彭金輝，劉秉國(guó)，張利波，周俊文，夏洪應(yīng)，張澤彪

(1. 昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，昆明 650093；2. 昆明理工大學(xué) 非常規(guī)冶金省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650093；3. 昆明理工大學(xué) 云南省微波能應(yīng)用及裝備技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，昆明 650093)

高溫微波冶金反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

彭金輝1,2,3，劉秉國(guó)1,2,3，張利波1,2,3，周俊文1,2,3，夏洪應(yīng)1,2,3，張澤彪1,2,3

(1. 昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，昆明 650093；2. 昆明理工大學(xué) 非常規(guī)冶金省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650093；3. 昆明理工大學(xué) 云南省微波能應(yīng)用及裝備技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，昆明 650093)

在簡(jiǎn)述微波加熱基本原理的基礎(chǔ)上，評(píng)述高溫微波冶金反應(yīng)器近年來的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析目前高溫微波冶金反應(yīng)器存在的主要問題，指出由于高溫條件下微波系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定性、適用于微波場(chǎng)的大尺寸高溫反應(yīng)內(nèi)腔及高效的反應(yīng)工程設(shè)計(jì)等難題，除小規(guī)模微波設(shè)備外，能夠滿足高溫、高效、大功率的微波冶金反應(yīng)器仍是空白，解決高溫微波冶金反應(yīng)器工業(yè)化應(yīng)用在微波高溫陶瓷材料、大功率微波發(fā)生器和物料溫度測(cè)試等方面存在的主要問題，提高微波能的轉(zhuǎn)換效率，研制、設(shè)計(jì)連續(xù)、穩(wěn)定的大功率高溫微波冶金反應(yīng)器是微波工業(yè)化實(shí)踐的關(guān)鍵。

單模微波冶金反應(yīng)器；多模微波冶金反應(yīng)器；微波；高溫；研究現(xiàn)狀

微波加熱作為一種綠色高效的加熱方法，與常規(guī)的加熱方法相比，微波加熱具有選擇性加熱、升溫速率快、反應(yīng)時(shí)間短、易于自動(dòng)控制、可降低化學(xué)反應(yīng)溫度等優(yōu)點(diǎn)。微波高溫加熱技術(shù)是指利用微波能量將材料加熱到400 ℃以上，并對(duì)材料進(jìn)行燒結(jié)、合成、改性或者熱處理的一類技術(shù)[1]。微波高溫加熱技術(shù)自TINGA等[2]提出以來，經(jīng)過數(shù)十年的探索和研究，盡管已經(jīng)在某些領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展[3]，在一些方面也得到了一定程度的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并顯示出了良好的經(jīng)濟(jì)性[4?5]。但鑒于高溫條件下微波系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定工作、適用于微波場(chǎng)的大尺寸高溫反應(yīng)內(nèi)腔及高效的反應(yīng)工程設(shè)計(jì)等難題，目前除了改裝的家用微波爐和小規(guī)模的微波燒結(jié)設(shè)備以外，能夠滿足高溫、大功率、連續(xù)生產(chǎn)、良好的“三傳”性能等的微波冶金反應(yīng)器還是空白。

盡管改裝的家用微波爐能夠?yàn)檠芯空咴诨A(chǔ)理論研究方面提供幫助，但改裝的家用微波只是對(duì)其進(jìn)行保溫、隔熱等改裝。這種微波爐存在以下缺點(diǎn)：1) 功率密度較低，對(duì)于一些場(chǎng)強(qiáng)要求較高的實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)，而且難以準(zhǔn)確測(cè)定反應(yīng)體系的溫度；2) 微波加熱主要集中在爐腔的底部托盤上，因而對(duì)物料的加熱不均勻；3) 間歇式加熱，僅能進(jìn)行較短時(shí)間的連續(xù)工作，不能滿足高溫冶金過程長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)反應(yīng)，導(dǎo)致試驗(yàn)的再現(xiàn)性差；4) 功率調(diào)節(jié)采用檔位控制，所謂的低功率工作，實(shí)質(zhì)上是磁控管的間歇式工作，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)參數(shù)的準(zhǔn)確控制，因此，采用家用微波爐作為微波反應(yīng)器，其結(jié)果的重復(fù)性差、規(guī)模小、安全性差、實(shí)驗(yàn)規(guī)范性低，很難進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。國(guó)外的微波設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)如德國(guó)IBF、英國(guó)e2v、美國(guó)CEM等公司主要致力于大功率微波元?dú)饧?、射頻技術(shù)和小型微波實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)，雖有很強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力，但對(duì)于高溫、大功率、連續(xù)生產(chǎn)的微波冶金反應(yīng)器的研究尚未見報(bào)道。

本文作者在簡(jiǎn)述微波加熱基本原理的基礎(chǔ)上，綜述了高溫微波冶金反應(yīng)器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了目前高溫微波冶金反應(yīng)器存在的主要問題，展望了今后的研究、開發(fā)方向。

1 微波加熱的基本原理

微波是一種電磁波，其頻率在300 MHz～300 GHz之間。微波輻射介質(zhì)材料時(shí)，介質(zhì)材料與微波電磁場(chǎng)相互耦合，會(huì)形成各種功率耗散從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的。其中離子傳導(dǎo)及偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)是微波加熱的主要原理[6]。在微波場(chǎng)中，一個(gè)極性偶極子分子總是隨著迅速改變的電磁場(chǎng)方向調(diào)整其取向，如圖1所示。

材料能被加熱的前提是材料必須具備以下兩種特性[7]：1) 被加熱材料的表面不能反射微波能，即材料的標(biāo)準(zhǔn)阻抗為1；2) 被加熱材料能不可逆地將入射的微波能轉(zhuǎn)化為自身的熱能。單位體積材料吸收的微波能(P)可以表示為

