Characteristics of microwave and thermal heating of samples of cell suspensions and solutions of several compounds

The influence of microwaves and heat on dynamics of heating of samples of intact and inactivated bacteria Escherichia coli and solutions of some basic molecular components of cell was investigated. It was shown that microwaves induce different dynamics of heating of all samples. On the contrary, thermal action induces identical dynamics of heating of all this samples except vegetable oil which was heated more intensively.     

Effect of atmosphere on microwave heating of titanium powder

Abstract

Microwave irradiation was performed using compacted Ti powder in three types of atmosphere, namely, Ar gas, N₂ gas and air. The temperature increased slightly in the early stage of microwave irradiation and then remained almost unchanged. Thereafter, abrupt temperature rise and drop occurred. The temperature then remained almost unchanged in the late stage of microwave irradiation. The time from which the abrupt temperature rise and drop occurred was varied by the atmosphere. The maximum temperature in microwave irradiation in Ar gas was near the melting point of Ti, while those in N₂ gas and air were beyond this melting point. Although a TiO₂ layer was formed near the upper surface of the compacted powder after microwave irradiation, α-TiN and TiN were produced in its interior. The microwave heating behaviour and microstructure of the compacted powder after microwave irradiation depended on the atmosphere and the amount of air contamination in it.     

Modeling of microwave heating of particulate metals

Recent studies have shown that metal powder compacts can be heated to high temperatures using microwaves. While microwave heating of ceramics is well understood and modeled, there is still uncertainty about the exact mechanism and mode of microwave heating of particulate metals. The current study describes an approach for modeling the microwave heating of metal powder compacts using an electromagnetic-thermal model. The model predicts the variation in temperature with time during sintering. The effect of powder size, emissivity, and susceptor heating on the heating rate has also been assessed. These predictions have been validated by the experimental observations of the thermal profiles of Sn-, Cu-, and W-alloy compacts, using a 2.45 GHz multimode microwave furnace.     

微波加热在冶金领域中应用研究现状

综述了微波在冶金领域中的矿物预处理,金属氧化物的碳热还原反应以及矿物浸出方面国内外的一些研究成果和进展,认为微波作为一种清洁、干净有效的能源,在冶金领域中具有着广阔的应用前景.     

高能量密度锂离子电池层状锰基正极材料研究进展

层状锰基材料Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂（M=Ni,Co,Cr,…）以高比容量成为最具应用前景的正极体系之一,近年来成为研究热点而倍受关注,尤其借助原位测试分析等先进表征手段,对Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂的结构及其高容量获取机理的研究取得显著进展.本文概括介绍了高能量密度层状正极材料的结构与充放电机理,重点针对其目前依然存在的问题,详细归纳了Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂正极材料充放电循环过程中电压衰减机理、界面/表面特征以及性能改善的研究新进展,而且对高能量密度层状正极材料的未来研究方向也进行了探讨.     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明：单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol^-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol^-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.     

微波加热制备有机粘结剂预热球团的研究

介绍微波加热技术原理、特点及其在冶金领域中应用的现状。针对有机粘结剂铁矿球团预热阶段强度低的问题,进行了微波预热球团的实验研究,并与常规管炉预热效果进行了比较。通过光学显微镜和SEM等测试手段,分析了微波预热铁矿球团的机理。实验结果表明,采用微波预热,当微波功率为2 500 W,微波预热终点温度为750℃时,预热球每球抗压强度为448 N;而采用常规管炉预热,在温度为750℃下预热10 min,预热球抗压强度仅为129 N。测试分析结果表明,微波预热球团内部磁铁矿大部分氧化成赤铁矿,赤铁矿连接成片,晶形相互连接较好,提高了预热球团的强度。     

