微波加热应用于冶金工艺的研究进展

微波作为新世纪的清洁能源，有利于工业清洁和环境友好〔1〕。微波加热技术在冶金应用中有诸多优势，有效提高反应转化率、选择性，节能环保等多优势〔2〕。微波可以被定义为波长从1 mm至自由空间1 m范围的电磁波，其频率范围是300 MHz～300 GHz。然而，只有在915 MHz和2.45 GHz，28～30 GHz和80～81 GHz的中心的窄频带作为微波加热的频率波段。介质微波加热是通过电磁能产生热量，可以对物料内外同时加热，加热方式与其他加热方式不同。微波对材料的处理是显著且独特的，这是因为微波固有的优点，比如：加热速率快、减少加工时间、加热均匀和较小的温度梯度等。微波加热具有更高的效率，可以改进材料性质，使材料具有更细致的微观结构，除此之外，能源得到大幅度的节约，环境的污染也大大减少〔3〕。

研究表明，海口地区呼吸道感染患儿非典型病原体的阳性率、病原体构成、高发季节等与其他地区相比有很多不同点，特别是MP的阳性率、MP感染病例所占阳性病例份额高于国内其他地区相关数据，临床医生应该参考本地区的病原体阳性率和构成相关数据，对就诊患儿有针对性地进行检测及治疗。

5G时代是信息化的时代，是大数据的时代。高速度、大宽带、低延时、广连接，“所向披靡、无所不能”的5G，增加了社区数据收集、处理、存储的效率，让数据直接处理成为可能，为社区

1 微波加热技术在材料烧结中的应用

微波烧结通过微波电磁场辐射至材料内部，材料整体吸波而升温，各部分均匀受热，易得到均匀细晶结构，材料性能优异。与传统烧结相比，微波烧结主要有整体加热、选择性快速加热、加热无惯性等显著特点〔4-5〕。

陈菓〔6〕使用微波加热工艺制备高品位的人造金红石。高钛渣具有较强的微波吸收能力，能够在微波场中迅速地被加热。与常规加热相比，微波焙烧产物经过磨矿，磁选分离，浮选等联合选矿方法处理后，得到更高品质的人造金红石。

Ananda等〔7〕对铝空心微珠复合材料进行微波烧结后，发现复合材料具有良好的微观结构和更好的性能，如质轻、致密、硬度大和更好的工程性质，包括有效的EMI屏蔽和振动阻尼特性。除此之外，微波烧结过后的铝空心微珠复合材料也具有显著的机械性能，如：高强度、高刚度、低膨胀系数、低热导率以及更好的热性能、声学性能和阻尼系数等特点。在传统的热处理中，热量从外到内传递，形成了一个温度梯度，加热速率大大降低。这就导致加热周期长，工序能耗大。

Sunny等〔8〕用粒径范围分别为纳米级和微米级的WC-12CO粉体颗粒使用微波混合加热技术对奥氏体不锈钢进行包覆。微米级的粉体颗粒的微观结构表现为分布在基体骨架结构的碳化物，纳米包覆物表现为均匀的分布簇。

Moisés等〔9〕用微波和传统的烧结方法合成了掺杂镱的氧化铈(Ce1-xYbxO2-x/2 x=0.2,0.5)陶瓷。研究发现，微波烧结生成了更高密度的陶瓷，粒径小于2 μm，而常规的粒径为5～10 μm。在空气气氛中进行电化学阻抗谱显示，相对于传统烧结的陶瓷，微波处理的样品具有更高的堆积导电性。微波烧结样品的活化能较低，表明这是获得中温固体氧化物燃料电池固体电解质的一个非常有吸引力的过程。

2 微波加热技术在粉末冶金中的应用

粉末材料由于在技术和经济上的优越性，在国民经济中的作用越来越广泛，一直广受工业界的重视。粉末态物料与微波耦合作用下，吸收微波能量转化为热能，这为微波烧结粉末材料提供了基本条件。