式中：σ為整個(gè)材料體系的有效電導(dǎo)率；E為腔體中的電場(chǎng)強(qiáng)度；eε′′為介質(zhì)在微波場(chǎng)中的有效損耗因子；0ε為無外電場(chǎng)時(shí)材料的介電常數(shù)；rε′為相對(duì)介電常數(shù)；f為微波頻率；δtan為介質(zhì)損耗角正切，反映了介質(zhì)吸收微波能的能力。可見，材料的介電性質(zhì)(rε′、eε′和δtan)在很大程度上反映了其對(duì)微波的吸收能力，對(duì)高磁敏感性材料，必須考慮磁場(chǎng)的影響，式(1)需校正為[8]

式中：0μ為自由空間中的磁損耗因子；eμ′′為有效磁損耗因子；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度。有研究者[9]根據(jù)非 Debye的理論，導(dǎo)出了非Debye型馳豫介質(zhì)吸波特性的計(jì)算公式為

圖1 一個(gè)偶極子在電磁場(chǎng)中的取向調(diào)整Fig.1 Realignment of one dipole in electromagnetic field:(a) Polar molecules changes in positive electromagnetic field;(b) Polar molecules changes in reverse electromagnetic field

式(3)揭示了微波與顆粒物質(zhì)相互作用的多樣性，可以用來解釋微波輻照下物質(zhì)發(fā)生變化的許多特性，并用式(3)分別仿真了鎳鐵礦、氧化鋁和橡膠的吸波特性。材料吸收微波能轉(zhuǎn)化成熱能后的升溫速率為

式中：T、ρ、cp和t分別為材料的溫度、密度、恒壓質(zhì)量比熱容和升溫時(shí)間。材料的介電性質(zhì)對(duì)微波在其內(nèi)部的穿透深度有重要影響，即：

式中：0λ為入射微波的波長(zhǎng)；D為入射微波能減少一半時(shí)的材料深度或E衰變?yōu)镋?1處的距離[10]，D的大小將決定材料加熱和熟化的均勻性?？梢姡哳l率微波能和高介電損耗材料只能加熱材料表面，而低頻率微波能和低介電損耗材料將產(chǎn)生體加熱。

2 微波反應(yīng)器的基本組成

一般認(rèn)為，將由微波功率源經(jīng)微波傳輸系統(tǒng)傳輸而來的微波功率，以最佳的匹配和最小的反射耦合，并形成特定的電場(chǎng)分布，使之能與被加工物質(zhì)產(chǎn)生最佳互作用效果的裝置或終端互作用系統(tǒng)稱為微波反應(yīng)器[11]。微波反應(yīng)器主要由微波發(fā)生器、波導(dǎo)、微波能應(yīng)用器、送料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成[12]。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 微波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.2 Structural diagram of microwave reactor

高溫微波反應(yīng)器中，樣品溫度測(cè)量是微波應(yīng)用遇到的一個(gè)主要問題。光學(xué)高溫測(cè)量?jī)x和熱電偶可用于測(cè)量高溫。非接觸式的紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度時(shí)最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原溫度場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生影響，但該測(cè)溫方式記錄的是材料表面的溫度，測(cè)量溫度常低于材料內(nèi)部的溫度。另外，紅外測(cè)溫儀在溫度低于600 ℃時(shí)無法反映被測(cè)材料內(nèi)部的真實(shí)溫度，否則只能采用分段測(cè)溫，而且不利于組成自動(dòng)控制溫度測(cè)量系統(tǒng)。用熱電偶測(cè)量微波加熱樣品的溫度，可在關(guān)閉微波功率時(shí)，將熱電偶直接插入熱的材料內(nèi)部測(cè)量，誤差一般可在±2%之內(nèi)[13]，而對(duì)微波透明體樣品則大于±2%[14]。也可以采用帶屏蔽套的熱電偶來在線連續(xù)測(cè)量樣品溫度，但需注意的是若熱電偶與樣品間起弧，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量失敗[15?16]。

3 高溫微波冶金反應(yīng)器的研究進(jìn)展

高溫微波冶金反應(yīng)器是反應(yīng)溫度高于400 ℃[1]、能實(shí)現(xiàn)微波高溫?zé)Y(jié)、煅燒分解、還原和合成等作用的系統(tǒng)。高溫微波冶金反應(yīng)器根據(jù)反應(yīng)腔體特點(diǎn)可以分為單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器、波導(dǎo)型高溫微波冶金反應(yīng)器和多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器等[11]。目前，關(guān)于模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器的研究較多。

3.1 單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器

單模腔式微波冶金反應(yīng)器是基于在標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)中激起單一基模傳輸?shù)囊环N反應(yīng)器。一個(gè)理想的TE101單模諧振腔(見圖3)做成的微波冶金反應(yīng)器能夠在內(nèi)腔中心處建立起很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，如果加長(zhǎng)波導(dǎo)長(zhǎng)度方向的尺寸，取長(zhǎng)度方向上的半波長(zhǎng)數(shù)為 3，即可做成一個(gè)TE103矩形單模諧振腔微波冶金反應(yīng)器。

TE103矩形諧振腔微波冶金反應(yīng)器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易調(diào)節(jié)、易控制、場(chǎng)分布穩(wěn)定、場(chǎng)強(qiáng)密度較高、空腔品質(zhì)因數(shù)高(腔體損耗小)的單模微波冶金反應(yīng)器。是目前發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的單模腔式微波冶金反應(yīng)器[11]。

