本书立足钢铁工业低碳转型战略需求,聚焦钢铁冶炼耗能和污染主体环节,系统构建了微波钢铁冶金理论体系与技术框架,共8章。第1章剖析微波能量特性和生热机制,梳理微波冶金技术发展脉络与应用前景。第2章基于电磁波与物质的作用原理,创新物料微波穿透深度公式,建立微波磁损耗量化方程,提出微波吸收性能评价参数和能量转化分析方法,奠定理论基础。第3章和第4章聚焦铁氧化物与碳质还原剂的电磁性质与吸波性能研究,提供核心数据支撑。第5章解析微波冶金装备构成,提出微波馈人优化策略,提升加热能效。第6章首创核壳结构复合体系设计原则,通过阻抗匹配机制,突破传统还原效率瓶颈。第7章描述生物炭基微波碳热还原技术,该技术实现高品质直接还原铁高效制备,攻克传统工艺低效高耗难题。第8章拓展至钢铁固废资源化领域,构建钢铁粉尘微波碳热还原技术体系,形成“资源-产品-再生资源”的闭环模式。全书以理论创新驱动技术突破,为钢铁工业绿色低碳转型提供系统解决方案。
样章试读
目录
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序
前言 1
第1章 绪论 1
1.1 微波的主要特征 1
1.1.1 微波的定义 1
1.1.2 微波的特点 2
1.2 微波的热效应 4
1.3 微波冶金的研究现状 5
1.4 微波冶金面临的挑战和发展方向 5
1.5 本章总结 7
参考文献 7
第2章 微波冶金原理 10
2.1 麦克斯韦方程组 10
2.1.1 麦克斯韦方程组的微分形式 11
2.1.2 麦克斯韦方程组的积分形式 11
2.2 电磁性质 12
2.2.1 复数介电常数 12
2.2.2 复数磁导率 14
2.3 微波损耗机理 15
2.3.1 介电极化 15
2.3.2 电导损耗 16
2.3.3 磁损耗 16
2.4 微波吸收性能及评价 22
2.4.1 微波能量计算 22
2.4.2 微波吸收性能评价 24
2.5 本章总结 31
参考文献 31
第3章 铁氧化物电磁性质与吸波性能 33
3.1 三氧化二铁的电磁性质及微波吸收性能 33
3.1.1 三氧化二铁的电磁性质 33
3.1.2 三氧化二铁的微波吸收性能 36
3.1.3 小结 37
3.2 四氧化三铁的电磁性质及微波吸收性能 38
3.2.1 四氧化三铁的电磁性质 38
3.2.2 四氧化三铁的微波吸收性能 39
3.2.3 小结 41
3.3 氧化亚铁的电磁性质及微波吸收性能 41
3.3.1 氧化亚铁的电磁性质 41
3.3.2 氧化亚铁的微波吸收性能 44
3.3.3 小结 46
3.4 本章总结 47
参考文献 48
第4章 碳质还原剂电磁性质与吸波性能 50
4.1 无烟煤的电磁性质及微波吸收性能 50
4.1.1 无烟煤的电磁性质 50
4.1.2 无烟煤的微波吸收性能 53
4.1.3 小结 56
4.2 烟煤的电磁性质及微波吸收性能 56
4.2.1 烟煤的电磁性质 57
4.2.2 烟煤的微波吸收性能 58
4.2.3 小结 60
4.3 褐煤的电磁性质及微波吸收性能 61
4.3.1 褐煤的电磁性质 61
4.3.2 褐煤的微波吸收性能 63
4.3.3 小结 66
4.4 生物炭的电磁性质及微波吸收性能 67
4.4.1 生物炭的电磁性质 67
4.4.2 生物炭的微波吸收性能 69
4.4.3 小结 70
4.5 本章总结 71
参考文献 71
第5章 微波加热装备 74
5.1 磁控管 74
5.2 波导管 77
5.3 环形器 91
5.4 水负载 92
5.5 微波阻抗调谐器 93
5.6 定向耦合器 93
5.7 加热腔 94
5.8 测温装置 101
5.9 辅助材料 103
5.10 本章总结 114
参考文献 114
第6章 微波还原体系设计与构建 117
6.1 物料体系设计 117
6.2 含碳复合球团构建 121
6.3 本章总结 122
参考文献 123
第7章 铁矿石微波还原行为 125
7.1 微波碳热还原磁铁矿 125
7.1.1 原料物化性能 125
7.1.2 试验流程 128
7.1.3 热力学分析 129
7.1.4 含碳复合球团还原行为 130
7.1.5 金属化球团质量比较 132
7.1.6 小结 137
7.2 微波钠化还原硼镁铁矿 137
7.2.1 原料物化性能 138
7.2.2 试验流程 140
7.2.3 热力学分析 141
7.2.4 含碳复合球团还原行为 143
7.2.5 金属化球团质量比较 146
7.2.6 小结 152
7.3 本章总结 152
参考文献 153
第8章 微波协同还原含铁固废综合利用 155
8.1 微波强化生物炭还原电炉粉尘 155
8.1.1 原料物化性能 156
8.1.2 试验流程 163
8.1.3 电炉粉尘碳热还原原理 164
8.1.4 电炉粉尘微波还原行为 173
8.1.5 小结 189
8.2 微波强化电炉粉尘与高炉粉尘协同还原 190
8.2.1 原料物化性能 190
8.2.2 试验流程 192
8.2.3 电炉粉尘与高炉粉尘协同还原机理 193
8.2.4 电炉粉尘与高炉粉尘微波协同还原行为 194
8.2.5 小结 202
8.3 本章总结 203
参考文献 204