高温微波冶金反应器的研究现状及发展趋势

在简述微波加热基本原理的基础上,评述高温微波冶金反应器近年来的国内外研究现状,分析目前高温微波冶金反应器存在的主要问题,指出由于高温条件下微波系统的连续稳定性、适用于微波场的大尺寸高温反应内腔及高效的反应工程设计等难题,除小规模微波设备外,能够满足高温、高效、大功率的微波冶金反应器仍是空白,解决高温微波冶金反应器工业化应用在微波高温陶瓷材料、大功率微波发生器和物料温度测试等方面存在的主要问题,提高微波能的转换效率,研制、设计连续、稳定的大功率高温微波冶金反应器是微波工业化实践的关键。

新型微波高温热风系统实验研究

介绍了一种新型的微波高温热风系统,测试分析了微波功率、风机风速、吸波材料等对热风温度及保温箱内温度分布的影响。研究结果表明:设计合理的微波高温热风系统结构紧凑、换热强度大、洁净环保,并能满足各种工业应用对热风温度的要求。

透波材料在微波冶金领域的应用进展

综述了透波材料的研究现状,探讨了目前在不同的微波冶金温度区间所需的微波透波材料。聚四氟乙烯等可作为低温微波透波材料,xMeO.yAl2O3.zSiO2陶瓷体系已经作为高温微波冶金透波材料,继续研究适合微波加热不同温段的透波材料体系是目前微波冶金发展的迫切需要。

一种新型圆柱型谐振腔用于闪蒸实验研究

针对工业废水的处理设计了一种新型圆柱形谐振腔用于微波闪蒸腔体结构。本文首先通过波导理论推导了圆柱谐振腔中的电磁场分布,其次编程计算出圆柱谐振腔体中模式数分布对腔体设计的影响,最后利用HFSS仿真软件对腔体结构及其馈口的位置进行了优化,并最终根据优化结果制造出第一代闪蒸腔体。采用微波闪蒸技术和常规闪蒸技术处理含Zn2+和硫酸的废水,进行实验对比,实验结果表明微波闪蒸技术要优于常规闪蒸,并且闪蒸效果良好。

微波加热制备部分稳定氧化锆及其稳定率预测研究

针对微波加热制备部分稳定氧化锆过程的非线性、多变量、时变等复杂特点,运用机器学习方法中的LM-BP神经网络和支持向量机(SVM),以保温温度、升温速率、保温时间、降温速率和淬火温度作为输入量,稳定率为输出值,建立了微波加热制备部分稳定氧化锆的稳定率预测模型。分别利用两种预测模型进行稳定率的预测,通过与稳定率的测量值对比分析表明,两者均具有良好的预测能力,但SVM模型具有较高的预测精度。

微波谐振腔内强化换热的实验研究

微波热风技术是以微波为热源,利用吸波材料作为微波加热体,在微波场内吸收微波能,转换为热能后通过强化换热与冷空气进行热交换,实现微波热能的利用的微波热风新技术,具有清洁、温度稳定性好、热效率高、能耗低等优点。微波谐振腔内强化换热结构是保证微波热风系统正常高效运行的重要环节,也是微波热风技术的关键所在。对比了两种不同的微波谐振腔内强化换热结构,并探究了通过不同微波功率、换热结构、风速、散热对保温箱内温度的影响。

纳米粒子改性的双金属纳米片阵列的析氧性能

过渡金属氧化物和氢氧化物因具有较低的成本和良好的活性等优势已逐渐成为新一代析氧反应(OER)的催化剂,然而,其较高Tafel斜率阻碍了它们取代常规Ir和Ru基催化剂。通过低温自沉积法在导电ITO基底上合成了NiO纳米片阵列,之后基于不同的钴盐在非极性溶剂(例如丙酮)中的活性不同而对NiO纳米片阵列进行修饰,成功构建了不同结构的混合过渡金属纳米片阵列,其中氯盐的引入会在NiO纳米片上产生刻蚀的效果而生成多孔的CoNi-O纳米片,而硝酸盐的引入会在NiO纳米片表面二次生长而生成分枝CoNi-O纳米片。Co盐的引入不仅赋予了材料独特的纳米结构,也提高了NiO纳米片阵列的析氧能力。相比于纯的NiO纳米片(56.9 mV/dec),修饰后所获得的多孔CoNi-O纳米片(33.7 mV/dec)和分枝CoNi-O纳米片(29.1 mV/dec)在0.1 mol/L的KOH电解液中具有较小的Tafel斜率。因此,通过表面修饰来构建不同形貌的混合氧化物电极材料的设计策略可以为设计具有较高催化活性和实用的OER催化剂提供经验。