圖3 TE101單模諧振腔簡(jiǎn)圖Fig.3 Diagram of TE101 single-mode cavity

介于與TE103矩形諧振腔相匹配的BJ?22標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)構(gòu)成的 TE103單模腔內(nèi)的微波場(chǎng)均勻區(qū)域太小，作為微波燒結(jié)腔體較難進(jìn)行較大尺寸試樣的燒結(jié)試驗(yàn)，周健等[17]設(shè)計(jì)、研制了改進(jìn)的 TE103單模腔高溫微波燒結(jié)爐系統(tǒng)。改進(jìn)后的TE103單模腔的空腔尺寸為150 mm×50 mm×(160～200) mm，通過計(jì)算該腔的均勻場(chǎng)區(qū)為長(zhǎng)軸為41.4 mm、短軸為18.4 mm的橢圓區(qū)，該腔可用于長(zhǎng)條形試樣燒結(jié)。通過微波測(cè)量，該腔的空腔品質(zhì)因數(shù)≥550，Al2O3陶瓷加載后的腔體品質(zhì)因數(shù)Q≤250，系統(tǒng)駐波比≤1.35，升溫速率可達(dá) 450～500℃/min，最高燒結(jié)溫度可達(dá)2 000 ℃，可實(shí)現(xiàn)Ar、H2和 N2等多種氣氛保護(hù)控制，并在該系統(tǒng)中完成了Al2O3陶瓷材料的燒結(jié)試驗(yàn)研究。JANNEY等[18]也對(duì)美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的大型高溫微波燒結(jié)爐進(jìn)行了改進(jìn)。通過功率為200 kW的速控管，將微波頻率從原來的2.45 GHz提高到28 GHz，使微波波長(zhǎng)與體積0.56 m3的腔體尺寸之比從原來的1:3提高到1:100，從而提高了腔內(nèi)電場(chǎng)的均勻性，使電場(chǎng)的波動(dòng)不會(huì)超過4%。

另外，針對(duì)單個(gè) TE103諧振腔構(gòu)成的單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器的加熱區(qū)域較短的弊端，研究者將多個(gè)單模諧振腔串聯(lián)起來，每個(gè)單模諧振腔分別用微波源和傳輸系統(tǒng)饋送和控制微波功率，構(gòu)成了一套級(jí)聯(lián)式單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器，如圖4所示。該系統(tǒng)適合于中試或連續(xù)生產(chǎn)。其特點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)，成本較低，適應(yīng)性強(qiáng)[11]。

圖4 聯(lián)級(jí)式單模諧振腔系統(tǒng)示意圖Fig.4 Schematic diagram of union-stage single-mode cavity system: P1, P2, P3—Microwave source and transmission system;C1, C2, C3—Different states of single-mode cavity; S—Shield for choke tube; D—Medium connecting pipe; M1, M2, M3—Holes for reference monitor

單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器場(chǎng)強(qiáng)集中，其諧振腔中心處可建立起很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，功率密度高，可實(shí)現(xiàn)快速升溫，用于小尺寸陶瓷材料的燒結(jié)、連接等非常方便。但是由于單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器腔體體積小，均溫區(qū)小，只能進(jìn)行較小尺寸試樣的分批微波處理，很難用于大尺寸材料的加工和連續(xù)生產(chǎn)，所以其適用范圍有限[11,19]。目前，盡管用單模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器成功制備了氧化鋁、氧化鋯、PZT和氮化釩等高技術(shù)精細(xì)陶瓷材料，但多局限于實(shí)驗(yàn)室階段，工業(yè)化微波反應(yīng)器尚處于探索和研制階段。

3.2 波導(dǎo)型高溫微波冶金反應(yīng)器

矩形波導(dǎo)諧振腔微波反應(yīng)器是由矩形波導(dǎo)的一端為耦合膜片，另一端為短路活塞構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 矩形波導(dǎo)型微波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Schematic diagram of rectangular waveguide microwave reactor: 1—Coupled-mode chip; 2—Rectangular waveguide; 3—Quartz tube; 4—Short piston; 5—Gas inlet; 6—Reaction gas outlet

該反應(yīng)器包括矩形波導(dǎo)諧振腔、石英反應(yīng)管以及耦合膜片3部分組成。原料氣體通過石英管流進(jìn)反應(yīng)器，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后流出反應(yīng)器；微波能量通過耦合膜片饋入諧振腔，調(diào)節(jié)短路活塞可以使諧振腔達(dá)到諧振狀態(tài)，使得饋入諧振腔的微波能量最大；饋入諧振腔的微波能量作用于石英管內(nèi)的原料氣體，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

孫永志和楊鴻生[20]通過改變矩形波導(dǎo)諧振腔微波反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尺寸如耦合膜片的形狀、尺寸，反應(yīng)管的直徑、管壁厚度、材料和位置，利用HFSS軟件計(jì)算不同結(jié)構(gòu)尺寸反應(yīng)器的S參數(shù)，得到了最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸的反應(yīng)器。研究表明，反應(yīng)管和短路活塞位置會(huì)影響反應(yīng)器內(nèi)的電磁場(chǎng)分布，因而直接影響微波反應(yīng)器的工作。在反應(yīng)管位置Z0為106 mm，短路活塞位置L0為146 mm的最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸反應(yīng)器中，反應(yīng)管以及內(nèi)部的甲烷氣體處在電場(chǎng)最強(qiáng)的位置且場(chǎng)分布均勻。

波導(dǎo)型高溫微波冶金反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，但局限于波導(dǎo)的尺寸，只能用于處理尺寸較小的細(xì)桿或薄帶材料，而且由于波導(dǎo)中的電場(chǎng)在 Z方向按指數(shù)規(guī)律衰減，其衰減常數(shù)與被處理材料的有效損耗因子有關(guān)，從而導(dǎo)致反應(yīng)的不均勻性。

