微波冶金技术

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微波冶金技术范文第1篇

关键词:萃取新技术 有色冶金 运用

中图分类号:TG146 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0006-01

目前来看,常规萃取技术在提纯上已经不能更好满足有色冶金的需求,双水萃取技术、物理萃取技术等新技术的出现,在一定程度上促进了有色冶金业的发展。然而,这些萃取新技术在实际应用中仍有需要改进的地方。在这种情况下,有必要对有色冶金萃取新技术进行相应研究。如何更好的将萃取新技术更好的应用到有色冶金中,已经成为相关部门值得思索的事情。

1 对萃取新技术现状进行分析

萃取技术在19世纪前期就已经在化工、轻工、食品、药品等领域应用,而在冶金工业中应用,则是在20个世纪前期,当时只是在核燃料富集及提纯上有所应用。随着冶金业不断的发展,除核燃料的富集、提纯外,冶金领域其他方面对萃取技术的需求也越来越大。随着萃取技术不断的发展,常规的溶剂萃取方法已经不能更好的满足现实需求。新型的萃取技术出现并在有色冶金中的应用,不仅其分离比原来萃取技术先进,提纯也比以前更先进,但是并不是多有的萃取技术都在有色冶金中应用,目前仍有一些新技术尚未在夜色冶金行业中应用。即便一些先进技术在有色冶金业中应用,也仍有一些需要改进的地方。这些技术很多并没有工业化,要想解决这些技术在工业化的障碍,仍需要对现在的萃取分离技术进行研究。此外,超声和微波的一同萃取,超声强化临界状态下物质的萃取等技术联用的问题也没有得到解决,萃取方法的机理探索也未得到有效的解决。在这种情况下,仍然需要对相应新技术进行研究。

2 对萃取新技术在有色冶金中的应用进行分析

2.1 双水萃取在有色冶金中的应用

一些高性能分子聚合物水溶液达到一定浓度后,就会形成两相,当两相较高的时候,就可以形成双水相性质。在双水相形成过程中,是两种聚合物之间吸引力较强,就会存在一个相中,聚合物之间有斥力,某种分子周围就会有同种分子。其平衡后就会形成两相,两种聚合物分处一相。当聚合物之间存在相互排斥的时候,其分子质量就会变大,并形成相互排斥的异种分子,使聚合物具有不相容性。

要想这种萃取技术在有色冶金中更好的发挥提纯作用,就应该在有色冶金体积比提高的基础上,对其进行萃取并提高其效率。这种技术在生物生活和活性物质提存中应用的比较广泛。近些年来,将其引用到有色冶金提存中来,其作为一种有色冶金中一种新技术,利用水溶性高聚物在无机盐存在的前提下实现两相的,其不仅能对主族元素和过度元素进行进行萃取,使相应金属被分离和提纯,同时也能对二、三过度系元素及稀土元素体系中的萃取分离进行相应研究得出相应结论。在实际研究中,铱与氯化亚锡反应的时候会生成三氯亚锡酸络阴离子,其在动力学效率作用下,使得铂、金的差异较大。在此基础上用丙醇-氯化钠双水体系进行萃取,就能使铂、金和铱分离,得到纯度较高的铂、金。

2.2 物理萃取技术在有色冶金中的应用

物理萃取是由微波、电场和电磁、超声萃取等组成的,这些萃取方法的最大优势是最大限度的缩短时间,提高生产效率,且生产过程无污染。物理萃取技术作为有色冶金新技术,其以其独特的优势受到了广大冶金业的青睐,并在有色冶金中逐步应用。