彭元东等〔10〕通过微波烧结还原铁粉，还原铁粉烧结的主要机制是晶界扩散，也存在体积扩散。物料微波烧结和常规烧结的表观活化能相近。但微波烧结比常规烧结升温速度快，烧结速度快。除此之外，微波烧结试样洛氏硬度低，拉伸性也有明显地提高。相比常规烧结，微波烧结具有更好的微观结构：1)更小的空隙，即多以小、近圆形的空隙，如图1所示。2)更为均匀的空隙，即中心致密边缘多孔。提高了材料的韧性和塑性，因为常规烧结样品属于脆性穿晶断裂，而微波烧结为脆性穿晶断裂和韧窝性断裂的混合断裂。

  

图1 微波加热金属Fe粉末压坯的孔隙形貌图Fig.1 Photograph of iron powder compact heated via microwave irradiation

Ananda等〔11〕通过粉末冶金(PM)路径制得铝基复合材料(AMC)，包括铝粉和空心微珠，该复合材料与煤胞通过微波烧结致密化后得到铝空心微珠金属复合材料。微波烧结高效、经济、快速，烧结过后的因其更精细的微观组织显示出更好的热性能，如：共同有效热膨胀、比常规烧结耐热冲击性。微波烧结也有助于抗压屈服强度的提高以及孔隙度的降低。通过微波烧结的方式可以更有效、更经济地改变复合材料的热性能和机械性能，从而使该复合材料和空心微球的数量得到优化。

邢志波等〔12〕对制备P型AgSn18SbTe20 无铅热电材料的机械合金化结合放电等离子烧结工艺进行了研究, 研究了球磨时间和烧结温度对材料热性的影响，并分析了样品的物相和显微结构。研究发现， 适当延长球磨时间，降低烧结温度, 材料的热电性能可以得到有效的提高。

3 微波加热技术在物料干燥中的应用

微波干燥与传统干燥方式不同，如图2所示，因为微波干燥是物质内外同时加热，物料热传导方向与水分扩散方向一致，使干燥过程非常迅速〔13〕。在矿物的干燥中，传统的干燥技术和干燥器不一定适合某些物料，微波干燥有着“优质、高效、节能、环保”的特点，除此之外还能提高产品质量，因此微波干燥不断得到推广和应用〔14〕。

  

图2 常规热风干燥和微波干燥过程中的传热传质模型Fig.2 The heat transfer model of hot-air drying and microwave drying

Pickles等〔15〕对低阶次烟煤进行微波干燥试验研究 。试验中测定了入射微波功率，样品质量和初始水分含量的影响。结果表明微波干燥优于常规干燥方法，例如增加了干燥速率和降低了最终含水量。在一些测试中，磁铁矿的加入增加了干燥率。烘干数据拟合至十个指数衰变模型，与Midilli-Kucuk模型最为接近。最后，试验表明，水分的有效扩散系数和扩散过程的活化能能用于进一步阐明微波干燥的机制。

宋等〔16〕对钛铁矿的微波干燥过程进行了研究，研究发现微波功率显著地影响钛铁矿的含水率和干燥速率，试验结果符合Henderson-Pabis模型，干燥速率常数k随着微波功率的增加和样品质量的减少而增加。

Huang等〔18〕采用共沉淀法和微波干燥技术合成了一种新的α-甲醇和苯酚的邻位甲基化Fe2O3催化剂。合成的催化剂采用了XRD、BET比表面积、XPS、TEM、TG和NH3-TPD进行表征。相对于空气烘干α-Fe2O3催化剂，微波干燥表现出更大的比表面积，更大的孔体积，以及更多的酸度，从而表现出催化性能优于苯酚与甲醇的邻位甲基化。623 K的反应条件下，反应0.8～1 h，n(苯酚)∶n(甲醇)∶n(水)= 1∶2∶0.5，苯酚微波转换成α-Fe2O3的转换率为67%，比烘箱干燥的催化剂高出21个百分点，邻甲酚的选择性为88.5%，邻甲酚2,6-总邻位的选择性为99.7%，比率几乎是恒定的。微波干燥α-Fe2O3催化剂可重复性好、方便合成和激活。在连续2 000 h的操作后，从623 K到653 K的温度下仍然保持较高的催化活性。

