纯旷物的微波升温特性研究

纯旷物的微波升温特性研究

    对某一特定的矿物，温度的升高只取决于微波功率P的大小。严格地说，应是取决物物料内微波的能量密度，即单位质量中微波功率的大小。虽然公式中东反映出时间对温度的影响，但随着时间的延长，有限空间中的微波能总是越来越多，结果能量密度也越大。为简便起见，可将物料温度的升高看成是加热时间个函数。用横坐标表示加热时间，纵做标表示物料温度的升高则实验测得的各种类型的天然纯矿物在微波场中的升温试验是在一台经改装历的家用微波炉中来完成的，加热时使用惰性气体进行保护。所用物料是从个同矿山采集的矿石．经人工手选后获得的天然纯矿物、纯度一股大于95％：另一部分为化学纯矿物.

    可以看出，硫化矿和氧化矿(除硅孔街石外)，均具有明显的温度升高，是微波的强吸收物质。而非金属矿物(其矿石主要为脉万矿物类型)的温度几乎不升高，对微波只有透过和反射作用、微小的温度升高可能是于物料中的水分所致。矿物对微波加热反应的差异，是和介电常数的差异大体一致的。如黄铁矿的介电常数为33.7—81，黄铜矿大于81，磁铁矿为33．7-81，方铅矿为15—17等。而脉石矿物一般仅为5左右。介电常数较大的物质，其温度升高也较迅速。但是，在升温过程中，介电常数也随温度的变化而变化，一般而言，温度越南，其值越小。这就是说，金属矿物对微波的吸收能力，将随其温度的升高而降低。同时，当温度升高到其一值后，硫化矿就有可能氧化成另一种物质，介电常数也就自然发生了变化。如黄铁矿，介电常数为33．7-81、一旦氧化变成了三氧化二铁，介电常数就降为25。正是由于这两种原因，在微波幅射初期，物科温度升高非常迅速，曲线反映出近似于高斜率直线的上升；随着时间延长，曲线上升的趋势变得乎缓，接近于某一渐近线(矿物熔解，产生气·浓平衡时刻)。

    除了介电常数的影响外，离子的类型对温度升高也有着明显的影响。含有过渡族元素(如铁)的矿物和含铜离子的矿物，一班都具有较大的极化性。这类元素或离子的员外层d电子，离子半径大、在形成矿物时，容易被失去，结果，矿物以离子键结合并趋向于金属键，表现出导体性质，介质损耗系数大、温度也就容易升高。方铅矿的曲线便是此理论的一个典型例子，虽然其介电常数并不是最大的，但出于介质损耗系数大，升温也就很快。那些以共价态形成的矿物，如含锌和锑的矿物，显示出非导体性，其微波加热也就慢一些。

    金属氧化矿的微波升温特性及规律性．与硫化矿极为相似，但随温度升高曲线趋向平缓，没有硫化矿的那样明显。含铁氧化矿和含锡氧化矿温度升高很快，特别是磁铁矿。这是由于其内部存在着的磁畴，不仅在极化时以整体形式转动，能量很大，而且在外电场作用下形成了区域性的小电场，更利于温度的升高。含有硅、钙的氧化矿，温度升高慢一些。特别是硅孔雀石，与氧化铜矿相比，可以说温度几乎没有什么变化，这可能是由于其铜原子核被屏蔽，离子半径及极化性相应变小，导致介电常数和介质损耗系数也较小所致。

    应当指出，既然微波加热时物料的升温特性受物料性质的控制，那么，如果矿物的产地不同，其性质也有这样或那样的差异(特别是杂质含量、种类和内部缺陷等)，这就必然导致虽然矿物名称相同，微波升温特性却不—样，甚至差异很大。天然纯矿物和化学纯矿物在承受微波加热时也有很大的差异。因此，矿物的微波升温性质，既有普遍的规律性．又有矿物本身的特殊性，在研究中，必须具体问题具体分桥。