微波技术作为一种电磁波,其不仅具有波动性、热特性,同时也具有高频性和非热性。其常因介质中的介电常数不同,使得吸收微波能的程度和热能不同。在使用微波技术进行萃取过程中需要有选择性的加热,之后才能将有色冶金从其基体和体系中分离出来。通过对铜矿浸出液进行研究,可知微波技术比传统加热方法反应效率要快且节能,在一定程度上也能减少劳动强度,使工作环境得以改善,从铜矿中更好的提出硫酸质量;电场在强化作用下,其能有效的提高萃取设备效率,也能将萃取能耗降至最低,同时也能使系数和两相的分散和澄清得以强化,进而提高分离效率。在实在对铜进行萃取实验时,其电极间距为5cm,直接电流为4kW,其萃取效率就会增至212倍,其液滴直径也将会下降至2mm左右。相关专家凭借电场的优势在实际应用过程中,以静电式准液膜作为新型分析技术对钪进行提取,最终结果是其浓度缩至10倍以下,其纯度提高5倍左右;电磁事实上就是一种有着特殊能量的场,这种能量能在物质上发挥作用并改变其微观结构,进而改变物理化学性质。抗磁性物质经过磁场处理后,分子势垒会降低,也会减少内聚,使宏观物性发生变化。这样会将其表面张力减小洗漱扩散,也会使系数增加、溶解度增大加快其萃取过程。电磁技术在有色冶金中应用,主要是用来对铜进行萃取。在萃取的时候,可以先对稀土料液进行相应处理,之后再进行萃取。结果证明,使用这种方法能稀土两相分配比的以改变,同时也能以磁化的方式稀土元素之间的分离系数得以提高;超声萃取技术主要来自于超声,而其机械效应和热效应对萃取源有一定作用。目前来看,超声萃取技术作为一种新型技术已被应用在有色冶金中,其在实际中应用不仅能提高其有色冶金产率,同时液能节约其成本。在对镍进行萃取的时候,选用相应萃取剂、波率和功率。使用这种方法后,其萃取率为原来的4倍,同时也增加了两相接触面积。然而,物理萃取技术在实际应用过程中,尚有不成熟的地方,要想使其更好的应用在有色冶金中,仍需要对物理萃取技术进行进一步研究。

3 结语

萃取技术因其选择性高和分离效果好等特点在有色冶金中广泛应用。然而,随着科技的发展和经济的进步,原有的萃取技术已经不能更好满足有色冶金需求。在这种情况下,就应该对心萃取技术进行相应研究。目前来看,双水萃取技术、物理萃取技术和离心萃取等技术作为新技术已经开始在冶金中运用,并取得了一定效果。而有色冶金企业在未来的发展中,对萃取技术的要求将会更高。为了更好满足有色冶金企业需求,还要对相应萃取新技术进行进一步研究。

参考文献

[1] 段五华,周秀珠,周嘉贞.离心萃取器在有色冶金中的应用[J].有色金属,2006(3).

[2] 徐长波,王巍杰.双水相萃取技术研究进展[J].化工技术与开发,2009(5).

[3] 陈进利,吴勇生.有色冶金废渣综合利用现状及发展趋势[J].中国资源综合利用,2008(10).

微波冶金技术范文第2篇

关键词：印刷电路板；金属；回收

引言

随着电子产品更新速度的加快，电子垃圾主要组成部分的印刷电路板（PCB）的废弃数量也越来越庞大。废旧PCB对环境造成的污染也引起了各国的关注。在废旧PCB中[1]，含有铅、汞、六价铬等重金属，以及作为阻燃剂成分的多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等有毒化学物质，这些物质在自然环境中，将对地下水、土壤造成巨大污染，给人们的生活和身心健康带来极大的危害。在废旧PCB上，包含有色金属和稀有金属近20种，具有很高的回收价值和经济价值，是一座真正的等待开采的矿藏。

1 物理法

物理方法是利用机械的手段和PCB物理性能的不同而实现回收的方法。

1.1 破碎

破碎的目的是使废电路板中的金属尽可能的和有机质解离，以提高分选效率。研究发现[2]当破碎在0.6 mm 时，金属基本上可以达到 100%的解离，但破碎方式和级数的选择还要看后续工艺而定。

1.2 分选

分选是利用材料的密度、粒度、导电性、导磁性及表面特性等物理性质的差异实现分离。目前应用较广的有风力摇床技术、浮选分离技术、旋风分离技术、浮沉法分离及涡流分选技术等。

2.超临界技术处理法

超临界流体萃取技术是指在不改变化学组成的条件下，利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行萃取分离的提纯方法。与传统萃取方法相比较，超临界CO2萃取过程具有与环境友好、分离方便、低毒、少甚至无残留、可在常温下操作等优点。