废旧锂离子电池正极材料再生技术现状

锂离子电池因具有高能量密度、高功率、低成本、优异的循环性能和较长的循环寿命等优点,已成为大部分可移动设备的储能装置。近年来,废旧锂离子电池的数量不断增加。废旧锂离子电池正极材料的再利用成为当前研究热点。介绍了废旧锂离子电池正极材料再生的研究现状,主要介绍了溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法、高温固相法和碳热还原法等再生锂离子电池正极材料的方法,分析了不同方法存在的优缺点,阐述了微波加热技术在废旧锂离子正极材料再生技术中的重要性。对未来废旧锂离子电池正极材料再生技术进行展望,提出了离子交换法再生三元锂离子电池正极材料的方法,以及微波加热技术对制备锂离子电池正极材料的重要性。

升温速率对椰壳热解特性的影响及动力学分析

利用热重分析仪对椰壳在不同升温速率(5、20、40℃/min)下的热解特性及动力学进行了研究,探讨了热解机理。结果表明:椰壳热解过程主要分为脱水、快速热解和缓慢失重;对比不同升温速率下的失重曲线表明,升温速率对热解失重率有明显影响,其最终热解产物的得率随升温速率的增加而减少。运用氮吸附仪测定其吸附等温线,获得不同热解温度对炭化料的孔结构,结果表明:热解温度越高,微孔越发达。使用TG曲线数据,利用分布活化能模型求出相应的活化能,失重率在0.1～0.8之间时,活化能在146～444kJ/mol,呈"N"形变化。活化能的分布函数,反映了椰壳热解过程中不同阶段反应性能的变化规律,有助于了解椰壳的热解机理。

微波焙烧高钛渣中试研究

对微波焙烧高钛渣制备人造金红石工艺进行了中试研究。采用均匀设计安排了中试实验,验证了放大准则,确定了放大参数,同时考察了原料粒度、煅烧温度和通氧量等工艺条件对微波焙烧高钛渣的影响。结果表明:微波焙烧时间是决定高钛渣氧化程度的关键参数。当高钛渣处理量为120 kg/h,微波焙烧时间为4 h时,最优工艺参数为原料粒度275μm,焙烧温度950℃,通氧量0.557 m3/h,在此条件下高钛渣的氧化率可以达到91%。

Optimization of preparing V_2O_5 by calcination from ammonium metavanadate using response surface methodology

Parameters of technique to prepare vanadium pentoxide by calcination from ammonium metavanadate were optimized using central composite design of response surface methodology. A quadratic equation model for decomposition rate was built and effects of main factors and their corresponding relationships were obtained. The results of the statistical analysis show that the decomposition rate of ammonium metavanadate is significantly affected by calcination temperature and calcination time. The optimized calcination conditions are as follows： calcination temperature 669.71 K, calcination time 35.9 min and sample mass 4.25 g. The decomposition rate of ammonium metavanadate is 99.71%,which coincides well with experimental value of 99.27% under the optimized conditions, suggesting that regressive equation fits the decomposition rates perfectly. XRD reveals that it is feasible to prepare the V2O5 by calcination from ammonium metavanadate using response surface methodology.

活性炭对甲苯的吸附及其等温线预测

以微波椰壳活性炭和微波再生后的活性炭吸附甲苯。测定了在20,30和40℃条件下甲苯在活性炭上的吸附等温线,采用Langmuir方程对实验数据进行拟合。结果表明,在30℃下椰壳活性炭和再生活性炭吸附甲苯的理论饱和吸附量分别为0.323和0.273 g/g:采用Polanyi吸附势理论预测了苯在活性炭上的吸附等温线,其中椰壳活性炭和再生活性炭上的吸附等温线计算值和实验值最大偏差为5%左右。

钛铁矿的微波辅助磨细试验研究

试验以攀枝花钛铁矿为原料,于微波高温箱式炉内,在1kW～3kW微波功率和不同加热时间内进行加热处理,然后水淬骤冷,利用SEM研究了微波加热对矿石内部产生裂纹的影响,并通过磨矿试验说明这些裂纹对矿石易磨性的影响。结果表明,该矿石在2分钟内可以被微波加热至400℃以上,能有效吸收微波能量。在1kW,2.45GHz微波下加热30s,然后进行水淬处理,通过SEM检测发现在矿石内部有用矿物和脉石晶粒边界上产生了裂隙。随后,不同粒度样品在微波处理后进行了磨矿试验,样品粒度为25mm的矿石在磨矿后其产品中-200目含量由原矿的66%提高至94%,证明微波加热产生的裂隙使得矿物更易于磨细。

活性炭对甲苯的吸附平衡及热力学研究

以负载醋酸锌的废活性炭为原料,采用微波法得到再生活性炭产品吸附甲苯。测定了20、30和40℃时活性炭吸附甲苯的吸附等温线和穿透曲线,并用Langmuir和Freundlich方程处理实验数据,Lang-muir方程能很好地拟合实验数据,计算了甲苯在活性炭上的最大饱和吸附量(qm)为273.23mg/g、平均吸附热(ΔH)为-1.92kJ/mol,吸附自由能(ΔG)为负数,吸附熵(ΔS)随吸附量增加而降低,表明该吸附过程是一个自发的放热过程。在相同入口气体浓度和吸附温度下,比较了3种活性炭的饱和吸附量,对比结果表明微波活性炭具有较大的饱和吸附量。