宋占龙等〔17〕通过使用微波热重量分析(MTGA)设备，测量了球形单颗粒煤泥的重量损失和温度分布，研究中专门配置了精密电子天平和光纤温度计以便测量数据。试验分别研究了微波功率(320、480、640和800 W)和颗粒大小(30、40、50和60 mm)对干燥性能的影响。煤泥的微波干燥过程包括三个阶段：孵化期，即温度的快速增加；恒定速率干燥阶段，在此期间，在100 ℃左右水分快速流失；速率下降干燥周期，在此期间，再次观察到一个显着的温度增加趋势。重量损失率随微波炉的功率输出的增加而增加，随着颗粒尺寸的减小而减小。在干燥过程中对能量消耗和能量效率进行了分析。结果表明，随着功率和粒径的整体增加，单位能源消耗下降；而微波输出的效率随着颗粒尺寸的增加而增加。此外，试验结果符合slimewere扩散动力学研究。水分的有效扩散系数随粒径和微波功率的增加而增加，而扩散过程的活化能随粒径的增大而减小。

Li等〔19〕对钛铁矿的微波干燥进行了研究。试验研究了微波功率从119 W至700 W和样品质量从5～25 g的2～8 min内完成干燥的过程，表明了在不同的条件下功率和样品质量对干燥特性、干燥速率、含水率的影响。在干燥过程中发现微波功率对水分含量和干燥速率有着显著的影响。在整个干燥过程中，初始干燥速率曲线上产生了一个加速峰。对于样品质量25 g和功率385 W干燥动力学研究发现，试验结果符合hendersonpabis指数模型，而不是Page的半经验模型；干燥速率常数k随着微波功率的增加和样品的质量的减少而增加。

2.4 女性脑卒中患者自我感受负担的多因素分析 以女性脑卒中患者自我感受负担得分为因变量，以单因素分析中有统计学意义的影响因素为自变量(学历、人均月收入、居住地、是否有伴随疾病、是否绝经及社会支持得分)进行多因素非条件Logistic回归分析，结果显示，最终进入回归方程的3个影响因素分别为伴随疾病、绝经及社会支持得分。其中，伴随疾病与绝经的回归系数为正值，OR值>1，说明其是自我感受负担的危险因素；而社会支持水平回归系数为负值，OR值<1，即社会支持水平为影响自我感受负担的保护因素。见表4。

Peng等〔20〕通过测定韩国无烟煤的微波吸收特性，确定了在915 MHz和2 450 MHz的超高纯度氩的条件下，其利用腔微扰技术的介电常数(相对介电常数和损耗因子)高达1 000 ℃。当介电参数逐渐增加到800 ℃以下，在热解过程中，呈现出一种有趣的呈线性增加的趋势，这和化学键的断裂以及挥发物的去除有关。随着温度的进一步增加，这两个参数的增加主要是因为增强了由更多的自由电荷引起的电子传导和积聚在接触区域或接口的电荷引起的潜在的界面极化的一个结果。在一定的温度范围内微波渗透的深度不断降低，进一步揭示了微波煤热解过程中对微波的吸收增加了。根据煤的反射损失模式，最大微波吸收可以通过调节样品厚度实现。这相当于用于0.02 m和0.04 m样品厚度-44.18分贝和-13.03分贝的最小反射损耗分别915 MHz和2 450 MHz。这个样品的厚度很影响煤热解过程中微波的吸收，尤其是在最初的阶段。

4 微波加热技术在物料活化中的应用

〔5〕 范景莲,黄伯云.微波烧结原理与研究现状[J]. 粉末冶金工业,2004, 14(1):29-33.