关于利用超临界流体处理废旧PCB主要研究方向集中在两个方面：一、由于超临界CO2流体具有对印刷线路板中树脂及溴化阻燃剂成分的萃取能力[3]。当印刷线路板中的树脂粘结材料被超临界CO2流体去除之后，印刷线路板中的铜箔层和玻璃纤维层即可很容易地分离开，从而为印刷线路板中材料的高效回收提供可能。二、直接利用超临界流体萃取废旧PCB中的金属。Wai 等[4]报道了以氟化二乙基二硫代氨基甲酸锂（LiFDDC）为络合剂，从模拟样品纤维素滤纸或沙子中萃取 Cd2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Pd2+、As3+、Au3+、Ga3+和 Sb3+的研究结果，萃取效率均在 90%以上。

超临界处理技术也有很大的缺陷如：萃取的选择性高需加入夹带剂，对环境产生危害；萃取压力比较高对设备要求高；萃取过程中要用到高温因此能耗大等。

3 化学法

化学处理技术是利用PCB中各种成分的化学稳定性的不同进行提取的工艺。

3.1 热处理法

热处理法主要是通过高温的手段使有机物和金属分离的方法。它主要包括焚化法、真空裂解法、微波法等。

3.1.1 焚化法

焚化法是将电子废弃物破碎至一定粒径，送入一次焚化炉中焚烧，将其中的有机成分分解，使气体与固体分离。焚烧后的残渣即为的金属或其氧化物及玻璃纤维，经粉碎后可由物理和化学方法分别回收。含有机成分的气体则进入二次焚化炉燃烧处理后排放。该法的缺点是产生大量的废气和有毒物质。

3.1.2 裂解法

裂解在工业上也叫干馏，是将电子废弃物置于容器中在隔绝空气的条件下加热，控制温度和压力，使其中的有机物质被分解转化成油气，经冷凝收集后可回收。与电子废料的焚烧处理不同，真空热解过程是在无氧的条件下进行的，因此可以抑止二英、呋喃的产生，废气产生量少，对环境污染小[5]。

3.1.3 微波处理技术

微波回收法是先将电子废弃物破碎，然后用微波加热，使有机物受热分解。加热到1400 ℃左右使玻璃纤维和金属熔化形成玻璃化物质，这种物质冷却后金、银和其他金属就以小珠的形式分离出来，回收利用剩余的玻璃物质可回收用作建筑材料[6]。该方法与传统加热方法有显著差异，具有高效、快速、资源回收利用率高、能耗低等显著优点。

3.2 湿法冶金

湿法冶金技术主要是利用金属能够溶解在硝酸、硫酸和王水等酸液中的特点，将金属从电子废物中脱除并从液相中予以回收。它是目前应用较广泛的处理电子废弃物的方法。湿法冶金与火法冶金相比具有废气排放少，提取金属后残留物易于处理，经济效益显著，工艺流程简单等优点。

4 生物技术

生物技术是利用微生物在矿物表面的吸附作用及微生物的氧化作用来解决金属的回收问题。微生物吸附可以分为利用微生物的代谢产物来固定金属离子和利用微生物直接固定金属离子两种类型[7]。前者是利用细菌产生的硫化氢固定，当菌体表面吸附了离子达到饱和状态时，能形成絮凝体沉降下来；后者是利用三价铁离子的氧化性使金等贵金属合金中的其他金属氧化成可溶物而进入溶液，使贵金属出来便于回收。生物技术提取金等贵金属具有工艺简单、费用低、操作方便的优点，但是浸取时间较长，浸取率较低，目前未真正投入使用。

结语

电子废弃物是宝贵的资源，加强电子废弃物的金属回收技术的研究和应用，无论从经济还是环境的角度出发，均具有重大意义。由于电子废弃物具有复杂、多样的特点，单凭任一技术很难回收其中的金属，未来处理电子废弃物技术的发展趋势应该是：处理形式产业化，资源回收最大化，处理技术科学化。综上所述，研究废弃PCB的资源化，既可以保护环境、防止污染，又有利于资源的循环利用，节约了大量的能源，促进了经济社会的可持续发展。

参考文献：

[1]周兵，王占华.我国电子垃圾资源化处理对策研究[J].吉林建筑工程学院学报，2009，26（3）：37-40.