碱式碳酸钴在微波场中的吸波特性及升温行为研究

利用微波谐振腔,分析物料放入前后波谱图的衰减值和相对频移,研究碱式碳酸钴、四氧化三钴及二者混合物的微波吸波特性;并通过微波加热物料,探讨物料在微波场中的升温行为。研究结果表明:碱式碳酸钴吸波性能较弱,而四氧化三钴具有很强的吸波性能,二者混合物的吸波性能随着四氧化三钴配比的增加而增强;在微波功率为820 W条件下,配加四氧化三钴质量分数为20%的碱式碳酸钴在微波场中加热110 s后,温度即可达到375 K;物料在微波场中的升温快慢与微波功率成正比;升温行为的研究结果与吸波特性的测定结果相吻合。微波煅烧碱式碳酸钴制备四氧化三钴是可行的。

辉钼矿在微波场中的升温特性及焙烧测试

考察了辉钼矿在微波场中的升温行为,探究了物料量、物料厚度以及微波功率对辉钼矿升温行为的影响。研究结果表明,辉钼矿具有良好的微波吸收性能,其升温过程可分为3个阶段;物料在微波场中升温与微波功率呈正比,而与物料厚度和物料量成反比。在本试验范围内,微波功率0.5 k W条件下,18 min后可将130 g辉钼矿加热至800℃。由焙烧产品的表征结果可知,本试验得到了特征良好的焙烧产品;微波氧化焙烧辉钼精矿制备高纯度三氧化钼是可行的。

碱式碳酸钴非等温热分解动力学

利用热重分析及X线衍射技术,考察不同升温速率下碱式碳酸钴的热分解特性,研究碱式碳酸钴热分解动力学。用模型函数法（Coats-Redfern和Achar法）和非模型法（Kissinger法和Flynn–Wall–Ozawa法）分析计算热分解过程第2阶段的动力学参数。研究结果表明：在空气气氛下,碱式碳酸钴的热分解过程分2个阶段进行（碱式碳酸钴在303 K左右开始失去结晶水;493 K时无水盐分解,至625 K以上基本分解完毕,产物为四氧化三钴）,其中分解过程质量损失率为29.5%,与理论值相符;产物表观活化能E为106.139~144.537 kJ/mol,lg A（A为指前因子）为9.396~11.868,机理函数为成核与长大模型。

锌加压浸出渣浮选硫精矿汞硫分离富集研究

对锌加压浸出渣经浮选后的硫精矿中的汞硫分离、富集以及硫磺回收进行研究,确定硫化铵溶液浸出过程汞硫分离和浸出母液热分解回收硫磺的最佳工艺条件。试验结果表明:在常温常压下,(NH4)2S浓度为2.5mol/L、液固比6:1、时间10min的浸出条件下,硫浸出率达98.66%,汞在渣中的富集率为93.8%,浸出渣中汞含量为原矿的6倍以上;浸出母液在热分解温度94℃、分解时间90min的条件下,硫磺回收率在98%左右,硫磺纯度符合GB/T2449—2006工业硫磺一等品标准;硫化铵试剂可循环利用,回收率为91.76%。

喷雾热解法制备ITO粉体的研究

以InCl_3·4H_2O和SnCl_2·2H_2O为原料、水为溶剂溶解作为前驱体溶液,采用微波管式炉加热联合超声波喷雾热解法制备得到ITO粉体。实验研究了不同微波热解温度和添加无水乙醇对ITO产品的微观形貌的影响,利用TG-DSC、XRD、SEM、EDS、TEM对样品的结构特征和微观形貌进行了表征分析。研究结果表明,合适的前驱液浓度、适宜的温度和适当的添加剂是影响氧化铟锡(ITO)粉体形貌的关键因素。得到粒径较小、分散性好和形貌呈球形的超细粉体的最佳条件为温度650℃,浓度0.01 mol/L,酒精加入量为30%,滤网加入200目。

用微波硫酸化焙烧—水浸新工艺从铁矾渣中回收有价金属

研究了将铁矾渣与浓硫酸混合,经微波低温焙烧后用水浸出有价金属。试验结果表明:在浓硫酸质量为铁矾渣质量的36%、微波焙烧温度250℃、保温时间30min、浸出温度50℃、浸出时间1h、水浸液固质量比4∶1、搅拌速度300r/min最优条件下,Fe、Zn浸出率分别可达89.4%、80.7%,浸出液中的有价金属可进一步回收,富含硫酸铅的浸出渣可用作炼铅添加剂。与传统烟化炉工艺相比,此工艺有价金属浸出率高,处理效率高,对环境友好。