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為什么蜂窩陶瓷適合用微波干燥法進行干燥?
2019年06月12日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:225
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當采用濕法擠出成型等工藝制備蜂窩陶瓷時,由于擠出的坯料需要具有可塑性,因此水分含量一般比較高,也就導致蜂窩陶瓷生坯體的水分也較高。而且生坯體的孔隙多、內孔壁薄,若不及時對其中的水分進行處理,就會因為各種應力的影響產生各種各樣的變形和開裂,影響孔隙率和比表面積。

蜂窩陶瓷

陶瓷生坯排出水分可分為兩個方面:由生坯表面蒸發水分擴散到周圍介質中去,為外擴散;生坯內部水分遷移到表面為內擴散。隨著生坯含水量的降低,干燥過程可分為:預熱階段、等速干燥階段、降速干燥階段與平衡狀態,其中等速干燥是最為關鍵的部分。

陶瓷生坯的干燥與體積變化

上圖中A-B就是等速干燥階段,此時水分自生坯外表面的連續水膜蒸發,內部水分不斷補充,內、外擴散速度相等,干燥速率固定不變。隨著含水率降低,顆粒在水的表面張力作用下被拉近,生坯逐漸收縮,收縮的體積相當于排除水的體積,因此該階段應使生坯表面溫度均勻、不變。

蜂窩陶瓷常用的干燥方法有:自然干燥法、遠紅外干燥法、蒸汽干燥法、微波干燥法等。其中,微波干燥法的原理是利用微波照射濕坯體,電磁場的方向和大小會隨時間作周期性變化,使坯體內極性水分子隨著交變高頻電場的變化,產生劇烈的轉動,然后發生摩擦轉化為熱能,使得坯體整體均勻升溫,達到干燥的目的。因此能夠克服厚壁蜂窩陶瓷干燥時存在表面與內部干燥速度不一致的問題;同時,也解決了坯體干燥前強度低、搬運困難,干燥后易開裂等問題。微波照射的穿透能力遠比紅外線大,其特點可歸納為以下四點:

微波頻率

1.加熱快速、均勻

與普通方法相比,由于微波對吸收介質有較強的穿透能力,熱量不必從表面傳遞到物料內部,而是直接將能量作用于整體物料,在物料內部瞬時轉化為熱量,大大縮短了加熱時間。

2.加熱的選擇性

微波加熱利用的是介質損耗原理,在加熱過程中通過介質損耗將電磁能轉化為熱能,只有吸收微波的物質才能被微波加熱。由于水的介質損耗很大,所以水吸收的微波能遠大于其它物質。

3.熱效率高、節約能源

微波直接與物料相互作用,不需要加熱空氣或加熱大面積的設備器壁等,且加熱室為金屬制造的密閉空腔,既可提高熱利用率,又可以保證操作人員的安全。同時,空腔反射微波,使之不向外泄露,只能為物料吸收。因此微波具有熱效率高、節約能源的作用。

4.反應靈敏、易控制、產品質量高

在微波干燥時,由于表面的對流換熱,物料表面溫度低于中心,在物料的表面很少出現溫度過熱和結殼的現象,有利于水分的蒸發。利用風熱或蒸汽進行表面加熱,有利于坯體的加熱均勻,從而降低了產品不合格率。能量的輸出大小可以通過電源開關的控制來實現,以提高產品質量。

傳輸式微波干燥設備(圖:北方微波技術)

據孫千等人實驗,擠壓成形后的蜂窩陶瓷坯體經微波爐干燥后,可以降低7%~10%的水分,并且強度有一定的提高,適合搬運及重新燒成。剛干燥出來的產品表面有一定的余熱,可以利用風扇機對蜂窩陶瓷進行對流干燥,將表面的熱量和水分除去,然后將蜂窩陶瓷放置在高溫熱泵房中進行干燥直至含水量可以降低到適合燒成的范圍。整個流程,不僅操作簡單、節約空間,而且提高勞動效率,充分發揮了組合干燥的優勢,取得較為理想的效果。

資料來源:

微波干燥技術在蜂窩陶瓷中的應用,孫千,劉艷春,曾令可。

新型蜂窩陶瓷的制備與性能研究,李艷麗。

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