[2]Melchiorre M，Jakob R.Electronic scrap recycling[J].Micto-electronics Journal，IEEE，1996，28（8-10）：21-24.

[3]Wang H T，Maya H，Motonobu G，et al.Extraction of flame retardants from electronic printed circuit board by super-critical carbon dioxide[J].The Journal of Super-criticalFluids，2004，29（3）：251-256.

[4]Wai C M.Supercritical fluid extraction of trace metals from solid and liquid materials for analytical applications[J].Anal.Sci.，1995，11（1）：165-167.

[5]李爱民.有害固体废物热解焦油特性研究[J].重庆环境科学，2003，25（5）：2O-23.

微波冶金技术范文第3篇

[关键词]物位测量；雷达；调频连续波；超声波；微波

1.引言

物位计是指在企业的生产过程中，专门用来测量液位或固体料位以及界面变化情况的一种仪表。物位测量技术有着强烈的自身优势，例如它具备较高的分辨率以及非接触式的优点，因此在工业生产过程中（尤其是化工企业），得到了十分广泛的应用。由于物位计直接参与企业的生产过程，所以一旦出现偏差或者错误就有可能给企业带来不可估量的损失，所以我们有必要深入对于物位测量技术的研究，从而更好的为企业的生产以及经济发展服务。

2.物位测量技术的基本工作原理

目前，应用比较广泛的一种非接触式物位测量技术原理称之为回波测距原理，这种技术是通过波（超声波、微波等）的传播来实现的，其工作原理具体可用下图来表示：

其中：

H代表容器的整体高度

h代表由探头到物料上表面的距离

h’代表由容器底部到物料上表面的距离H

当探头发出的能量波探测到物料的上表面的时候，会形成一条反射波传达回探头。根据波的传播时间以及传播速度我们就可以计算出从容器顶部到物料上表面的距离。具体计算公式如下：

h=0.5Ct

（其中，C代表波在空气中的传播速度，t代表波由探头出发到反射波被探头接收所经历的时间）

根据h我们进而可以推算出物料的高度为：h’=H-h=H-0.5Ct

由于在实际的工作过程中，液态的物料会出现上下波动情况，固态物料的上表面也不可能完全水平，加之水蒸气、会产等其他因素的干扰，会使测量结果出现不同程度的误差。若想使得测量结果更加趋近于真实值我们就需要对波进行进一步的数字化处理来消除误差，使测量结果更加真实准确。

3.两种常用雷达物位测量技术综述

虽然同是应用回波测距原理，但是不同类型的能量波在反射原理和数据处理方式上还是各不相同的。下面主要分析了超声波物位和微波物位测量技术原理以及特点等等。

3.1超声波物位测量技术

目前，超声波物位测量技术已经发展到了相对比较成熟的阶段，冶金、开矿、化工等行业都有着广泛应用。同传统的超声波物位测量技术相比增加了总线接口，测量的分辨率也有了一定程度的提高，探头和控制单元之间即使使用普通的双绞线也能够实现400米以内的信号传输，具备了更好地防护等级增强了环境适应能力，并且成本日趋低廉。其不同于微波物位测量技术的优点具体包括（1）通过一体型液位计在对化工企业中的酸碱溶液等液体的测量中，其分辨率和准确度都能符合测量标准，并且体型精巧，成本低廉，所以在该领域受到了广泛的青睐。（2）在对废水等进行测量的过程中，一些专门设计的液位计可以满足不同客户的具体需求。举例来讲，在液位差、流量等指标进行针对性的测量的时候，均可以利用超声波液位计来实现。（3）在对一些煤矿、金属等其他固体物料进行测量时，对于量程不超过15米的测量应用中，使用超生波物位计不仅性能较高而且可以降低成本。

