专题综述-微波技术在煤炭加工中的应用与进展.docx

1、微波技术在煤炭加工中的应用与进展摘要：介绍了微波加热的原理、特点与应用研究的进展, 简析了微波加热用于煤炭加工中的研究进展，包括煤中水分的微波测定法，微波干燥浮选精煤，微波干燥对煤炭可磨性的影响等，并讨论了褐煤的微波干燥和微波应用于褐煤干燥的重要意义。另外，还提出了微波技术工业化应解决的问题。关键词：微波加热 褐煤干燥 研究进展 微波工业化Application and Progress of Microwave in Mine ProcessingAbstract: The paper deals with the principle, the feature of microwave he

2、ating technology and its development emphasized on practice. Briefly introduce research development of microwave heating in coal processing, which covers detecting moisture in coal, microwave drying in refined coal flotation and how it can affect the grindability of coal, etc. Besides, it demonstrat

3、es microwave drying of lignite and its significance. Last raise the problems we may face during the technologys industrialization.Key words microwave heating; lignite drying; research development; industrialization of microwave 中图分类号：TQ028.677 文献标志码：A微波作为一种新型高效无污染能源已在工业、农业、医学以及家庭等领域内获得广泛应用。而微波技术与矿业工

4、程相结合，解决产品脱水、干燥等问题，尚处于研究阶段，但其清洁、高效、无污染的特点，将可能使微波技术在矿业产品脱水领域中获得广泛应用。普通的干燥脱水仅能去除颗粒表面吸附的水分，不能脱除其结晶水，而采用微波干燥脱水却能脱除其分子中所含的结晶水。国内外的研究表明，微波在煤炭加工方面有着巨大的潜力和诱人的前景。本文重点介绍了当前微波在煤炭加工方面的应用。1、 微波加热的原理及特点 1.1微波加热的原理微波加热是一种全新的热能技术，与传统加热不同，微波加热不需要外部热源，而是向被加热材料内部辐射微波电磁场，推动其可动粒子运动，使之相互碰撞，摩擦而生热。微波加热的效率只与两个因素有关： 微波电磁场的能量密

5、度和被加热材料内部可动粒子的数量。微波加热时样品中的温度梯度是逆向的。在传统加热中，热源供给的热量从材料表面向内部传递，表面温度高于中心温度。而微波加热的热量产生于材料内部，然后透过材料表面向周围空间散发，表面温度低于中心温度。若采用微波传统方式混合加热可实现零温度梯度加热：表面、中心各处温度均匀一致。在微波加热中，电磁场首先激发反应过程基元（极化、化学键断裂、碰撞、扩散)，然后再生热，从而微波加热可使反应过程在较低的温度下进行。聚酷玻璃钢的固化、煤的化学净化以及冠醚在醇中的分解，其反应温度都较传统加热为低。 1.2微波加热的特点微波干燥有很多优点：加热迅速。微波加热与传统加热方式完全不同。它

6、是使被加热物料本身成为发热体，不需要热传导的过程。因此，尽管是热传导性较差的物料，也可以在极短的时间内达到加热温度。加热均匀。无论物体各部位形状如何，微波加热均可使物体表里同时均匀渗透电磁波而产生热能。所以加热均匀性好，不会出现外焦内生的现象。节能高效。由于含有水分的物质容易吸收微波而发热，因此除少量的传输损耗外，几乎无其它损耗。故热效率高、节能。它比红外加热节能1/3以上。工艺先进。只要控制微波功率即可实现立即加热和终止。应用人机界面和PLC可进行加热过程和加热.工艺规范的可编程自动化控制。安全无害。由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波泄漏极少，没有放射线危害及有害气

7、体排放，不产生余热和粉尘污染，既不污染食物，也不污染环境。2、国内外利用微波利用的研究现状 2.1用微波吸收煤中水分的快速测定法 该技术是在微波频率下，干煤的成分显示出很低的传导和极化特性，其介质损耗几乎完全是由于煤中的含水量所引起的。湿煤样在波导中沿着一条垂直于波导轴线且平行于大的波导面，即平行于电场矢量的直线放置，在TEM导波通过这个矩形波导时，电场矢量变小。与此同时，水分子的衰减就会产生一个相移。如果波导终止在反射壁上，且样品放在据反射壁1/4波长处，则在此波腹点位置上效果会更明显。 2.2微波干燥浮选精煤 该技术与传统的火力干燥技术相比，具有加热干燥的即时性，干燥时间短、效率高、易于控