微波场下的钒渣氯化动力学

研究了微波加热条件下（500～800 ℃）,AlCl₃氯化钒渣中有价金属Fe、Mn、V和Cr变温动力学。通过X射线衍射和扫描电镜能谱表征了氯化产物随时间的物相演变和形貌变化,考察了AlCl₃/钒渣的质量比和熔盐配比对氯化提取率的影响。结果表明,AlCl₃/钒渣的质量比为1.5、(NaCl-KCl)/AlCl₃熔盐质量比为1.66∶1时Fe、Mn、V和Cr的提取率最佳,分别为91.66%、92.96%、82.67%、75.82%和63.14%,微波加热30 min,5种元素的提取率达到或者超过常规加热方式6 h的氯化提取效果。通过热力学和动力学分析,橄榄石相优先于尖晶石相发生氯化反应。而且V和Cr的氯化反应速度小于Fe和Mn。Fe和Mn氯化过程为扩散控制,其非等温扩散活化能为17.02和17.10 kJ·mol?1, V和Cr在氯化过程中的限制性环节为界面化学反应,其表观活化能分别为40.00和50.92 kJ·mol?1;微波与熔盐耦合强化氯化反应的机理可以描述为扩散作用增强和局部化学反应增强。      

微波加热技术在冶金工业中的应用

在简要介绍微波加热原理和微波加热优点的基础上,综述了微波加热技术在铁矿石预处理、碳热还原、冶金原料的升温特性、废气处理、钢渣处理等领域的研究成果和进展。认为微波加热技术在冶金工业中具有广阔的应用前景。     

细粉煤微波加热除湿正交实验及SEM实验

采用正交试验设计方法,通过SEM分析,研究了微波加热比功率、试样初始水分质量分数、细粉煤粒径大小以及加热时间等因素对细粉煤微波加热除湿的影响。在本实验条件下,得出细粉煤微波加热的最优化除湿条件为:比功率8 kW/kg,初始水分质量分数10%,细粉煤粒径在1.25~2.5 mm,加热时间8 min。极差、方差分析表明:微波加热的比功率和加热时间是影响细粉煤微波除湿的主要因素,细粉煤粒径大小对除湿效果的影响不显著。经微波加热除湿后,试样小颗粒所占的比例有所增加,细粉煤颗粒表面微观形貌并未发生明显变化。     

微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO₂的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO₂的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol^-1.     

微波加热金属液体的实验研究

研究微波加热液态金属的升温特征,在MobileLab-W-R型微波工作站中进行了微波直接加热铜液和铁液的实验研究,实现了微波直接加热铜液和铁液实验,对比研究了微波直接加热和间接加热铜液与铁液的加热效果,并研究了微波功率、金属液质量、温度等对微波直接加热效果的影响,探讨了微波直接加热金属液体的机理.结果表明,微波可以以较快的升温速度直接加热铜液和铁液,且升温速率与微波加热功率呈近似线性递增关系;在相同微波直接加热条件下,同等质量的铜液和铁液的升温速度相近,但不同质量铁液加热时,由于其表面积、微波场强分布等因素的影响,铁液质量对微波加热效果的影响没有明显的线性关系.理论分析认为,铜和铁在熔化后电阻率增大,磁导率明显下降,导致微波在铜液和铁液内部的趋肤深度显著大于固态铜和铁;电导损耗是实现微波直接加热液态金属的主要机制,液态金属可通过电子与原子核碰撞、表面快速更新、内部缺陷阻碍电子运动、原子运动及碰撞等形式吸收微波,将微波能量转化为自身热量.     

微波加热金属液体的实验研究

研究微波加热液态金属的升温特征,在MobileLab-W-R型微波工作站中进行了微波直接加热铜液和铁液的实验研究,实现了微波直接加热铜液和铁液实验,对比研究了微波直接加热和间接加热铜液与铁液的加热效果,并研究了微波功率、金属液质量、温度等对微波直接加热效果的影响,探讨了微波直接加热金属液体的机理。结果表明,微波可以以较快的升温速度直接加热铜液和铁液,且升温速率与微波加热功率呈近似线性递增关系;在相同微波直接加热条件下,同等质量的铜液和铁液的升温速度相近,但不同质量铁液加热时,由于其表面积、微波场强分布等因素的影响,铁液质量对微波加热效果的影响没有明显的线性关系。理论分析认为,铜和铁在熔化后电阻率增大,磁导率明显下降,导致微波在铜液和铁液内部的趋肤深度显著大于固态铜和铁;电导损耗是实现微波直接加热液态金属的主要机制,液态金属可通过电子与原子核碰撞、表面快速更新、内部缺陷阻碍电子运动、原子运动及碰撞等形式吸收微波,将微波能量转化为自身热量。      

