微波技术在硫化矿中的应用

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1、微波技术在硫化矿中的应用崔礼生1丁永江2(1东北大学资土学院1100042烟台金慧矿冶技术研究有限公司264000)I摘要】微波具有选择性加热．加热速度快、均匀、清洁．1岛效、耗能少、污染低、反J虹灵敏等特点，广泛应用在备学科领域。具有贫、细、杂、难特点的硫化矿石如何利用好逐渐引起人们的重视．微波处理小失是一种好方法，斗：仅指标优越，而且可以得到砷及硫的副产品，对耶境无污染，同时简化了后续工艺漉程，应该加强对这方面的深入研究。f关键词1微波．硫化矿．无污染．副产品1前言微波(microwarve．Mv)指波长1um～lmm，频率从3

2、00MHz～300GHz的超高频电磁波。为避免干扰，国际上规定民用微波频率一股为900(±】5)MHz和2450(±50)MHz。作为一种传输介质和加热能源．微波己被广泛应州于各学科领域。其应用领域涉及：C业、农业、医学、家庭等方面，尤其在新材料合成，有机物平¨无机物的合成和分解，以及冶金中微波化学反应等方面的研究发展较讯速。2微波的工作机理微波具有比激光低得多的能级．却能4：相同的温度甚至更低的温度F产生比常规方法高几倍甚至几十倍的效率。对于这种高效率，目前学术界主要有两种不同的观点：一种观点认为用于化学反应的微波频率2450MH

3、z属丁非电离辐射．在与分子的化学键发生共振时不可能引起化学键断裂。故其作用机理是极性介质在微波场作用下随其高速旋转而产生相当1二“分子搅动”的运动，从而被均匀地加热；即微波仅仅是一种加热方式，与传统的加热方式一样只会使物质内能增加，但不会改变反应的动力学性质。目前的许多实验报道结果支持了这一观点，如Jahangen研究了微波作J_}；

4、下ATP水解反应，得出的结论是微波加热与传统加热方式对反应的影响基本一致，Ranev也证实了这一结论。另一种观点认'为微波对化学反应作H；I是非常复杂的，除了具有热效应外还存在一种不是山温度引起的非热

5、效应，它能改变反应的动力学性质，降低反应的活化能，即微波对化学反应存在着选择性加热的影响(物质分子结构与微波频率的匹配关系)．存在着某些特定的非热效应的影响。目前的～些实验研究也揭示了这一现象。总之，微波加快化学反应的解释有多种，“热效应”和“非热效应”这两种观点都有不少证据支持。其加热过程是利用直流电源使磁控管产生微波功率，通过波导输送到加热器中．物料吸收微波功率后，引起物体内部分子的激烈振动，产生摩擦生热。对不同的物质，吸收的微波功率的能力不同，因此微波具有选择性加热的特点。微波技术具有消洁、高效、耗能少、污染低，加热速度快、反

6、应灵敏、加热均匀等特点，己在化学的各个领域及分支领域得到了广泛应用。为了更有效有目的地利川微波，探讨并研究出微波反应机理(特别是非致热效应的影响更具有特色)，由此根据工E确的反应机理及影响因子，设计制造专用的微波反应设备。改进或完善现有的微波反应装置，扩大其麻I{J范嗣井使之能够提供更详细、准确的温度梯度信息和准确控制反应温度，将目前的实验室研究成果进一步扩大到实际：[业生产中，使微波技术真丑二造福1二人类。3微波对硫化矿石的处理作用硫化矿的含量比较大，尤其是具有贫、细、杂、难特点的矿石越来越多，如何利州好这些资源具有重要意义：加拿

7、大的OHT和EMR微波技术公司都研究了微波能的应用，并将其与矿业联系起来，特别是应f；fl于预处理难选矿石和精矿q，。山尔烟台金惠科技公司也对含砷硫矿石进行了小型工业试验，取得了初步结果。微波脱硫的核心是利用微波的特殊作用，在密闭的循环系统中将有色和贵金属原生硫化矿石中的硫和砷以单质硫和砷(或As203)的形式产出，不产生S02。典型的难处理的砷黄铁矿金矿_i，为了川收金，需要进行罱烧、商乐浸出或生物溶浸处理。山丁太昂贵，高压浸出年¨焙烧已被禁Il。他川，生物浸出义时常有问题。冈为只有某些仃物对微波有反应，所以能够选择性地麻}I{微

8、波能，可以人世地竹约能姑并且能够避免或控制提高生产底线的某些副产品。金精矿标准的焙烧过程使黄铁矿中的铁和硫发生氧化反应。这个依靠硫氧化放热的过程是比较经济的。利用这种处理方法．可选择性地控制铁的氧化平II较好地控制除硫。通过把温度控制在硫的燃点以下和限制氧气浓度，这个过程将黄铁矿直接氧化成赤铁矿和硫元素。利用微波反应如下：FeS，』噬_FeS+SFeS+H20(高温)—卜H2S+Fe304H2S+02——————卜S+H20普通黄铁矿焙烧：3FES2+802一Fe304+6S02和，或4FeS2+I102--2Fe203+8S02砷

9、黄铁矿金精矿普通的砷黄铁矿焙烧产生赤铁矿以及副产品S02和As203。在受控条件r，交替反应产生磁铁矿、砷的硫化物和少量的S02。利用微波反应设备，在浮床反应器中降低氧含量的情况下，借助于微波提供的反应能量，使上述反应过程持续进行下去