3.2微波物位测量技术

近年来，微波在物位测量技术中的发展尤为迅速。超声波在空气中的传播速度约为340米／秒，而微波则达到了300000000米／秒，其传播速度远远高于超声波，所以测量值要求至少能够精确到微微秒以上，故量程大部分在几米以上。由于利用微波进行物位测量不需要通过传播介质所以它在对于高温、高压、扩散、挥发等物料的测量中优势十分明显。为波物位计测量过程中耗损低，传播基本不受介质的影响速度稳定，具有高超的分辨率和精确度，可以完成很多超声波不能够完成的任务，因此这几年得到了飞速的发展和应用。微波物位测量技术的优点：（1）利用微波能量集中和不会因受到环境因素的干扰发生耗损的特点，通过高分子材料制成的天线对信号进行发射与接收避免了由于强酸、强碱性物质带来的腐蚀性损害。（2）对于存在热辐射的金属溶液进行测量时，通过不锈钢材料制成的天线可以在较远的距离之外进行物位测量。（3）使用专门制成的微波物位计对一些颗粒较小甚至粉尘状态的物料进行测量时，不用担心会有能量衰减状况的发生。

微波冶金技术范文第4篇

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微波冶金技术范文第5篇

[关键词]冶金仪器，分析技术，技术应用

[中图分类号]F407.3 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0143-01

一、前言

冶金仪器分析技术目前已经应用于多个领域。国家也对冶金分析技术的机构进行扶持，近几年来冶金分析技术和应用已经得到显著成果。冶金仪器分析技术有很多种，如显微组织分析、表面分析等。并且在冶金仪器分析中要按照国家标准进行。

二、冶金仪器分析技术的标准探讨

我国一直对冶金材料的相关分析方法的标准非常重视。截止到八十年代，我国就已经基本完成对钢铁、有色金属、铁矿石、铁合金等冶金材料的分析标准的具体规定，而且在九十年代对此进行修订。我国的化学分析方法具有国家特色，并且实用性和可靠性很高，与其他国家相比我国的化学分析方法和技术并不落后，而且在国际上也得到了很高的认可。针对钢铁、铁合金和铁矿石等金属采取灵敏度高的分光光度的方法，在精确度和精密度方面的指标已经高于国际标准，这也证明了在几十年里我国在有机试剂合成方面的成果非常显著。

1 ISO分析方法标准

国家标准化相关部门经常召开会议对分析方法标准和技术进行探讨。针对冶金仪器的分析标准ISO接连70多项方法标准。并且ISO组织针对电感耦合离子体制进行研究，于2009年针对钢铁中铅、锑、锡等元素的分析方法标准，此方法灵敏度很高。在有色金属的分析方法标准，ISO并没有充分重视，也没有积极召开会议，因此其技术标准停留在上个世纪七八十年代左右。不过最近ISO对此领域逐渐重视起来，2005年到2008年间并修订了很多化学分析方法和标准。在铁合金方面也是在上世纪七八十年代制定初步标准，之后就没有进行修订。

而近几年来逐渐注重冶金仪器分析方法，ISO组织于1992年的第十四次会议上制定常规方法。常规方法就是指日常中仪器分析方法根据对应的溯源性进行确定，使原有的方法更加精确实用。使用红外线吸收的方法对硫和碳等进行测定，ISO还针对一些常规方法进行标准物质的校准，这些常规方法也被国家标准和JIS、ASTM使用。

2 JIS分析方法标准

JIS分析方法标准比较侧重于冶金材料分析，在铁合金、铁矿石等分析方法标准比ISO标准要多出很多，并且很多分析方法是九十年代就已经指定并且改善的，2007年到2012年间又多次进行修订。JIS分析方法标准除了化学方法，还有很多AAS、ICP等红外吸收的方法标准。如1975年就指定了钢铁材料的AAS分析方法标准，然后在2000年进行修订；1989年指定了钢铁磷、锰等十几种元素的ICP AES分析方法标准，并且在1997年进行修订，在2007年二次修订。目前流行的JIS B1258标准是对十三中元素的分析标准，此标准具有很高的精确度。

3 ASTM分析方法标准

ASTM分析方法对仪器分析方法比较重视。最近几年已经针对很多方法标准进行修订，也制定了很多新的方法标准，但是其中化学分析方法的标准还是停留在原来的标准。ASTM分析方法标准中包括对重量法、分光光度法和滴定法等化学方法的分析，也有直流离子体方法，而目前使用较为广泛的是ICP方法。ASTM针对原子发射光、XRF分析方法都制定了多种标准，包括不锈钢、铸铁、碳钢的分析标准，利用XRF对镀层的表面积质量和厚度进行分析。而对于铝合金、锌合金等方面，ASTM不仅有经典的化学方法标准，也制定了很多光学、电热原子光谱分析方法的标准。ASTM分析标准中，XRF和原子发射光谱的方式应用比较广泛，而ICP AES的分析方法标准则比较少。并且ASTM的多数仪器分析方法标准都是最近几年制定和完善的，而化学分析方法标准则是很多年以前制定的，其中化学仪器和方法已经比较落后。