微波加热在矿冶方面的应用研究现状

介绍了微波加热技术目前在干燥矿物、磨矿、活性炭再生、矿物冶金等领域的国内外研究与应用现状。微波加热作为一种新兴的冶金技术越来越受到关注,随着微波加热技术的深入研究,微波技术在矿冶领域必将发挥重要的作用,具有广阔的应用前景。     

电焊条用钛铁矿的介电特性及微波加热特征

电焊条用含钛原料的介电特性研究对于拓宽焊条制造原料来源和发展微波加热制备还原钛铁矿具有重要的指导意义.采用同轴探头反射法测定了钛铁矿粉末（含TiO237%～47%）在2.45 GHz频率下和20～80℃之间的介电特性,并测定钛铁矿在微波场下的温升特性.研究结果表明：钛铁矿的介电常数和介电损耗因子及损耗角正切随着温度的上升而增加,介电特性总体随着含钛品位增高逐渐增强.钛铁矿的穿透深度在40～80℃之间随温度增加逐渐降低,微波加热钛铁矿的最佳物料厚度为3～6 cm.微波场下钛铁矿的升温曲线表明温度和微波加热时间具有一个非线性关系.     

一水硬铝石矿-氢氧化钠体系微波焙烧相变规律

以饱和氢氧化钠溶液为添加剂,利用微波加热对一水硬铝石矿进行焙烧处理.考察微波焙烧温度和氢氧化钠添加量对一水硬铝石矿-氢氧化钠体系相变规律的影响,并对微波加热和常规加热得出的焙烧产物做物相结构的比较.利用X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术对熟料的物相结构和微观形貌进行分析.结果表明微波加热促进氢氧化钠快速并充分的与一水硬铝石矿反应.与常规加热相比,微波加热在更低的温度下能生成更多铝酸钠物相.微波加热后的熟料疏松多孔,有利于后续溶出处理.     

Influence of microwave heating on the microstructures of iron ore pellets with coal during reduction

Iron ore oxidised pellets as the burden of blast furnace present many advantages, such as uniform size, high iron grade and high physical strength. A comparison of the iron ore oxidised pellets with coal (out-proportioning) by conventional heating and microwave heating was carried out in this paper. Microstructure transformations during reduction process were investigated by optical microscopy and scanning electron microscope with energy dispersive spectrometry analysis. Micro-hardness of metallic iron phase formed in the reduction was tested with digital micro-hardness tester. The influences of microwave heating on reduction degree, morphology, iron phase and gangues were investigated, respectively. The results show that reduction time can be greatly shortened by microwave heating even at lower temperatures. The fine cracks generated, as the pellets were heated by microwave, were irradiated due to the selectivity of microwave heating. Densification of the metallic iron phase and the separation of the iron and gangues were both found to be enhanced by microwave heating.     

氧化球团微波加热煤基直接还原过程微观机制

为了解决常规加热煤基直接还原的反应时间长、还原温度高、产品质量差等问题,基于微波加热特性结合直接还原理论提出了采用微波加热进行氧化球团煤基直接还原的新工艺。通过采用扫描电镜、能谱分析仪和显微硬度计等检测手段对常规加热和微波加热煤基直接还原过程进行了深入研究,探究氧化球团微波加热煤基直接还原过程微观机制。研究结果表明,微波加热不仅改变了球团矿的微观结构和能量分配,而且在某种程度上表现出微波加热的“非热效应”,常规加热时,在还原温度1050℃下还原150 min,球团金属化率仅为89.38％;氧化球团煤基直接还原过程采用微波加热,从室温上升到1050℃后再等温14 min,球团金属化率达到92.67％。