微波加热与传统加热相比,具有加热快且均匀、选择性加热、易于控制、清洁无污染等特点。目前微波加热技术在冶金中被广泛研究,且部分已实现工业化应用。针对传统低碳铬铁合金冶炼技术中冶炼设备寿命短、冶炼温度高、冶炼时间长等问题,开发了微波场中硅热还原铬铁矿新工艺。但目前对微波场中硅热还原基础研究很少。本文在常规加热和微波加热条件下,研究了硅热还原铬铁矿冶炼低碳铬铁合金的反应热力学及动力学,并在微观上对还原产物渣金分离过程进行了分析,对微波场中硅热还原铬铁矿冶炼低碳铬铁合金技术的发展具有重要的指导意义。本文的研究内容及结论如下:1、研究了铬铁矿粉、硅铁合金粉和混合物料的介电性能与升温特性。研究结果表明,铬铁矿粉、硅铁合金粉与混合物料皆有良好的吸波性能,且硅铁合金粉对微波能的利用率比铬铁矿粉的高;铬铁矿粉、硅铁合金粉、混合料在微波场中能被迅速加热至1200℃,升温速度快慢顺序为:硅铁合金粉>铬铁矿粉>混合料。2、开展了硅热还原铬铁矿的热力学和动力学研究。微波加热条件下,硅热还原过程中铁的氧化物比铬的氧化物先还原,铁的氧化物还原遵循Fe₂O₃→Fe₃O₄→Fe O→Fe的顺序,Cr₂O₃的还原顺序为Cr₂O₃→Cr O→Cr,与常规加热一致。动力学研究表明,常规还原下反应活化能为82.933 k J/mol,而微波还原下可分为三个反应阶段,其反应活化能分别为53.849 k J/mol、147.231 k J/mol、22.027 k J/mol。与常规加热还原相比,微波加热还原能降低反应活化能。3、开展了常规与微波硅热还原铬铁矿渣金分离过程研究。研究表明,不同的加热方式对硅热还原产物的物相及微观结构均有影响。微波硅热还原铬铁矿时,生成新物相的种类比常规加热的少,金属相分布更均匀,还原过程中固体颗粒表面会出现裂纹,当还原温度为1300℃时,金属相与渣相会出现明显分界。