姜涛等〔21〕采用微波照射激活硼精矿。硼精矿是中国丰富而低品位硼矿资源。硼精矿采用TG-DTG-DSC分析微波辐射预处理，并对处理效率的各影响参数通过化学分析、XRD表征，SEM、FTIR和颗粒分布来进行分析。随后，分析了硼精矿的表面性质和微波辐射机理。研究结果表明，微波辐射降低了加工温度，缩短了焙烧时间，加速了脱羟基反应和硼精矿的氧化反应，粒度的减小使矿物的显微结构破坏，还使B2O3的活性从64.68%增加到86.73%，大于最佳常规操作。与简单的热场相比，微波焙烧明显增加硼浓缩物在浸出剂中吸收OH-的能力，并通过扩大浸出剂与矿物的接触面积，从而提高矿物表面的Mg2 +和Fe3 +的量并促进硼浸出，增加了硼浓缩物的亲水性。将硼精矿的(Lifshitz-Vander Waals相互作用)和γSV(固体样品自由能)从29.15 mJ/m2和 5.07 mJ/m2增加到37.07 mJ/m2和 12.41 mJ/m2。

Horikoshi等〔22〕研究了从有机氢化物中(甲基环己烷；MCH)连续发生析氢的过程，脱氢产率几乎定量，在钯催化剂的存在下的固定床反应器中，通过微波辅助催化粒子负载在活性炭上的颗粒(Pd/AC)。不同于传统的加热，微波加热，通过试验观察催化剂固定床反应器显示一个沿着垂直方向的温度分布，这归因于微波电场的分布。微波辅助方法的一个主要特点是微波辅助节能且能在低功率微波的条件下快速加热反应，这是因为微波产生的热能更均匀的分布使加热效率得到提高。

我国部分高校设有土地资源管理专业，但是全国高校没有不动产测绘专业，测绘专业人才稀缺，不利于不动产测绘的发展。建议增设不动产测绘专业，大量培养专业技术人才，解决相应岗位人才短缺的问题。

Iwabuchi等〔23〕用微波对Nd2Fe14B进行加热，并对其微观结构和磁特性进行了研究。通过微波处理得到c轴取向的Nd2Fe14B纳米柱状晶体，且纹理只在晶体的表面存在。微波加热温度梯度是柱状晶粒形成的原因，这种微观结构无法通过常规加热得到。除了由于加热导致晶体的微观结构改变之外，微波照射样品的矫顽力和剩磁比常规加热得到的更多。微波的处理形成纳米尺寸柱状晶粒的Nd2Fe14B，微波加热提供了一种很有前途的加工方法，可以不使用大量的稀土元素，开发高性能的永久磁铁。

〔9〕 MOISÉS R C, ETIENNE S, SYLVAIN M,et al. Synthesis and electrochemical performance of Ce1-xYbxO2-x/2 solid electrolytes: The potential of microwave sintering[J]. Solid State Ionics, 2016, 294: 67-72.

5 结语

中国—俄罗斯Ilizarov技术与肢体功能重建国际论坛暨第18期外固定与肢体重建培训班，将于2019年2月21日（周四）至24日（周日）在上海举办。讲师由中俄两国外固定专家联袂担任，讲授外固定肢体重建（Ilizarov技术）基本知识，基本理论和国内国际最新进展，矫形外科基本原则，尤其是创伤后遗症四肢畸形、骨科疑难杂症微创治疗以及临床常见问题的处理思路和技巧。延续往届培训班之成熟的经验，包括理论授课，现场检查病人，病例、讨论，手术视频观摩、Workshop操作等形式，使您在短时间内开拓思路，掌握尽量多的肢体重建临床实用技能。

参考文献：

〔1〕 KHRAISHEH M A M, COOPER T J R, MAGEE T R A, Microwave and air drying I. Fundamental considerations and assumptions for the simplified thermal calculations of volumetric power absorption[J]. J Food Eng, 1997, 33: 207-219.

as it can be seen in Formula(5),in order to obtain high power conversion efficiency ηc,device is required to have high internal quantum efficiency ηi,low cavity loss ai,series resistor Rs and threshold current Ith.

〔2〕 牟群英,李贤军. 微波加热技术的应用与研究进展[J]. 物理, 2004, 33(6): 438-442.

