微波作為一種新型無污染能源已在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學以及家庭等領域內獲得廣泛應用。而微波技術與礦業(yè)工程相結合，解決產品脫水、干燥等問題，尚處于研究階段，但其清潔、、無污染的特點，將可能使微波技術在礦業(yè)產品脫水領域中獲得廣泛應用。普通的干燥脫水僅能去除顆粒表面吸附的水分，不能脫除其結晶水，而采用微波干燥脫水卻能脫除其分子中所含的結晶水。

據(jù)不*統(tǒng)計，江西省的褐鐵礦占總鐵礦資源的30%以上，這些褐鐵礦資源大都還沒有開發(fā)。

利用，原因是褐鐵礦含結晶水（Fe₂O₃•nH₂O），使分選回收的褐鐵礦含鐵zui高約55%，而鋼鐵廠要求鐵精礦含鐵要達到62%以上。所以，目前褐鐵礦分選將無法得到合格的鐵精礦產品，致使褐鐵礦資源無法開發(fā)利用。個別鋼鐵廠為了開發(fā)利用褐鐵礦，采用焙燒脫水工藝，由于該工藝大都使用燃煤作燃料，導致工作環(huán)境差，污染環(huán)境，我國已明確禁止使用焙燒工藝干燥脫水?？梢?，目前一方面是大量褐鐵礦資源懸置無法利用，另一方面是鋼鐵廠原料不夠，靠大量進口外購。因此，研究褐鐵礦干燥脫水技術，對我國鐵礦資源的開發(fā)，緩解鋼鐵廠原料緊張問題具有非常重要的意義。

1 試驗研究
1.1 試驗礦樣分析
本試驗礦樣來自某礦山，礦樣呈黃褐色，平均粒度小于4mm，礦樣通過分析測定其化學成分如表1所示。

 

 

1.2 試驗儀器
試驗采用YH-3HM 型小型試驗用微波爐，其微波頻率為2450±MHz，功率為700W；高溫電爐。
1.3 試驗方法
1.3.1 微波脫水
稱取20g樣品于坩堝中，然后置于微波爐內載物支架上，在zui大功率700W下輻射一定時間，停止輻射,并通過微波爐數(shù)顯面板，讀取物料溫度數(shù)值，冷卻后稱重，計算樣品的失重率R。
1.3.2常規(guī)脫水
稱取20g樣品于坩堝中，然后置于高溫電爐中，在250℃恒溫下加熱干燥烘烤一定時間，停止烘烤后拿出冷卻、稱重，計算樣品的失重率R。
2 試驗結果與討論
2.1 褐鐵礦微波脫水研究
2.1.1 微波輻射時間對失重率的影響
取試驗礦樣20g，在微波輻射zui大功率700W條件下，改變輻射時間，研究輻射時間與礦樣失重率的關系，并與常規(guī)方法干燥的結果進行比較，結果如表2 所示。

 

 

由表2可知，微波加熱干燥脫水只須10min，其失重率已達5.0%，而此時250℃常規(guī)加熱干燥脫水率只有1.2% ，250℃常規(guī)加熱干燥60min時脫水率才達到微波加熱干燥10min的脫水效果，由此可見微波加熱脫水的動力學速率明顯快于常規(guī)加熱法。

 

2.1.2 微波輻射時間與溫度關系
取試驗樣品20g，微波輻射功率為zui大功率700W，改變輻射時間，研究微波輻射時間與物料溫度的關系，結果見表3。

 

 

從表3可知，隨著微波輻射時間的增加，溫度也在增加，而前6min物料溫度上升較快，其后溫度增加速度變緩，微波輻射時間10min后溫度增加不明顯，此時樣品失重率達5.0%以上，由此可見，微波脫水過程不僅速率明顯快于常規(guī)加熱，而且提高生產效率，節(jié)約能源的作用也非常顯著。
2.1.3 微波脫水與常規(guī)脫水方法比較
取試驗樣品20g，微波輻射功率為zui大功率700W，微波輻射時間為10min，對試驗后的褐鐵礦進行化學分析，分析結果表明，經微波加熱干燥10min后，失重率達到5.0%以上，不僅脫去了游離水，而且樣品中結晶水也脫去，褐鐵礦中總鐵量達到60%。因而利用微波加熱干燥可制得低含水量褐鐵礦。
本工藝與常規(guī)干燥方法進行比較表明，微波干燥工藝節(jié)約能源，改善工作環(huán)境及提高生產效率的作用十分顯著。
2.2 褐鐵礦微波脫水原理研究
為考察褐鐵礦在微波加熱過程中的脫水動力學原理，我們研究了微波輻射時間內物料的升溫現(xiàn)象。通過上面的輻射時間試驗以及表3的數(shù)據(jù)我們可以看出，微波輻射過程zui初幾分鐘，升溫較快，隨后，升溫逐漸減慢，根據(jù)微波加熱性能我們知道，物質對微波能的吸收與其介電損耗因子有關，對于多種組元組成的樣品，其介電損耗因子可表示為:

其中Vi和ε"分別表示組元i 的體積分數(shù)和介電損耗因子。對于我們研究的褐鐵礦體系，H2O具有較快的升溫速率，即具有較大的ε"而對于其他的組分只能吸收少量的微波能，所以升溫速率較低，也即ε"較小。因而隨著水分子的不斷脫去，較大組元H2O 減少，其升溫速率會逐漸降低。
3 結論
對褐鐵礦進行微波輻射脫水試驗表明，在700W輻射功率下，與常規(guī)250℃加熱干燥方法相比，微波技術脫水速率遠遠大于常規(guī)脫水速率，微波脫水不僅脫除了游離水，而且能脫除結合水，從而使總鐵含量提高至60%。采用微波加熱，溫度均勻，表里一致，熱能利用率高，在節(jié)約能源、提高生產效率方面有重大意義.