3.3 多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器

多模腔式微波反應(yīng)器是應(yīng)用最廣泛、理論和實(shí)踐最為成熟的微波反應(yīng)器，適合于多種塊狀材料或化學(xué)溶液的分批次間隙處理和中試規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。反應(yīng)器的主體是由金屬壁封閉的矩形多模諧振腔體，其三維尺寸主要由被處理物質(zhì)的大小，功率密度的高低和腔體內(nèi)模式的多少及分布來確定。

由于材料性能受高溫條件的制約，高溫微波冶金反應(yīng)器的研制開發(fā)仍處于發(fā)展階段，國(guó)內(nèi)外的微波設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)如美國(guó)著名的 CEM 微波儀器公司、澳大利亞的CSIRO公司、中國(guó)的上海新儀公司等多致力于低溫微波反應(yīng)器的研制與開發(fā)。目前，高溫微波冶金反應(yīng)器研究主要集中在高溫微波燒結(jié)爐、高溫微波熱分解爐和微波馬弗爐等方面。如JANNE和KIMMERY[21]設(shè)計(jì)出最高頻率為28 GHz的多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器，并用于材料燒結(jié)，其場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻性小于4%。加拿大INDEXABLE TOOLS LTD研制設(shè)計(jì)出了多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器，并用于氮化硅刀具的燒結(jié)生產(chǎn)[22]。針對(duì)傳統(tǒng)馬弗爐耗時(shí)長(zhǎng)，易產(chǎn)生污染煙霧等缺點(diǎn)，美國(guó) CEM 公司[23]開發(fā)了 Phoenix系列微波馬弗爐。該高溫微波反應(yīng)器操作溫度可達(dá)1 200 ℃，具有升溫速度快且易控制的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)馬弗爐相比可以節(jié)約97%的時(shí)間，可用于無機(jī)物的灰化、熔融、熔合等熱處理。

國(guó)外企業(yè)生產(chǎn)的高溫微波冶金反應(yīng)器盡管性能良好，但價(jià)格昂貴，如德國(guó)利恒公司生產(chǎn)的MKE?2.45/800型實(shí)驗(yàn)室用雙頻微波加熱爐市場(chǎng)價(jià)格高達(dá)3萬(wàn)美元[14]。針對(duì)上述問題，我國(guó)武漢工業(yè)大學(xué)、中科院金屬研究所、昆明理工大學(xué)微波應(yīng)用研究所、長(zhǎng)沙隆泰微波熱工有限公司等單位也相繼開展了高溫微波冶金反應(yīng)器的研制工作。

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所[17]研制出了MFM?863系列高溫微波燒結(jié)爐，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：電源380 V；微波功率0.5～10 kW連續(xù)可調(diào)；工作頻率2 450 MHz；工作溫度大于1 800 ℃；燒結(jié)區(qū)大小120 mm×120 mm；每爐平均時(shí)耗0.5～2 h。該設(shè)備主要應(yīng)用于陶瓷燒結(jié)、陶瓷/金屬焊接、原料合成、超細(xì)粉制備、快速充氣、熱處理等方面。

車?yán)诘萚19]自行設(shè)計(jì)了輸出功率為2.4 kW，頻率為2.45 GHz，加熱腔有效尺寸為500 mm×500 mm×500 mm的YC?Ⅱ多模雙頻高溫微波燒結(jié)爐，反應(yīng)器簡(jiǎn)圖如圖6所示。該高溫微波燒結(jié)爐可以實(shí)現(xiàn)氣氛燒結(jié)，最高溫度可以達(dá)到1 800 ℃以上。本文作者利用該微波燒結(jié)爐完成了Al2O3、ZrO2和SiC等陶瓷材料的微波燒結(jié)，并在比常規(guī)合成溫度低200 ℃的條件下完成了La2NiO4的高溫合成。后來，針對(duì)該高溫?zé)Y(jié)爐溫度無法精確控制，容易出現(xiàn)過燒等缺陷，馬寧等[24]又用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了該高溫微波燒結(jié)爐的溫度自動(dòng)控制，改進(jìn)后的燒結(jié)爐溫度的控制精度為±1 ℃。

圖6 多模腔式高溫微波燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.6 Schematic diagram of structure of multi-cavity-type high- temperature microwave sintering furnace: 1—Computer;2—Automatic control panel; 3—Manual control panel; 4—Optical thermometer; 5—Temperature hole; 6—Insulation box:7—Heating box; 8—Microwave generator; 9—Tank

圖7 真空高溫微波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.7 Schematic diagram of structure of vacuum hightemperature microwave reactor: 1—Microwave power; 2—Electrical box; 3—Waveguide; 4—Insulation; 5—Cooler; 6—Intake; 7—Microwave cavity; 8—Taken out port; 9—Inlet;10—Vacuum pump

鄒繼兆等[25]根據(jù)試驗(yàn)條件的需要研制了多功能多模腔式真空高溫微波冶金反應(yīng)器，設(shè)備簡(jiǎn)圖如圖7所示。該反應(yīng)器采用多單元微波源的雙正交排列、定向聚焦輻射、高場(chǎng)強(qiáng)微波諧振腔，腔體尺寸為 450 mm×450 mm×400 mm，微波源功率在0～6 kW范圍內(nèi)連續(xù)無級(jí)可調(diào)。在氣氛保護(hù)下，該微波反應(yīng)器碳化硅的加熱溫度在20 min內(nèi)達(dá)到1 700 ℃，碳化鎢的燒結(jié)致密度達(dá)到96%以上。微波諧振腔內(nèi)中心約150 mm直徑區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)分布均勻，該腔體不但彌補(bǔ)了單模腔式結(jié)構(gòu)尺寸限制的問題，也改善了多模腔結(jié)構(gòu)電場(chǎng)分布均勻性不高的缺點(diǎn)。另外，對(duì)于如何獲得較大較均勻的微波區(qū)域問題，中科院沈陽(yáng)金屬所和七七二廠提出的會(huì)聚開線激勵(lì)介質(zhì)多模諧振方案盡管在實(shí)現(xiàn)高場(chǎng)能密度與場(chǎng)均勻分布統(tǒng)一方面取得了進(jìn)展[26]，但尚不太完善，還需要進(jìn)一步的研究。

