純曠物的微波升溫特性研究

純曠物的微波升溫特性研究

    對某一特定的礦物，溫度的升高只取決于微波功率P的大小。嚴格地說，應(yīng)是取決物物料內(nèi)微波的能量密度，即單位質(zhì)量中微波功率的大小。雖然公式中東反映出時間對溫度的影響，但隨著時間的延長，有限空間中的微波能總是越來越多，結(jié)果能量密度也越大。為簡便起見，可將物料溫度的升高看成是加熱時間個函數(shù)。用橫坐標表示加熱時間，縱做標表示物料溫度的升高則實驗測得的各種類型的天然純礦物在微波場中的升溫試驗是在一臺經(jīng)改裝歷的家用微波爐中來完成的，加熱時使用惰性氣體進行保護。所用物料是從個同礦山采集的礦石．經(jīng)人工手選后獲得的天然純礦物、純度一股大于95％：另一部分為化學純礦物.

    可以看出，硫化礦和氧化礦(除硅孔街石外)，均具有明顯的溫度升高，是微波的強吸收物質(zhì)。而非金屬礦物(其礦石主要為脈萬礦物類型)的溫度幾乎不升高，對微波只有透過和反射作用、微小的溫度升高可能是于物料中的水分所致。礦物對微波加熱反應(yīng)的差異，是和介電常數(shù)的差異大體一致的。如黃鐵礦的介電常數(shù)為33.7—81，黃銅礦大于81，磁鐵礦為33．7-81，方鉛礦為15—17等。而脈石礦物一般僅為5左右。介電常數(shù)較大的物質(zhì)，其溫度升高也較迅速。但是，在升溫過程中，介電常數(shù)也隨溫度的變化而變化，一般而言，溫度越南，其值越小。這就是說，金屬礦物對微波的吸收能力，將隨其溫度的升高而降低。同時，當溫度升高到其一值后，硫化礦就有可能氧化成另一種物質(zhì)，介電常數(shù)也就自然發(fā)生了變化。如黃鐵礦，介電常數(shù)為33．7-81、一旦氧化變成了三氧化二鐵，介電常數(shù)就降為25。正是由于這兩種原因，在微波幅射初期，物科溫度升高非常迅速，曲線反映出近似于高斜率直線的上升；隨著時間延長，曲線上升的趨勢變得乎緩，接近于某一漸近線(礦物熔解，產(chǎn)生氣·濃平衡時刻)。

    除了介電常數(shù)的影響外，離子的類型對溫度升高也有著明顯的影響。含有過渡族元素(如鐵)的礦物和含銅離子的礦物，一班都具有較大的極化性。這類元素或離子的員外層d電子，離子半徑大、在形成礦物時，容易被失去，結(jié)果，礦物以離子鍵結(jié)合并趨向于金屬鍵，表現(xiàn)出導體性質(zhì)，介質(zhì)損耗系數(shù)大、溫度也就容易升高。方鉛礦的曲線便是此理論的一個典型例子，雖然其介電常數(shù)并不是最大的，但出于介質(zhì)損耗系數(shù)大，升溫也就很快。那些以共價態(tài)形成的礦物，如含鋅和銻的礦物，顯示出非導體性，其微波加熱也就慢一些。

    金屬氧化礦的微波升溫特性及規(guī)律性．與硫化礦極為相似，但隨溫度升高曲線趨向平緩，沒有硫化礦的那樣明顯。含鐵氧化礦和含錫氧化礦溫度升高很快，特別是磁鐵礦。這是由于其內(nèi)部存在著的磁疇，不僅在極化時以整體形式轉(zhuǎn)動，能量很大，而且在外電場作用下形成了區(qū)域性的小電場，更利于溫度的升高。含有硅、鈣的氧化礦，溫度升高慢一些。特別是硅孔雀石，與氧化銅礦相比，可以說溫度幾乎沒有什么變化，這可能是由于其銅原子核被屏蔽，離子半徑及極化性相應(yīng)變小，導致介電常數(shù)和介質(zhì)損耗系數(shù)也較小所致。

    應(yīng)當指出，既然微波加熱時物料的升溫特性受物料性質(zhì)的控制，那么，如果礦物的產(chǎn)地不同，其性質(zhì)也有這樣或那樣的差異(特別是雜質(zhì)含量、種類和內(nèi)部缺陷等)，這就必然導致雖然礦物名稱相同，微波升溫特性卻不—樣，甚至差異很大。天然純礦物和化學純礦物在承受微波加熱時也有很大的差異。因此，礦物的微波升溫性質(zhì)，既有普遍的規(guī)律性．又有礦物本身的特殊性，在研究中，必須具體問題具體分橋。