陶瓷知識-微波干燥技術

干燥是陶瓷的生產工藝中非常重要的工序之一,陶瓷產品的質量缺陷有很大部分是因干燥不當而引起的。陶瓷工業的干燥經歷了自然干燥、室式烘房干燥,到現在的各種熱源的連續式干燥器、遠紅外干燥器、太陽能干燥器和微波干燥技術。干燥技術的優劣不但關系著陶瓷的產品質量及成品率,而且影響陶瓷企業的整體能耗。據統計,干燥過程中的能耗占工業總燃料消耗的15%,而在陶瓷行業中,用于干燥的能耗占燃料總消耗的比例遠不止此數,故干燥過程的節能是關系到企業節能的大事。干燥速度快、節能、優質,無污染等是新世紀對陶瓷干燥技術的基本要求。

干燥技術分類

按干燥過程是否可控分為自然干燥和人工干燥,由于人工干燥是人為控制干燥過程,所以又稱為強制干燥。

按干燥方法不同進行分類,可分為:

對流干燥,其特點是利用氣體作為干燥介質,以一定的速度吹拂坯體表面,使坯體得以干燥。

輻射干燥,其特點是利用紅外線、微波等電磁波的輻射能,照射被干燥的坯體使其得以干燥。

升溫,但需利用抽氣設備產生一定的負壓,因此系統需要密閉,難以連續生產。

聯合干燥,其特點是綜合利用兩種以上干燥方法發揮它們各自的特長,優勢互補,往往可以得到更理想的干燥效果。

還有一些干燥方法,按干燥過程是否連續分為間歇式干燥器和連續式干燥器。連續式干燥器又可按干燥介質與坯體的運動方向不同分為順流、逆流和混流:按干燥器的外形不同分為室式干燥器、隧道式干燥器等。

微波干燥技術

微波是指介于高頻與遠紅外線之間的電磁波,波長為o.001—1m,頻率為300-300000mhz。微波干燥是用微波照射濕坯體,電磁場方向和大小隨時間作周期性變化使坯體內極性水分子隨著交變的高頻電場變化,使分子產生劇烈的轉動,發生摩擦轉化為熱能,達到坯體整體均勻升溫達到干燥的目的。微波的穿透能力比遠紅外線大得多,而且頻率越小,微波的半功率深度越大。微波干燥的特點:

(1)均勻快速,這是微波干燥的主要特點。由于微波具有較大的穿透能力,加熱時可使介質內部直接產生熱量。不管坯體的形狀如何復雜,加熱也是均勻快速的,這使得坯體脫水快,脫模均勻,變形小,不易產生裂紋。

(2)具有選擇性,微波加熱與物質的本身性質有關、在一定頻率的微波場中,水由于其介質損耗比其它物料大,故水分比其它干物料的吸熱量大得多;同時由于微波加熱是表里同時進行,內部水份可以很快地被加熱并直接蒸發出來,這樣陶瓷坯體可以在很短的時間內經加熱而脫模。

(3)熱效率高、反應靈敏,由于熱量直接來自于干燥物料內部,熱量在周圍介質中的損耗極少,加上微波加熱腔本身不吸熱,不吸收微波,全部發射作用于坯體,熱效率高。

微波加熱設備主要由直流電源、微波管、連接波導、加熱器及冷卻系統等幾個部分組成微波加熱器按照加熱物和微波場作用的形式可分為駐波場諧振加熱器、行波場波導加熱器、輻射型加熱器、慢波型加熱器等幾大類。

微波加熱雖然有許多優點,但其固定投資和純生產費用較其它加熱方法為高,特別是耗電較多,使生產成本增加;微波在大能量長時間的照射下,對人體健康帶來不利影響,微波加熱是有選擇性的。因此單獨采用微波干燥或對流干燥都有它們的優劣之處。如果綜合兩者將會使兩種方法的優點得到充分的發揮。即在快速干燥室內,增加微波發生器。在坯體的升溫階段,微波發生器以大功率運行,在很短的時間內使坯體溫度升高。然后逐漸減少微波功率,而熱風干燥以大強度運行,這樣總的加熱時間將減少50%,總能耗并沒有增加,而且坯體合格率高。而且,我們應該盡可能使微波爐結構設什合理,防輻射措施得當,可使微波輻射減至最小,對人體完全沒有影響。所以為了更好地發揮微波技術的優點,除了采用混和加熱或混合干燥技術外,加強完善陶瓷材料與微波之間的作用機理的研究,加強陶瓷材料的介電性能、介質消耗與微波頻率及溫度關系的基礎數據試驗,及完善微波干燥的工藝及設備,使這一技術為陶瓷行業服務。