8、制及低污染等优点。该法一般利用f为2450Hz,P为800W的微波炉进行干燥。实验研究表明对干燥效果有显著影响的因素有微波的有效输出功率、浮选精煤的水分含量、每次干燥每样的质量、煤种及干燥的时间等。目前研究已经表明利用微波技术替代传统的火力干燥技术方法在选煤工业上应用的可行性。 2.3微波干燥对煤炭的可磨性的影响 与传统的干燥技术相同，煤炭在经历一定时间的干燥后，内在的水分含量、结构的变化、热值的改变等都受到一定的影响。实验研究表明，在这方面微波辐射对煤的总体影响是最小的，在一定的微波功率下，比较煤炭的颗粒级别、煤样的质量等等各项指标下，微波辐射在干燥煤样的同时并没有显著的潜在不利的影响。 2

9、.4微波干燥应用于煤炭加工厂煤炭加工厂的最终产品的水分含量过高，往往不符合客户的要求。在许多情况下，干燥成为一个必要的步骤来控制含水率。传统的热干燥效率低，不环保。而微波干燥作为替代热源应用，实验研究利用干燥速率测定热重分析（TGA）技术。对干燥有显着影响动力学多个变量进行了调查，包括事件微波功率，初始水分含量和样品的质量。微波干燥试验进行了不同条件下的质量变化和连续监测、质量损失的百分比、水分含量和干燥速度等，并计算烘干效率。热重分析结果表明，微波干燥具有比传统的，如减少整体所需的时间，提高干燥效率干燥明显的优势。3.微波技术应用于褐煤干燥目前不论国内还是国外对于褐煤的研究还有相当长的一段路

10、，大多是存在高能耗、低热效率、高污染的缺点，如何有效的进行褐煤干燥使褐煤真正的能产升高效益是当前工作的重点。然而研究表明，利用微波技术进行褐煤的干燥较传统的方法更能降低能耗、节约资源，而且更适宜工业化的生产。因此，在深入了解褐煤的组成、结构和褐煤的燃烧特性的基础上开发褐煤高效、洁净利用新工艺，对于转变我国西部地区的煤炭资源优势为经济优势、降低污染物排放有着十分重要的意义，也符合我国节能减排的政策要求。4.微波技术工业化应该解决的问题 微波技术应用于煤炭加工已有研究成果所证实，但要使这项新技术工业化，必须解决以下几个问题：（1） 要充分了解煤在微波辐射下的理化性质。只有知道各种等级的煤在各种微波

11、频率下的介质特性，以及温度、形状、大小、成分结等方面的关系，才能分析它能否用微波辐射加工，以此获得预期的效果。（2） 选择合适的微波处理器。不同的加工项目应用不同的处理设备。在设计时考虑好场强分布与均匀性、加热方式、防辐射等等问题。（3） 要充分考虑经济效益与社会效益，应用微波技术改造传统的技术应重视经济效益的提高。（4） 设备的制造者应与使用者密切的配合，是设备性能的改进与加工过程的调整密切结合，这样才能取的成功。5.结束语 微波作为一门高新技术，目前我国在微波干燥技术的应用研究方面虽然取得了不少的成果，但微波干燥技术在煤炭加工领域仍有很大的发展空间，在今后的研究中应重点加强，以期突破。参考

12、文献1赵庆玲等 微波能在煤炭加工中的应用前景 煤炭转化 第16卷 第4期 1993-42 S. Marland*, B. Han, A. Merchant, N. Rowson The effect of microwave radiation on coal grindability Fuel 79 (2000) 128312883董森等 微波干燥浮选精煤机理分析 黑龙家矿业学院学报 第6卷 1996-124彭金辉等 微波加热干燥钛精矿研究 昆明理工大学学报 第29卷 2004-85 Kawatra S., Eisele T. (2001) Coal Desulfurization; High Efficiency Preparation Methods Taylor & Francis Inc6 Kingman SW, Rowson NA. Microwave treatment of mineralsareview. Miner Engng 1998;11(11):10817.7 张殿奎 我国褐煤综合利用的发展现状及展望 神华科技 第8卷 第1期 2010-28李新冬、赵玲 微波技术应用于褐铁矿干燥脱水的试验研究J 中国资源综合利用 2006-26-49张世敏、彭金辉、杨 卜、范兴祥、张利波 食盐脱水新工艺研究J 中国矿井盐2005.10-27