微波辐照下氨浸锌渣动力学特性与能效优化研究：绿色冶金固废处理新策略

针对湿法冶金中高氯多金属浸出渣传统干燥能耗高、结壳严重等问题，研究人员系统探究了微波功率(160-480 W)、初始质量(10-30 g)及含水率(5%-15%)对脱水动力学的影响，发现Page模型(R2>0.9)可精准表征干燥过程，400 W功率下干燥速率达0.00867 g/s，活化能(-23.1 g/W)揭示微波可有效降低水分迁移能垒，FT-IR证实化学结构稳定性，为冶金固废绿色处理提供理论支撑。

　　

随着冶金工业快速发展，含重金属固废引发的资源浪费与环境污染问题日益严峻。锌作为全球第四大基础金属，其冶炼过程产生的氨浸锌渣含有8%-15% Zn、5%-12% Cl等成分，兼具资源价值与环境风险。传统热风干燥存在能耗高（热效率仅30-40%）、结壳严重等问题，而微波选择性加热极性水分子的特性为高效脱水提供了新思路。

宁夏某研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表的研究中，通过调控微波功率(160-480 W)、初始质量(10-30 g)和含水率(5%-15%)，系统分析了氨浸锌渣的微波干燥动力学。研究采用薄层干燥模型拟合数据，结合Fick扩散定律计算参数，并利用FT-IR表征结构变化。

材料分析
XRF显示原料主要含Zn、Cl、Al及微量Cu、Pb等元素，ZnAl₂O₄和ZnCl₂的存在显著影响介电损耗特性。

实验组结论
初始质量为20 g时干燥速率变化最大（图5a），薄层结构促进传质；含水率7.5%与功率400 W组合实现峰值速率0.00867 g/s。Page模型(R²>0.9)的优越拟合性证实其适用于描述两阶段脱水：自由水快速蒸发与结合水缓慢迁移。

扩散机制
扩散系数分析揭示微波穿透加热可克服传统干燥"干表湿芯"局限，活化能低至-23.1 g/W，表明微波能有效降低水分迁移势垒。FT-IR显示水相关峰强度减弱而材料骨架未破坏，验证脱水选择性与结构稳定性。

能效优化
恒定功率下增加初始质量与含水率可提升微波利用率，结合石墨添加（10-20%）可增强吸波性能，使能耗降低110 W·h/kg。

该研究首次建立了氨浸锌渣微波脱水动力学模型，量化了工艺参数与能效的关联性。结论表明：微波干燥相比传统方法可减少结壳导致的金属回收率波动（±5%），为冶金固废资源化提供了绿色解决方案。Diming Yang团队的工作不仅填补了复杂多孔介质微波响应机制的理论空白，更为清洁冶金技术发展提供了关键技术参数，对实现"双碳"目标具有重要工程指导价值。