〔3〕 OGHABAEI M, MIRZAEE O . Microwave versus conventional sintering: A review of fundamentals, advantages and applications[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2010, 494: 175-189.

〔4〕 方可. 微波烧结金属粉末材料研究进展[J]. 金属材料与冶金工程, 2011, 39(2): 48-53.

模糊综合评价模型是由美国自动控制专家L.A.Zade教授提出的，用模糊数学对受到多种因素影响的对象进行定量评价。其实施步骤为：模糊综合评价指标构建；构建权重向量；构建评价矩阵；合成评价矩阵和向量。该评价模型较好地契合了教学过程呈现出来的模糊性等特征。

二是积极推进水利资金统筹整合。从预算编制环节，对小而散、性质相同或相近的项目进行归并，突出支持水利重点工作。依据有关规划，以项目为平台，不断加大水利资金整合力度，实行统筹安排和集中使用，初步形成了中央、省、市、县多层级共同推进、上下互动的良好格局。

微波加热技术能对一些物料进行活化，能使物料表面活性得到改善，除此之外，微波还能够改善物质微观结构，改善磁性，降低活化能等，使物料性能更加优异。

〔6〕 陈菓. 微波法制备人造金红石新工艺及设备研制[D]. 昆明：昆明理工大学, 2012.

〔13〕 PICKLES C A. Microwave in extractive metallurgy: part 2- Review of applications[J]. Minerals Engineering, 2009, 22(13): 1112-1118.

〔7〕 ANANDA K M G., SEETHARAMU S, NAYAKB J,et al. Large-scale microwave sintering of ceramic components[J]. Interceram, 2012, 61: 1-2.

〔8〕 SUNNY Z, APURBBA K S. Monitoring a lab-scale fluidized bed dryer: A comparison between pressure transducers, passive acoustic emissions and vibration measurements[J]. Powder Technology, 2010, 197: 36-48.

在深圳，国际彩印丁旭光董事长直言，找不到总经理这类高端人才。问及能否用国际大公司的流行做法，给一个高出预期的待遇挖人，回答是，仍然找不到。

综上，微波加热技术用于材料制备过程已经显示了较好的应用前景，但在对微波与矿物作用的基础理论研究、研究开发工程化设备及设施方面，尤其是在高效微波加热设备的设计与制造工业过程控制装置，广大科技工作者还面临着巨大的挑战〔24-25〕。

〔10〕 彭元东. 微波加热机制及粉末冶金材料烧结特性研究[D]. 长沙：中南大学, 2011：1-137.

〔11〕 ANANDA M G K, SEETHARAMUA S, NAYAKB J,et al. A study on thermal behavior of aluminum cenosphere powder metallurgy composites sintered in microwave[J]. Procedia Materials Science, 2014, 5: 1066-1074.

〔12〕 邢志波,李敬锋. AgSn18SbTe20无铅中温热电材料的粉末冶金法制备工艺及其对性能的影响[J]. 无机材料学报, 2015, 30(8): 1-5.

微波加热在材料冶金烧结中具有诸多优异的性能，整体加热、低温快烧、无加热惯性、选择性加热等显著特点；微波加热技术在粉末冶金中，粉末态金属与微波耦合作用后，材料在短时间内可以达到较高温度，材料的性能也可以得到提高和改善；在物料的干燥中，传统的干燥技术和干燥器不一定适合某些物料，微波干燥有着“优质、高效、节能、环保”的特点，除此之外还能提高产品质量，因此微波干燥不断得到推广和应用；微波加热技术能对一些物料进行活化，能使物料表面活性得到改善。除此之外，微波还能够改善物质微观结构，改善磁性，降低活化能等，使物料性能更加优异。

通过对大数据时代整体形势变化及发展状况的综合考虑，为使城乡规划学走向计量化，需要注重实践中的数据化决策平台建设，使在该平台支持下实现城乡规划方面数据的高效收集和存储等[2]。但是，由于大数据时代城乡规划走向计量化中需要处理的数据量大，其数据化决策平台建设中面临着数据开放和隐私保护等一系列问题，无形之中加大了该平台的建设难度，可能会对城乡规划学走向计量化这一过程产生不利的影响。

〔14〕 郭国柱. 微波干燥关键技术研究[D]. 郑州：郑州大学, 2013：1-81.

