陶瓷知识-微波干燥技术
干燥是陶瓷的生产工艺中非常重要的工序之一,陶瓷产品的质量缺陷有很大部分是因干燥不当而引起的。陶瓷工业的干燥经历了自然干燥、室式烘房干燥,到现在的各种热源的连续式干燥器、远红外干燥器、太阳能干燥器和微波干燥技术。干燥技术的优劣不但关系着陶瓷的产品质量及成品率,而且影响陶瓷企业的整体能耗。据统计,干燥过程中的能耗占工业总燃料消耗的15%,而在陶瓷行业中,用于干燥的能耗占燃料总消耗的比例远不止此数,故干燥过程的节能是关系到企业节能的大事。干燥速度快、节能、优质,无污染等是新世纪对陶瓷干燥技术的基本要求。
干燥技术分类
按干燥过程是否可控分为自然干燥和人工干燥,由于人工干燥是人为控制干燥过程,所以又称为强制干燥。
按干燥方法不同进行分类,可分为:
①对流干燥,其特点是利用气体作为干燥介质,以一定的速度吹拂坯体表面,使坯体得以干燥。
②辐射干燥,其特点是利用红外线、微波等电磁波的辐射能,照射被干燥的坯体使其得以干燥。
③真空干燥,这是一种在真空(负压)下干燥坯体的方法。坯体不需要升温,但需利用抽气设备产生一定的负压,因此系统需要密闭,难以连续生产。
④联合干燥,其特点是综合利用两种以上干燥方法发挥它们各自的特长,优势互补,往往可以得到更理想的干燥效果。
还有一些干燥方法,按干燥过程是否连续分为间歇式干燥器和连续式干燥器。连续式干燥器又可按干燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流:按干燥器的外形不同分为室式干燥器、隧道式干燥器等。
微波干燥技术
微波是指介于高频与远红外线之间的电磁波,波长为o.001—1m,频率为300-300000mhz。微波干燥是用微波照射湿坯体,电磁场方向和大小随时间作周期性变化使坯体内极性水分子随着交变的高频电场变化,使分子产生剧烈的转动,发生摩擦转化为热能,达到坯体整体均匀升温达到干燥的目的。微波的穿透能力比远红外线大得多,而且频率越小,微波的半功率深度越大。微波干燥的特点:
(1)均匀快速,这是微波干燥的主要特点。由于微波具有较大的穿透能力,加热时可使介质内部直接产生热量。不管坯体的形状如何复杂,加热也是均匀快速的,这使得坯体脱水快,脱模均匀,变形小,不易产生裂纹。
(2)具有选择性,微波加热与物质的本身性质有关、在一定频率的微波场中,水由于其介质损耗比其它物料大,故水分比其它干物料的吸热量大得多;同时由于微波加热是表里同时进行,内部水份可以很快地被加热并直接蒸发出来,这样陶瓷坯体可以在很短的时间内经加热而脱模。
(3)热效率高、反应灵敏,由于热量直接来自于干燥物料内部,热量在周围介质中的损耗极少,加上微波加热腔本身不吸热,不吸收微波,全部发射作用于坯体,热效率高。
微波加热设备主要由直流电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几个部分组成微波加热器按照加热物和微波场作用的形式可分为驻波场谐振加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。
微波加热虽然有许多优点,但其固定投资和纯生产费用较其它加热方法为高,特别是耗电较多,使生产成本增加;微波在大能量长时间的照射下,对人体健康带来不利影响,微波加热是有选择性的。因此单独采用微波干燥或对流干燥都有它们的优劣之处。如果综合两者将会使两种方法的优点得到充分的发挥。即在快速干燥室内,增加微波发生器。在坯体的升温阶段,微波发生器以最大功率运行,在很短的时间内使坯体温度升高。然后逐渐减少微波功率,而热风干燥以最大强度运行,这样总的加热时间将减少50%,总能耗并没有增加,而且坯体合格率高。而且,我们应该尽可能使微波炉结构设什合理,防辐射措施得当,可使微波辐射减至最小,对人体完全没有影响。所以为了更好地发挥微波技术的优点,除了采用混和加热或混合干燥技术外,加强完善陶瓷材料与微波之间的作用机理的研究,加强陶瓷材料的介电性能、介质消耗与微波频率及温度关系的基础数据试验,及完善微波干燥的工艺及设备,使这一技术为陶瓷行业服务。