三、冶金仪器分析技术方法

1 成分定量分析技术方法

国家研究冶金仪器分析技术方法的研究人员高达300多人，项目也逐渐增多。分析检测中心对成分定量分析也有了一定的研究，对检测结果有了进一步提高，并且能够针对不同产品的需求进行成分定量分析，更有力的支持项目和产品的开发。在成分定量分析方面，研究人员研发固体样品分析方法，利用对光源功率的激发、加强信号强度等方面的强化，在火花原子发射的开发上使用了实际中金属材料进行分析，对多种元素进行检测，并且诶检测时间能够保证在五分钟内。这种方法能够避免原来重复性的化学实验之前的处理，不仅能够提高效率，还能减少化学试剂浪费。实验室中使用微波消解技术对钢结构中铝和硼的检测，能够将分析时间缩短一倍。在对锰铁、铬铁、铌铁合金分析时，采用离心浇铸技术，该技术采用惰性气体进行保护，用铁作为溶剂，采用原子发射光谱进行分析，能够大大降低分析的时间。

2 显微组织分析技术方法

技术的发展已经将原有的技术方法淘汰掉，各种新型的分析方法也应运而生。目前分析方法多采取电子能量分析方法、电子花样分析法或者纳米技术方法等。电子花样分析方法已经在国际上建立标准，并且成为行业内的领先技术。

各种先进的分析技术方法能够更好的将仪器的组成、成分、状态、缺陷等方面显现出来，研究人员就可以针对这些信息不断进行改善。目前最常用的是原子、电子和纳米方向的技术。如原子像结构技术能够高分辨率对材料进行观测，其能够研究的可以达到非晶或者准晶的状态，甚至达到原子、单个空位的水平。还有一种技术方法是电子能量损失谱，虽然很多方法能够达到高分辨率的水平，但是却缺乏结构和化学成分信息，所以电子能力损失谱就应运而生了，TEM探针能够提供非常高的分辨率和结构信息。而纳米分析方法能够对类别和质量分数提供精确参数，扫描电镜、高分辨透射电镜等方法都能够做到小尺寸析出，并且能够得到精确信息，还能对过程进行观察和分析。

3 表面分析技术方法

由于环境保护和资源节约等方面的需求，要对冶金仪器的表面进行处理，如涂层、镀层要保证很薄，对环境没有破坏等。目前流行很多种新型表面分析技术，如闪镀、真空镀膜、氧化处理等技术，这些都能够在冶金仪器的表面镀上几纳米到几百纳米厚度的镀层，能够一定程度上保护仪器不被腐蚀。这些新型表面处理技术都能够降低成本，节约资源，并且对环境的污染很小。冶金仪器表面的防腐能力主要是由表面状态来决定的，为了更好的提高表面处理技术的水平，提高冶金仪器表面的质量，就需要对表面和镀层的情况进行分析，对表面的耐腐蚀性和缺陷进行研究和改善。

四、冶金仪器分析应用方面的研讨

对冶金仪器分析的应用方面主要是针对力学性能和技术开发方面的考虑。力学性能是对冲击、拉伸和硬度方面进行测试，可以在不同领域、级别和尺寸的冶金仪器进行对比，这样利于对冶金仪器力学性能的认识，并且对缺陷进行完善。而力学技术开发是对冶金仪器的研发、生产、推广的提高。相关研究人员要对技术难题进行攻关，多个部门协作对新方式进行探索，逐渐探索新的分析技术和科学发展方式。

五、结束语

综上所述，冶金仪器的分析技术和应用方面都存在着一定问题和不足，而国家相关研究部门的技术人员也在进一步的研发和改善过程中，相信在不久的以后，我国的冶金仪器分析技术会在国际上处于领先水平。

参考文献