作为一种新型绿色冶金方法,微波冶金已发展成一门引人注目的前沿交叉学科；微波加热与常规加热显著不同,它通过微波在物料内部的介电损耗直接来加热物料,使得微波冶金在宏观上具有选择性加热、升温速率快、加热效率高、降低反应温度、易于自动控制等优点,进而在冶金的干燥、磨矿、焙烧、还原、浸出等领域得以应用。微波与冶金物料相互作用的研究对微波冶金新技术和新装备的开发、微波冶金领域的拓展具有重要的指导作用；而复介电常数,包含介电常数和介电损耗因子则是描述微波与冶金物料相互作用的基本物理量。在微波场中,冶金物料的介电特性随温度和成份组成呈非线性变化,进而影响着微波装备内部的电磁场分布和温度场分布,因此研究冶金物料的介电特性对微波工艺参数的合理选择、微波腔体的结构优化具有重要的理论意义和实践价值。本文采用微波复介电常数测量系统,测量了微波频率为2450MHz时典型冶金物料在不同温度、含水率、密度、化学组成等条件下的介电特性。在微波冶金低温加热领域,具体针对冶金物料的干燥,研究了钛冶金物料(氯化钠、石油焦、高钛渣)在低温下的介电特性变化,设计了基于低功率密度的微波控温干燥工艺；研究了分子筛在低温条件下的介电特性,提出了高功率密度的微波控温干燥工艺。在微波冶金高温加热领域,研究了氧化锌烟尘在室温到600℃时介电特性变化规律,提出了高功率密度微波焙烧脱氯新工艺。针对上述冶金物料复介电常数的变化规律,采用响应曲面法优化了微波干燥和微波焙烧的工艺参数。具体研究结果如下：(1)以冶金物料为测试对象,运用谐振腔微扰法测试原理,选择了一套高温介电参数测量系统,测温范围室温至1000℃,测量范围为介电常数ε’：1-100,损耗角正切tanδ:5×10-3～1；测量误差为室温：|△ε’/ε’|≤2.0%,|△tanδ|≤10％tanδ+3×10-3；高温：|△ε,/ε’|≤4.5%,|△tanδ|≤15%tanδ+5×10-3,具有介电参数测量范围广、测量温度高、精度高、操作简便等特点。(2)考察了水分对钛冶金原料介电特性的影响。氯化钠为低吸波性物料,其介电常数、介电损耗和损耗角正切与含水率呈高度线性关系,最佳微波干燥物料厚度小于30mm。高钛渣和石油焦均为高吸波性物料,石油焦的介电常数随含水率的5%-10%之间呈线性递减关系,介电损耗因子随含水率在3%-10%呈线性递增关系,介电常数和介电损耗因子均随温度线性增加,微波干燥石油焦的最佳物料厚度小于30mm。(3)考察了高温下矿物成份对物料介电特性的影响,测量了金红石和钛精矿从室温至1000℃复介电常数的变化。金红石的介电常数随温度在400-1000℃呈线性增长,介电损耗因子与温度在400-1000℃间呈二次多项式函数,二者均随温度升高而增加。钛精矿的介电常数随温度在400℃下降随后不断增高。金红石和钛精矿均为吸波性能良好物料,且金红石的吸波性优于钛精矿。(4)分子筛为低吸波性物料,水分对其复介电常数有极大影响,随含水率呈线性变化。微波干燥分子筛的最佳物料厚度小于25mm基于分子筛介电参数随含水率的变化特征,为提高微波干燥速率,采用高功率密度的微波控温干燥工艺。通过响应曲面法分析得到微波干燥分子筛的优化工艺参数为：干燥温度93℃,干燥时间20min,物料厚度18mm。在此条件下,相对脱水率达99.37%。(5)基于高钛渣和石油焦的介电参数随温度和含水率的变化特征,对于两类物料的深度干燥,提出基于低功率密度的微波控温干燥新工艺,考察了温度、时间和料重对含水率和相对脱水率的影响,并用响应曲面法优化了微波干燥高钛渣和石油焦的工艺参数：温度、时间和料重对高钛渣和石油焦含水率和失水速率的作用皆显著,同时时间和料重相互作用对失水速率的交互效应也显著。响应曲面优化设计获得的高钛渣的优化工艺参数为：干燥温度76℃,时间1Os,料重45g。在此条件下,含水率达到0.28%,失水速率达到1.44g/min,预测值和实验值吻合性较好。响应曲面优化设计获得的微波干燥石油焦的优化工艺参数为：干燥温度75℃,时间10s,料重60g。在此条件下含水率达到0.34%,失水速率达到2.94g/min,预测值和实验值吻合性较好。将低功率密度微波控温干燥石油焦应用于工业生产,将微波低温干燥石油焦应用于工业生产,与电振动流化床干燥相比,微波干燥吨成本仅为电振动流化床干燥的1/3,节能75%以上；与蒸汽振动流化床干燥相比,微波干燥吨成本仅为蒸汽振动流化床干燥的1/3；与红外干燥相比,微波干燥吨成本降低20%,显著的降低了干燥成本。(6)高温下,氧化锌烟尘的复介电常数随着温度升高而下降,其穿透深度受温度影响不大。基于氧化锌烟尘的介电参数和穿透深度随温度变化特征,采用高功率密度的微波直接焙烧法脱除氧化锌烟尘中的氯。研究了焙烧温度、保温时间和搅拌速度各影响因子及其交互作用对氯含量变化及脱氯率的影响规律,采用响应曲面法优化得到的优化工艺条件分别为空气流量300L/h,焙烧温度626℃,保温时间25min和搅拌速度54r/min,氧化锌烟尘脱氯率预测值为90.48%,实验值为90.13%,优化条件工艺可行。将该工艺条件下焙烧得到的氧化锌烟尘进行浸出,浸出液中的氯浓度为12.39mg/L,满足锌电积过程对氯含量的要求。(7)基于测定的冶金物料介电参数,建立了冶金物料复介电常数据库系统,可根据不同矿物的名称、温度、品位、含量等检索所需要的复介电常数,并提出了进行有序排列的方法。