多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器由于采用封閉的金屬空腔，因此只能間歇地處理物料，僅適合于實(shí)驗(yàn)室研究或中試批次的小規(guī)模生產(chǎn)。根據(jù)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，研究人員又設(shè)計(jì)了連續(xù)傳送箱式多模高溫微波冶金反應(yīng)器，采用該反應(yīng)器不僅實(shí)現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)，且其處理的均勻性較單臺(tái)多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器間斷處理方式有較大的改善。連續(xù)傳送多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器簡(jiǎn)圖如圖8所示[11]。

圖8 連續(xù)傳送多模腔式高溫微波反應(yīng)器簡(jiǎn)圖[11]Fig.8 Schematic diagram of high temperature continuous transmission multimode cavity microwave reactor[11]: 1—Sample; 2—Microwave input suppressor; 3—Microwave feed part; 4—Microwave energy; 5—Cabinet opening; 6—Multimode chamber; 7—Output microwave suppressor; 8—Belt and machinery; 9—Control system

近年來，隨著微波加熱技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)研制開發(fā)了中試多模腔高溫微波冶金反應(yīng)器，并在一定領(lǐng)域得到了小規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

2000年，日本奧村和平等研制開發(fā)出可以應(yīng)用到陶瓷工業(yè)的多模高溫微波燒結(jié)設(shè)備，設(shè)備裝機(jī)容量均大于20 kW，最大的1臺(tái)連續(xù)式微波高溫?zé)Y(jié)隧道窯的微波輸出功率為80 kW，長(zhǎng)14 m，燒成溫度1 400℃；裝備多管系統(tǒng)的微波鐘罩窯的燒成溫度可達(dá)到1 650 ℃。長(zhǎng)沙隆泰科技有限公司研制開發(fā)了一種連續(xù)豎式的多模高溫微波加熱裝置，并用于氮化釩的高溫?zé)Y(jié)合成。將 V2O5和碳素材料的混合物加熱到1 500 ℃以上實(shí)現(xiàn)碳熱還原反應(yīng)，并完成反應(yīng)物的燒結(jié)過程，能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)電阻式加熱的1/3[27]。

昆明理工大學(xué)微波應(yīng)用研究所針對(duì)微波特殊的能量傳遞方式要求承載體(即冶金物料的容器)具有介電損耗小、抗熱震性好和力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)冶金物料承載體使用溫度低、抗熱震性差、材料成本高、加工難度大、易破碎等弊端，選用介電損耗小的Al2O3、SiO2工業(yè)陶瓷原料為基體，采用合理的粒度和成分配比，特殊的燒結(jié)工藝發(fā)明了微波冶金物料專用承載體，解決了高溫微波冶金反應(yīng)器的重大瓶頸問題[28]。該承載體微波介電損耗低、使用溫度高(分別達(dá)到1 700和1 680 ℃)、抗熱震性好(1 000 ℃水冷次數(shù)分別達(dá)到9.8和11次)、熱膨脹率低(20～1 000 ℃系數(shù)僅為2.5×10?6/℃)、抗彎強(qiáng)度高(1 250 ℃下的分別為12.3 MPa和11.5 MPa)，同時(shí)具有加工性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。通過將該承載體應(yīng)用于微波冶金反應(yīng)器，研制了管式、豎式、箱式等HM系列高溫微波冶金反應(yīng)器[29?35]并用于低品位鈦精礦的碳熱還原[36]、氮化釩的燒結(jié)等研究(圖9所示為用于氮化釩燒結(jié)的微波豎式反應(yīng)器)。應(yīng)用生命周期分析方法和綠色評(píng)價(jià)方法對(duì)微波冶金高溫反應(yīng)器的制造、使用及回收利用全過程的資源消耗和環(huán)境影響進(jìn)行分析，從而為減少資源消耗和降低環(huán)境污染，為微波高溫反應(yīng)器綠色設(shè)計(jì)與使用提供參考，找到研制新型微波高溫反應(yīng)器的關(guān)鍵點(diǎn)和突破口。另外，昆明理工大學(xué)微波應(yīng)用研究所針對(duì)高溫微波冶金反應(yīng)器難以大型化的現(xiàn)狀，提出了多微波源組合的分布耦合技術(shù)，建立了多饋口耦合的多維數(shù)學(xué)模型(饋口位置、方向、互耦、被處理材料特性、腔體形狀和大小等)，并利用智能算法優(yōu)化了這些因素對(duì)微波場(chǎng)分布和溫度場(chǎng)分布的影響，得到了高溫微波冶金反應(yīng)器的放大規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了大功率微波輸入，解決了大尺度高溫微波冶金反應(yīng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)難題。該技術(shù)成果有效減少了反應(yīng)器常規(guī)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)的微波源的強(qiáng)互耦，得到了能量利用率高、微波源壽命長(zhǎng)、溫度分布均勻的大型化諧振腔。利用該技術(shù)成果，開發(fā)了微波推板窯和微波功率0～80 kW連續(xù)可調(diào)用于鈾化學(xué)濃縮物煅燒[37]、活性炭制備以及廢觸媒再生的微波回轉(zhuǎn)窯[38]。

