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1、高鈦渣的微波吸收性能張利波，陳菓，彭金輝，陳晉，郭勝惠，段昕輝（昆明理工大學(xué)材料與冶金工程學(xué)院昆明650093中國）摘要：利用微波諧振腔微擾技術(shù)的吸波性能對高鈦渣進行了調(diào)查。鈦鐵礦碳熱還原制備高鈦渣含超過90％的二氧化鈦，由高鈦渣在微波加熱過程中的溫升曲線獲得。把微波輻射前后的高爐渣鈦結(jié)晶化合物，分別通過X射線衍射儀（XRD）表征。對含五氧化二釩不同質(zhì)量分數(shù)的高爐渣口混合物以及鈦渣粒度大小對微波吸收性能的影響進行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，高鈦渣具有良好的微波吸收性能，未經(jīng)處理的高鈦渣主要是銳鈦礦和鐵鈦氧化物的結(jié)晶化合物，而微波照射主要
2、處理的是組成金紅石和鈦氧化物的結(jié)晶化合物。綜合上述條件銳鈦礦約在1050℃時，在微波輻射下，20分鐘轉(zhuǎn)化成金紅石。配合高頻率和低振幅電壓以及理想的高鈦渣微波吸收劑。得出結(jié)論，高鈦渣的粒度大小為180微米和五氧化二釩質(zhì)量分數(shù)為10%的條件下具有最佳的微波吸收性能。關(guān)鍵詞：高鈦渣；微波吸收；微波諧振腔微擾；微波輻射。1前言據(jù)了解，二氧化鈦中存在三個主要多態(tài)性階段：金紅石，銳鈦型礦和板鈦礦。銳鈦型礦和板鈦礦相當穩(wěn)定，其與其他物質(zhì)反應(yīng)是不可逆的放熱反應(yīng)，因此在高溫下金紅石得到了廣泛的研究。在實驗條件下把銳鈦型轉(zhuǎn)化成金紅石的影響因素主要有：溫
3、度，粒度和氧化鈦的種類。用天然或人造金紅石制造鈦白顏料的過程中，主要采用氯化和酸熔兩種工藝，然而這些過程都會對環(huán)境造成污染。然而天然金紅石資源是有限的，所以鼓勵研究人員尋找一種有效的方法將銳鈦型礦轉(zhuǎn)換成人造金紅石。探索具有能耗低，環(huán)境污染小的新方法來合成金紅石是非常有必要的。微波處理可以生產(chǎn)高鈦渣人造金紅石，從生產(chǎn)源頭消除環(huán)境污染，實現(xiàn)鈦資源的可持續(xù)發(fā)展。吸波材料的重要物理指標是，微波化學(xué)，微波探測，微波處理。微波腔擾動技術(shù)被廣泛采用于微波介電性能測量。微波實驗是根據(jù)微波諧振腔微擾法采用單諧振模式，測量樣品中腔的特性而引起的變化，此
4、外也可由復(fù)雜的電導(dǎo)率直接評估。黃等發(fā)明了一種新型的微波傳感器測量液滴的屬性，該技術(shù)可以很容易延伸到微波處理，該理論可用于測試實驗的準確性。最終發(fā)現(xiàn)，用傳感器測出的實驗結(jié)果與理論一致。黃等人研究了微波諧振技術(shù)對碳的混合物的吸收特點，也利用微波諧振腔微擾技術(shù)對硫化物的水含量進行了測量。這項工作中，產(chǎn)生了一種新的方法，基于微波諧振腔微擾技術(shù)和數(shù)字信號技工技術(shù)。這項技術(shù)被應(yīng)用于檢測高鈦渣的粒度和微波吸收性能對高鈦渣的影響。采用高鈦渣的微波吸收性能對幾種不同品位的礦渣中五氧化二釩的含量進行測定，獲得微波合成金紅石的最佳生產(chǎn)條件。2實驗2.1材
5、料從云南昆明獲得了高鈦渣的樣本，并在電弧爐中利用碳熱反應(yīng)對高鈦渣的化學(xué)組成進行了測定。如表一所示：表一，高鈦渣的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）二氧化鈦氧化亞鐵硫磷碳90.1205.2600.0490.0140.049三氧化二鋁二氧化硅氧化錳氧化鎂BaL2.7502.5701.0402.3001.1581.1測量原理及儀器微波傳感器系統(tǒng)是基于微波諧振腔微擾技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)，該理論源自電磁場，頻率，微波諧振腔的輸出電壓。下式中，，式中和是從樣品測得，和分別是腔內(nèi)先后的容積，是原料的體積，和分別是沒有干擾小的質(zhì)量系數(shù)和諧振腔的頻率。Q和w
6、是相應(yīng)的載入的桑普腔的參數(shù)，和分別表示實部和虛部的復(fù)介電常數(shù)，W就是儲存的能量。通過上面三個式子，可以通過傳感器測量輸出電壓和微波頻率獲得微波數(shù)據(jù)。微波傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1，計算機控制微波發(fā)生器快速通過卡片口，微波信號傳輸?shù)轿⒉▊鞲衅?，微波輸出信號與線性探測器和數(shù)字信號處理相連。然后把低輸入信號通過篩選器后，輸出信號通過過濾器放大和轉(zhuǎn)換。最后在計算機中完成微波傳感器的數(shù)據(jù)處理。圖1微波傳感器吸收性能的測定用微波反應(yīng)器獲得高鈦渣的溫度上升曲線，微波反應(yīng)器的示意圖如圖2所示，微波加熱裝置由磁控管、電源控制器、阻抗負載、波導(dǎo)管和微波腔
7、。自制的微波反應(yīng)器有多模腔和連續(xù)可控的功率容量。微波反應(yīng)器的微波電源是由兩個循環(huán)的水冷磁控管，在2.45GHZ的頻率和1.5千瓦的功率。被固定在微波爐的中心鉆孔，上側(cè)面與兩側(cè)面突出的兩端的陶瓷管50mm（外徑）×80mm（內(nèi)徑）×600mm（長）。使用紅外線測溫儀（美國，雷泰，馬拉松序列）監(jiān)測樣品溫度，中國盛運公司還用熱電偶重點測量樣品截面上圓形斑點的溫度。在任意溫度的差異下，后來被用作獲得正確的溫度，XRD圖譜理學(xué)衍射儀（A/D最大2200，日本）圖2微波反應(yīng)器示意圖用鎳過濾器輻射，在電壓為35千伏，電流為20毫安，掃描速度為米每
8、分鐘。1.1方法把100克樣品放在自制的微波加熱器中，在3千瓦條件下加熱20分鐘至樣品溫度達到1050℃，然后自然冷卻到室溫。準備不同粒度大小和不同質(zhì)量分數(shù)五氧化二釩的混合物。每個樣品（2克）在1050℃下干燥2小時，最后，把樣品標本
