純曠物的微波升溫特性研究

    對(duì)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(yán)格地說(shuō)，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(shí)間對(duì)溫度的影響，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，有限空間中的微波能總是越來(lái)越多，結(jié)果能量密度也越大。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，可將物料溫度的升高看成是加熱時(shí)間個(gè)函數(shù)。用橫坐標(biāo)表示加熱時(shí)間，縱做標(biāo)表示物料溫度的升高則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各種類(lèi)型的天然純礦物在微波場(chǎng)中的升溫試驗(yàn)是在一臺(tái)經(jīng)改裝歷的家用微波爐中來(lái)完成的，加熱時(shí)使用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。所用物料是從個(gè)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(xué)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(qiáng)吸收物質(zhì)。而非金屬礦物(其礦石主要為脈萬(wàn)礦物類(lèi)型)的溫度幾乎不升高，對(duì)微波只有透過(guò)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(duì)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(guò)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(shuō)，金屬礦物對(duì)微波的吸收能力，將隨其溫度的升高而降低。同時(shí)，當(dāng)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(shí)間延長(zhǎng)，曲線上升的趨勢(shì)變得乎緩，接近于某一漸近線(礦物熔解，產(chǎn)生氣·濃平衡時(shí)刻)。

    除了介電常數(shù)的影響外，離子的類(lèi)型對(duì)溫度升高也有著明顯的影響。含有過(guò)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(lèi)元素或離子的員外層d電子，離子半徑大、在形成礦物時(shí)，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(dǎo)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(gè)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(jià)態(tài)形成的礦物，如含鋅和銻的礦物，顯示出非導(dǎo)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(méi)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(shí)以整體形式轉(zhuǎn)動(dòng)，能量很大，而且在外電場(chǎng)作用下形成了區(qū)域性的小電場(chǎng)，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(shuō)溫度幾乎沒(méi)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(dǎo)致介電常數(shù)和介質(zhì)損耗系數(shù)也較小所致。

    應(yīng)當(dāng)指出，既然微波加熱時(shí)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(lèi)和內(nèi)部缺陷等)，這就必然導(dǎo)致雖然礦物名稱(chēng)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(xué)純礦物在承受微波加熱時(shí)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(wèn)題具體分橋。