圖9 豎式高溫微波反應(yīng)器三維圖和實(shí)物圖Fig.9 Three-dimensional plot(a) and photo of vertical hightemperature microwave reactor(b)

綜上可知，盡管多模腔式高溫微波冶金反應(yīng)器可以用來進(jìn)行較大尺寸試樣的加工，但是其功率密度較單模腔式微波冶金反應(yīng)器低，要想達(dá)到和單模腔式結(jié)構(gòu)同樣的效果，就必須提高微波發(fā)生器的功率，導(dǎo)致反應(yīng)器成本增大[39]。同時(shí)，由于現(xiàn)有高溫微波冶金反應(yīng)器設(shè)計(jì)研制尚不成熟，設(shè)備工業(yè)化應(yīng)用大功率微波發(fā)生器和設(shè)備的適應(yīng)性等方面均存在部分尚需解決的問題。

4 結(jié)論及展望

微波冶金作為新型的綠色冶金方法，已發(fā)展成引人注目的前沿交叉學(xué)科。近年來，盡管微波高溫加熱領(lǐng)域的研究越來越受到關(guān)注，也實(shí)現(xiàn)了微波高溫加熱分解和微波燒結(jié)陶瓷材料等，在某些方面也得到了一定程度的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。但由于高溫微波冶金反應(yīng)器研制的滯后，尤其是高溫微波應(yīng)用設(shè)備的研究與開發(fā)遠(yuǎn)未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化程度，目前微波在的高溫領(lǐng)域的應(yīng)用僅限于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

1) 單模腔式和波導(dǎo)型微波冶金反應(yīng)器盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但腔體較小，只能進(jìn)行較小尺寸試樣的分批處理，很難用于大尺寸材料的加工和連續(xù)生產(chǎn)。

2) 多模腔式微波冶金反應(yīng)器雖然具有大腔體結(jié)構(gòu)，但其功率密度相對(duì)較低，必須通過提高微波冶金發(fā)生器的功率來增大功率密度，導(dǎo)致反應(yīng)器成本較高。

3) 解決高溫微波冶金反應(yīng)器工業(yè)化應(yīng)用在微波高溫陶瓷材料、大功率微波發(fā)生器、物料溫度測(cè)試等方面存在的主要問題，提高微波能的轉(zhuǎn)換效率，研制、設(shè)計(jì)連續(xù)，穩(wěn)定的大功率高溫微波冶金反應(yīng)器是微波工業(yè)化實(shí)踐的關(guān)鍵。

REFERENCES

[1] 彭 虎, 李 俊. 微波高溫加熱技術(shù)進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2005,19(10): 100?103.PENG Hua, LI Jun. Advance in microwave high-temperature heating technology[J]. Materials Review, 2005, 19(10):100?103.

[2] TINGA W R, WAG V. Microwave power engineering[M].Academic Press New York, 1968.

[3] Berteavd A J, Badoty J C. High temperature microwave heating in refractory materials[J]. J Microwave Power, 1976,11(4): 314?320.

[4] TONG Zhi-fang, BI Shi-wen, YANG Yi-hong. Present situation of study on microwave heating application in metallurgy[J].Journal of Materials and Metallurgy, 2004, 2(3): l17?120.

[5] 曲世鳴, 張 明. 微波混合加熱技術(shù)及應(yīng)用前景[J]. 物理,1999, 28(2): 117?120.QU Shi-ming, ZHANG Ming. Microwave hybrid heating technology[J]. Physics, 1999, 28(2): 117?120.

[6] 楊 洲, 段潔利. 微波干燥及其發(fā)展[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2000(3): 5?7.YANG Zhou, DUAN Jie-li. Development of drying microwave[J]. Machinery for Cereals, Oil and Food Processing，2000(3): 5?7.

[7] KATSUMI T, FUMIYASU K, MASASHI K. Development of the microwave heated catalyst system[J]. JSAE Review, 1999,20(3): 431?434.

[8] AL-HARAHSHEH M, KINGMAN S W. Microwave-assisted leaching: A review[J]. Hydrometallurgy, 2004, 73(3/4): 189?203.

[9] 黃 銘. 微波與顆粒物質(zhì)相互作用的機(jī)理及應(yīng)用研究[D]. 昆明: 昆明理工大學(xué), 2003.HUANG Ming. Application research of microwave interaction mechanism with particulate matter[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2003.

[10] FORD J D, PEI D C T. High temperature chemical processing via microwave absorption[J]. J Microwave Power, 1967, 2(2):61?64.

[11] 金欽漢. 微波化學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2001.JIN Qin-han. Microwave chemical[M]. Beijing: Science Press,2001.

[12] 彭金輝, 楊顯萬(wàn). 微波能技術(shù)新應(yīng)用[M]. 昆明: 云南科技出版社, 1997.PENG Jin-hui, YANG Xian-wan. The new applications of microwave power[J]. Kunming: Yunnan Science & Technology Press, 1997.

[13] MINGOS D M P, BAGHURST D R. Application of microwave dielectric heating effect to synthetic problems in chemistry[J].Chem Soc Rev, 1991, 20: 1?47.

[14] MCGILL S L, WALKIEWICZ J W, SMYRES G A. The effect of power level on microwave heating of selected chemicals and minerals[C]//SUTTON W H. Materials Research Society Symposia Proceedings. Reno, NV: M4.6, 1988, 124: 247?252.

[15] WALKIEWICZ J W, KAZONICH G, MCGILL S L. Microwave heating characteristics of selected minerals and compounds[J].Miner Metall Process, 1988, 5(1): 39?42.

