深入。而且，对矿物微波加热特性的系统和全面的研究，已积累了一 系列微波加热矿物的可靠数据，为矿物的微波处理提供了工艺参数。3微波能在矿物预处理与火法 冶炼中的应用研究近五年来，该方面的研究各国都有报道，以碳热还原工作数量最多，并呈上升趋 势。其特点是专利技术较少，理论研究较多，已成为微波冶金的研究重心。日本在90年代，微波 加热在碳热还原过程中的应用研究相对集中，除针对氧化矿和碳酸岩矿微波加热碳热还原【’‘的 实验研究外，对微波处理铁矿石的实用技术研究也并没落后。从1994年开始，微波加工铁粉的 方法和设备［‘1及铁矿石预处理t’1、烧结［“1的专利技术已见诸报道。研究机构集中在J an．ShinnipponSeitetsuKK和Jan．D0waIronPowder公 司等非学术研究机构，说明日本倾向于实用技术研究。澳大利亚伍论贡大学于1990年就将微波 能应用于碳热还原过程，充分利用微波能的体加热特点，解决了碳热还原过程中的“冷中心”问题 。围绕着铁矿石分别在一氧化碳的气氛l“］下和加入碳质材料［“］的条件下，用微波加热完成 联热还原过程，其结论为：微波能具有催化、促进碳热反应之特殊功效。新南威尔土大学用微波加 热还原二氧化锡【“l，研究了反应动力学，锡的品位与温度、时间的关系，作了还原数据处理、 热力学分析等，成功地实现了碳热还原二氧化锡。澳大利亚的研究机构除对金属氧化物的微波加热 碳热还原机理作了深入的研究外，还对工业应用的经济价值进行了分析，认为微波法可比传统法的 成本降低15％～50％［“］美国就微波能用于铁矿石球团加碳还原【‘’】，对La1llD llllg块矿微波预处理、强化还原过程作了研究，解决了一些难点问题［‘’］。对于难熔矿 物，采用微波诱发“冷”等离子体来处理，以解决难熔矿物的“冷中心”问题，强化了还原反应【 ‘’1。加拿大京斯顿女皇大学于1994年发表了微波处理含铁废渣，在微波加热熔渣的同时加 人磁铁矿和碳，以提高渣的加热速度，利用微波加热对渣的改性作用，不仅回收了渣中的铁，还得 到畅销的副产品［“1。英国诺丁汉（Nottin＠an）大学材料工程系1995年报道了利 用微波碳热还原法合成难熔金属碳化物粉末TIC．和TaC。这些碳化物可在比传统法所需温度 更低的条件下产生，故微波加热比常规加热大大缩短了加热时间“‘】。另一研究成果是伯明翰大 学微波还原氧化钛铁精矿［‘0］，在氧化“还原阶段，试样由X衍射仪检测，矿粒表面的形貌使 用电镜描述。实验结果表明，微波能对于该工艺具有潜在的应用前景。采用微波加热直接熔炼矿石 的研究，文献报道相对较少，主要在有色金属的冶炼中有所报道。如微波脱硫等离于体冶炼高冰镍 ，所产出的高冰镍品位高，可直接获取元素硫等＊’】。还报道了微波能熔炼富钛铁矿和二氧化钛 与赤铁矿的混合物的试验研究【”】，以及微波加热熔炼氧化精矿，后者主要是氧化锡矿加碳、碳 热还原熔炼的专利技术t“”。从文献报道的内容、数量及时间上来分析，微波加热直接熔炼的方 法，由于涉及到设备制造、生产成本等问题，目前只适用于高温小量的高价金属及合金t“】。4 微波能在湿法冶金浸取过程中的应用研究这方面的研究较早，80年代至今均有报道，多为专利文 献。这说明应用技术研究占主导，是微波冶金工业应用的一个突破口。早期文献报道t’‘1，主 要针对浸出过程前的预处理焙烧阶段采用微波辐射。研究对象为镍、钻、锰的氧化矿或硅酸盐矿， 含铜、铂、镍的矿石。在预处理阶段，矿石配入相应的试剂，经微波辐照处理，金属的浸出率显著 提高。文献［”】就难浸金矿的预处理，提出了采用微波能脉冲式辐照含金矿物1小时，再用氰化 物溶液浸出，可以有效地提高金的浸出率。近期文献报道【‘”，微波加热不仅用于预处理阶段， 并且也应用于浸出过程。微波强化铀矿浸出的工艺及设备现已问世v‘’。微波设备的研制方面， 也有报道。文献［‘’1报道了由压缩空气输送浸出浆液到微波发生器的专利技术，以实现微波对 浸出液的加热，促进化学反应的进行。1992年美国专利［‘’l披露了微波辐照的另一特殊用 途，即有效地去除浆液表面的腐蚀泡沫。从文献报道可以看出，微波能在湿法冶金中的应用、工艺 研究与设备研制同步进行，这对贵金属矿、稀有金属矿的浸取很有应用价值。5微波能在矿物处理 工艺中的应用研究微波能在选矿方面的应用研究，文献报道极少，主要是微波辐照辅助磨矿。该研 究利用微波选择性加热的特点，辐照矿物，使矿物相的界面间热应力发生变化，以致金属颗粒与脉 石之间产生裂纹，从而大大改善矿石的可磨性和减少研磨能量。就铁矿石（赤铁矿、磁铁矿、针铁 矿）而言，微波辐照处理后，既改善了矿物的研磨性，又提高了后续浮选和磁选的分密性0‘＼这 是美国矿业局雷诺研究中心90年代以来公开的研究成果。另据美国专利介绍t‘’］，利用。高 能量微波加热辐照矿物，使可吸收微波能的物质气化，以达到与矿物中夹杂物（例如石英）分离的 目的，给选矿处理带来益处。6结束语对二十年来的文献检索、综合分g析得出：微波能在金属提 取过程中的应用研究近十年来发展较快，但在其它领域的应用研究目前尚属鲜见，相当一部份研究 还处于实验室阶段。而贵金属、稀有金属由于其高价值且常规方法处理繁杂，因此微波能在提取冶 金中将日益取得特殊的功效。国外微波能在金属提取中应用研究的进展@徐勇$昆明理工大学!昆明,650093@陈克巧$昆明理工大学!昆明,650093微波能;;微波化学;;金属提取;;火法冶金在系统检索了国外近二十年文献的基础上，对微波能在提取冶金中的研究及应用作了简要的介绍．1ChenT T et al, The relative transparencyof minerals to microwave radiation. CanMetall Q, 1984, 23(3): 349-351
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11Standish N.Reduction of microwave-ir
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