〔15〕 PICKLES C A, GAO F, KELEBEK S. Microwave drying of a low-rank sub-bituminous coal[J]. Minerals Engineering, 2014, 62: 31-42.

见曾真又要着急，张仲平扬手制止了她，说：“好吧，就从胜利大厦的主人说起吧。胜利大厦的开发商叫左达，这个……我想你也知道，但你一定不知道左达到底是什么样一个人？可以说，胜利大厦的存在是因为左达，胜利大厦成为城市标志性建筑，是因为左达，但胜利大厦成为一个烂尾楼，还是因为左达，你说这个人算不算是有故事的人？”

〔16〕 SONG Z, JING C, YAO L, et al. Microwave drying performance of single-particle coal slime and energy consumption analyses[J]. Fuel Processing Technology, 2016, 143: 69-78.

〔17〕 SONG Z L, JING C M, YAO L S,et al .Microwave drying performance of single-particle coal slime and energy consumption analyses[J]. Fuel Processing Technology, 2016, 143: 69-78.

〔18〕 HUANG H, LIU JY, LIU X X, et al . Microwave-dried a-Fe2O3 as a highly efficient catalyst for ortho-methylation of phenol with methanol[J]. Fuel, 2016, 182: 373-381.

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〔22〕 HORIKOSHI S, KAMATA M, SUMI T, et al. Selective heating of Pd/AC catalyst in heterogeneous systems for the microwave assisted continuous hydrogen evolution from organic hydrides: Temperature distribution in the fixed-bed reactor[J]. International journal of hydrogen energy, 2016, 41: 12029-12037.

（二）营造茶文化浓厚氛围。一是挖掘茶文化故事。在全区范围内采集有关永川秀芽的民间传说、民俗故事，结集成册，编排茶文化节目，深入百姓日常开展宣传。二是设立全民饮茶日。现场表演手工炒茶技艺，展示茶席、茶礼、茶艺、茶具及茶文化创意产品，邀请市民游客免费尝饮国内各地名茶及特色茶饮，普及全民饮茶理念，共享和谐健康生活。三是举办系列茶文化活动。由相关部门牵头，定期以茶为媒，开展茶事、茶艺活动，举办茶王赛、斗茶、品茶活动；通过摄影、书法、绘画、征文、短剧等多种形式宣传茶文化，在永川营造浓厚茶乡文化。

〔23〕 IWABUCHI Y, FUKUSHIMA J, SAKUMA N,et al. Oriented texture formation of crystallized Nd2Fe14B through a microwave heating process[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016, 685: 566-570.

目前，各院校专硕课程设置主要存在两种形式[2]，白天科室轮转，利用空闲时间即晚上和周末授课；集体授课，自学相辅，教学相结合方式。我院主要采取后者，且课程在研究生一年级基本全部授完。于是不免存在这样的局面：一边主任、带教老师开始病房查房，一边学校老师开始教室教学，‘专硕’时常分身乏术。除了专硕课程时间设置的不合理[3-4]，在课程结构、课程内容上，也同某校的一项对在培“四证合一”的随机调查[5]如出一辙，重复本科基础理论性知识灌输式教学，未引导学生结合临床培养发散性思维。此外，将研究生重点课程，包括文献检索与阅读、医学统计学、论文写作与投稿等划入选修课程，淡化了这些课程的重要性。

〔24〕 宋增凯,陈菓,彭金辉,等. 微波加热技术在典型冶金工艺中的应用研究进展[J]. 矿冶, 2014, 23(3): 57-63.

〔25〕 赵俊蔚,赵国惠,郑晔,等. 微波加热在矿冶方面的应用研究现状[J]. 黄金, 2008, 12(9): 39-43.