[16] KINGMAN S W, JACKSON K, CUMBANE A, BRADSHAW S M, ROWSON N A, GREENWOOD R. Recent development in microwave-assisted comminution[J]. Int J Miner Process, 2004,74: 71?83.

[17] 周 健, 程吉平, 傅文斌. 2 450 MHz/5 kW改進(jìn)的單模腔型微波燒結(jié)系統(tǒng)研制[J]. 武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 21(4): 4?6.ZHOU Jian, CHENG Ji-ping, FU Wen-bin. Research on improving single mode cavity type microwave sintering system with 2 450 MHz/5 kW[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 1999, 21(4): 4?6.

[18] JANNEY M A, KIMREY H D, MESSING G L, FULLER E R,HAUSNER H. Microwave sintering of alumina at 20 GHz[C]//Ceramic Transactions. Cincinnati: Ceramic Powder Science Ⅱ,1988: 919?924.

[19] 車 磊, 楊 林, 肖德滿. 多模腔雙頻微波燒結(jié)爐的設(shè)計(jì)[J].大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2003, 22(4): 277?280.CHE Lei, YANG Lin, XIAO De-man. Design of mutimode &dual-frequency microwave sintering furnace[J]. Journal Dalian Institute of Light Industry, 2003, 22(4): 277?280.

[20] 孫永志, 楊鴻生. 矩形波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器的研究[J].電子學(xué)報(bào), 2006, 34(9): 1708?1710.SUN Yong-zhi, YANG Hong-sheng. The research of microwave chemistry reactor made of the rectangular waveguide resonator[J]. Acta Electronica Sinica, 2006, 34(9): 1708?1710.

[21] JANNEY M A, KINMREY H D. Ceramic powder science Ⅱ[C]//MESSING G L, FULLER E R, HAUSNER H, MESSING G L. Westerville, Ohio: American Ceramic Society, 1988:919?924.

[22] APTE P S, MACDONALD W D. Microwave sintering kilogram batches of silicon nitride[C]//Microwaves: Theory and Application in Materials Processing Ⅲ. Westerville, Ohio:American Ceramic Society, 1995: 55?58.

[23] 劉豐秋. 微波化學(xué): 點(diǎn)燃“新化學(xué)動(dòng)力學(xué)”希望[EB/OL]. www.Peian. instrument.com.cn.LIU Feng-qiu. Micro-wave chemistry[EB/OL]. www. Peian.instrument.com.cn.

[24] 馬 寧, 楊 林, 劉 智. 微波高溫?zé)Y(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, 25(1): 131?134.MA Ning, YANG Lin, LIU Zhi. Design of auto-control system for high-temperature microwave sintering[J]. Journal Dalian Institute of Light Industry, 2006, 25(1): 131?134.

[25] 鄒繼兆, 曾燮榕, 熊信柏, 梅 成, 唐漢玲, 李 龍. 微波高溫加熱真空系統(tǒng)的研制[J]. 微波學(xué)報(bào), 2006, 22(6): 67?70.ZOU Ji-zhao, ZENG Xi-rong, XIONG Xin-bai, MEI Cheng,TANG Han-ling, LI Long. Research on microwave high-temperature heating vacuum system[J]. Journal of Microwaves, 2006, 22(6): 67?70.

[26] 易健宏, 唐新文, 羅述東, 李麗婭, 彭元東. 微波燒結(jié)技術(shù)的進(jìn)展及展望[J]. 粉末冶金技術(shù), 2003, 21(6): 351?354.YI Jian-hong, TANG Xin-wen, LUO Shu-dong, LI Li-ya, PENG Yuan-dong. Development and trend of microwave sintering technology[J]. Powder Metallurgy Technology, 2003, 21(6):351?354.

[27] 彭 虎, 李 俊. 一種用工業(yè)微波爐生產(chǎn)氮化釩的方法: 中國(guó)專利, ZL200410023104.0[P]. 2005?07?27.PENG Hu, LI Jun. A method to produce the vanadium nitride by Microwave: CN, ZL200410023104.0[P]: 2005?07?27.

[28] 彭金輝, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪. 用于微波加熱的陶瓷基透波承載體及生產(chǎn)方法: 中國(guó)專利,ZL200710066041.0[P]. 2008?01?09.PENG Jin-hui, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min, ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao. Production methods of ceramic matrix carrier for microwave heating: CN, ZL200710066041.0[P].2008?01?09.

[29] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪. 一種帶觀察窗的微波管式爐的爐門結(jié)構(gòu): 中國(guó)專利, ZL 200920111951.0[P]. 2010?05?12.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao. A kind of microwave tubular oven door structure with observation windows: CN, ZL 200920111951.0[P]. 2010?05?12.

[30] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪, 李 軍,支曉潔. 用于微波馬弗爐的照明裝置: 中國(guó)專利, ZL 200920111949.3[P]. 2010?07?21.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao, LI Jun, ZHI Xiao-jie. Lighting apparatus for microwave Muffle furnace: CN, ZL 200920111949.3[P]. 2010?07?21.

[31] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪, 李 軍,支曉潔. 一種可拆卸的多模微波諧振腔: 中國(guó)專利, ZL 200920169456.5[P]. 2010?07?21.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao, LI Jun, ZHI Xiao-jie. A removable multi-mode microwave cavity: CN, ZL 200920169456.5[P]. 2010?07?21.

[32] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪, 李 軍,支曉潔. 一種微波激勵(lì)腔裝置: 中國(guó)專利, ZL 200920169458.4[P]. 2010?07?21.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao, LI Jun, ZHI Xiao-jie. A microwave cavity incentive device: CN, ZL 200920169458.4[P].2010?07?21.

