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    微波干燥白鎢精礦的研究理論

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    微波干燥白鎢精礦的研究理論
    時間:2020年6月24日 閱讀: 731 次

    本文以白鎢精礦這一典型的冶金礦物顆粒物料,開展了微波干燥工藝及微波干燥理論研究。

    目前工業中大多采用熱風、燃氣、蒸汽(過熱蒸汽)、電加熱等方式來進行加熱,熱源和物料之間的溫度梯度是能量傳遞的原始推動力,這種由表及里的傳熱方式在脫除水分的同時需要對全部物料進行加熱;而傳質的推動力是物料內部與表面之間水分濃度的梯度,水分的蒸發從物料表面開始,內部的水分慢慢從內部擴散至表面,為加快干燥速率,則需要較高的外部溫度來形成溫度梯度。

    (1)研究了微波干燥白鎢精礦的新工藝。

    在單因子實驗的基礎上,建立了可信的各因子與響應值的數學模型為:脫水率=67.83-19.36×1+15.03×2+18.47×3-3.6xlx2-1.28x1x3+5.5x2x3-7.05×12-15.98×22-10.06×32并應用響應面法對微波干燥白鎢精礦的工藝條件進行了優化,分析結果表明:微波時間、物料量及料層厚度對無煙煤干燥影響的顯著性順序為微波時間>>物料量>料層厚度;微波時間,物料量,料層厚度對脫水率的影響不是簡單的線性關系,一次項和二次項對脫水率影響顯著,交互項影響較小。響應面法優化微波干燥鈦精礦的佳工藝條件為:微波時間174s,物料量135g,料層溫度92℃。此時相對脫水率的實際結果為82.4%。此時實驗值與預測的偏差為0.03%。

    (2)進行了白鎢精礦的微波干燥動力學研究。

    通過干燥速率曲線的表征可將干燥過程劃分為加速干燥、恒速干燥以及降速干燥三個階段。微波功率的強度對干燥速率的影響效果是顯著的。伴隨著微波功率的增大,物料干燥速率明顯增大,相應所需的微波干燥時間則越短。通過對微波干燥薄層物料結果的一系列分析,確定了Page模型是適合用于對白鎢精礦的微波干燥過程進行描述和擬合的,因此可以通過這一模型對多種條件下白鎢精礦物料的干燥時間進行預測。

    (3)通過對實驗結果的研究和理論的分析,得出了微波干燥特點不同于傳統干燥過程的結論。

    其中微波干燥特點是由于物料內部的極性分子在微波場中急速擺動而產生熱量,促使內部產生巨大的由內而外的蒸汽壓梯度,推動著水分的擴散達到干燥的目的。針對微波干燥白鎢精礦的全過程,采取集中濕容法處理濕礦物中的水分變化規律,建立了數學模型,并根據該模型,計算礦物中不同時刻的含水量變化,將實驗數據與計算結果進行比對分析,得出以上模型能夠較好的反應白鎢精礦干燥規律。

    微波加熱具有內部加熱、選擇性加熱等優勢。由于水分子的介電常數ε’高達70~78,遠大于一般礦物及化合物,在微波干燥過程中,水分子總是優先吸收大量微波,在短時間內形成較大蒸汽壓,迅速逸出物料表面,顯著減少了干燥處理時間。這種干燥方式減少了對物料的整體加熱,極大地降低了能耗;同時,由于內部加熱的特點,在物料中形成由內而外的溫度梯度,其方向與水分傳輸反向相同,極大的促進了水分子的傳質過程,提高了干燥效率,因此,微波干燥工藝日益受到重視并得到快速發展。


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