[33] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪. 保護(hù)氣體微波管式爐的反應(yīng)腔: 中國(guó)專利, ZL 200920253863.4[P].2010?09?01.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao. Chamber of microwave tube furnace with shielding gas: CN, ZL 200920253863.4[P].2010?09?01.

[34] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪. 可通入保護(hù)氣氛微波豎式爐的爐體結(jié)構(gòu): 中國(guó)專利, ZL 200920253864.9[P]. 2010?09?01.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao. Vertical microwave furnace structure with protective atmosphere. CN, ZL 200920253864.9[P]. 2010?09?01.

[35] 彭金輝, 陳 菓, 郭勝惠, 張世敏, 張利波, 張澤彪. 一種小功率連續(xù)微波磁控管陽(yáng)極冷卻水套: 中國(guó)專利, ZL 200920253865.3[P]. 2010?09?01.PENG Jin-hui, CHEN Guo, GUO Sheng-hui, ZHANG Shi-min,ZHANG Li-bo, ZHANG Ze-biao. A small-power continuous microwave magnetron anode cooling water jacket: CN, ZL 200920253865.3[P]. 2010?09?01.

[36] 雷 鷹, 李 雨, 彭金輝, 張利波, 張世敏, 郭勝惠. 微波碳熱還原攀枝花低品位鈦精礦[J]. 鋼鐵釩鈦, 2010, 31(4): 1?6.LEI Ying, LI Yu, PENG Jin-hui, ZHANG Li-bo, ZHANG Shi-min, GUO Sheng-hui. Research on the cabothermic reduction of low-grade titanium concentrate by microwave heating[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2010, 31(4): 1?6.

[37] 彭金輝, 劉秉國(guó), 黃代富, 張利波, 胡錦明, 夏洪應(yīng), 孔冬成.一種微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)二氧化鈾的方法: 中國(guó)專利,ZL201010128352.7[P]. 2011?07?21.PENG Jin-hui, LIU bing-guo, HUANG Dai-fu, ZHANG Li-bo,HU Jin-ming, XIA Hong-ying, KONG Dong-cheng. A microwave calcination of ammonium uranyl carbonate method for production of uranium dioxide: CN, ZL201010128352.7[P].2011?07?21.

[38] 彭金輝, 劉秉國(guó), 黃代富, 張利波, 胡錦明, 夏洪應(yīng), 孔冬成.一種用于鈾化學(xué)濃縮物煅燒的微波回轉(zhuǎn)窯: 中國(guó)專利,ZL201020136140.9[P]. 2010?12?29.PENG Jin-hui, LIU bing-guo, HUANG Dai-fu, ZHANG Li-bo,HU Jin-ming, XIA Hong-ying, KONG Dong-cheng. One microwave kiln for uranium chemical concentrates calcination:CN, ZL201020136140.9[P]. 2010?12?29.

[39] 劉蓮香, 劉平安, 稅安澤, 段碧林, 曾令可. 陶瓷材料的微波燒結(jié)新技術(shù)[J]. 磚瓦, 2005, 7: 19?22.LIU Lian-xiang, LIU Ping-an, SHUI An-ze, DUAN Bi-lin,ZENG Ling-ke. New technology on microwave sintering of ceramic materials[J]. Brick and Tile, 2005, 7: 19?22.

Research status and trend of high-temperature microwave metallurgy reactor

PENG Jin-hui1,2,3, LIU Bing-guo1,2,3, ZHANG Li-bo1,2,3, ZHOU Jun-wen1,2,3,XIA Hong-ying1,2,3, ZHANG Ze-biao1,2,3
(1. Faculty of Metallurgy and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093, China;2. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education,Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China;3. Engineering Laboratory of Microwave Energy Application and Equipment Technology, Yunnan Province,Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)

The research progress of high-temperature microwave metallurgy reactor was reviewed based on the brief account of the theory of microwave. The exiting problems of high-temperature microwave metallurgy reactor were discussed, which include the stability of microwave metallurgy reactor on the conditions of high temperature, large size high temperature cavity to be the same with microwave fields and design of react engineering. So, it is blank to meet the need of high temperature and high power microwave reactor except small scale microwave equipment. To prepare microwave high-temperature special ceramics, the high-power microwave generator and temperature detection are important. It is conducted that the conversion efficiency of microwave energy, high power microwave metallurgy reactor continuous and steady are the key problems to be overcome for improving the industrial applications.

single model microwave metallurgy reactor; multi-model microwave metallurgy reactor; microwave;high-temperature; research status

TN05

A

1004-0609(2011)10-2607-09

國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(51090380)；國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50734007)；云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2007GA002)；校企預(yù)研基金項(xiàng)目(KKZ4201152010)

2010-05-20；

2011-07-19

彭金輝，教授，博士；電話：0871-5191046；E-mail: Jhpeng_ok@Yeah.net

(編輯 龍懷中)

彭金輝教授簡(jiǎn)介

彭金輝，男，1964年出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。“新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程”國(guó)家級(jí)人選、教育部跨世紀(jì)人才、云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人和原中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人，擔(dān)任中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)重有色金屬冶金學(xué)術(shù)委員會(huì)主任委員、國(guó)家基金委第十一屆和十二屆工程與材料學(xué)部專家評(píng)審組成員、云南省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)冶金與材料科學(xué)專業(yè)評(píng)審委員會(huì)主任委員等職，主要從事微波加熱在冶金和材料中應(yīng)用研究。先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、“973”課題、歐盟項(xiàng)目、國(guó)家國(guó)際合作項(xiàng)目等60余項(xiàng)科研項(xiàng)目研究，獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，云南省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。出版專著4部，發(fā)表論文350余篇，被SCI、EI收錄100余篇，申請(qǐng)國(guó)家專利80余項(xiàng)，授權(quán)專利45項(xiàng)。