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为什么蜂窝陶瓷适合用微波干燥法进行干燥?
2019年06月12日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:192
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当采用湿法挤出成型等工艺制备蜂窝陶瓷时,由于挤出的坯料需要具有可塑性,因此水分含量一般比较高,也就导致蜂窝陶瓷生坯体的水分也较高。而且生坯体的孔隙多、内孔壁薄,若不及时对其中的水分进行处理,就会因为各种应力的影响产生各种各样的变形和开裂,影响孔隙率和比表面积。

蜂窝陶瓷

陶瓷生坯排出水分可分为两个方面:由生坯表面蒸发水分扩散到周围介质中去,为外扩散;生坯内部水分迁移到表面为内扩散。随着生坯含水量的降低,干燥过程可分为:预热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段与平衡状态,其中等速干燥是最为关键的部分。

陶瓷生坯的干燥与体积变化

上图中A-B就是等速干燥阶段,此时水分自生坯外表面的连续水膜蒸发,内部水分不断补充,内、外扩散速度相等,干燥速率固定不变。随着含水率降低,颗粒在水的表面张力作用下被拉近,生坯逐渐收缩,收缩的体积相当于排除水的体积,因此该阶段应使生坯表面温度均匀、不变。

蜂窝陶瓷常用的干燥方法有:自然干燥法、远红外干燥法、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湿坯体,电磁场的方向和大小会随时间作周期性变化,使坯体内极性水分子随着交变高频电场的变化,产生剧烈的转动,然后发生摩擦转化为热能,使得坯体整体均匀升温,达到干燥的目的。因此能够克服厚壁蜂窝陶瓷干燥时存在表面与内部干燥速度不一致的问题;同时,也解决了坯体干燥前强度低、搬运困难,干燥后易开裂等问题。微波照射的穿透能力远比红外线大,其特点可归纳为以下四点:

微波频率

1.加热快速、均匀

与普通方法相比,由于微波对吸收介质有较强的穿透能力,热量不必从表面传递到物料内部,而是直接将能量作用于整体物料,在物料内部瞬时转化为热量,大大缩短了加热时间。

2.加热的选择性

微波加热利用的是介质损耗原理,在加热过程中通过介质损耗将电磁能转化为热能,只有吸收微波的物质才能被微波加热。由于水的介质损耗很大,所以水吸收的微波能远大于其它物质。

3.热效率高、节约能源

微波直接与物料相互作用,不需要加热空气或加热大面积的设备器壁等,且加热室为金属制造的密闭空腔,既可提高热利用率,又可以保证操作人员的安全。同时,空腔反射微波,使之不向外泄露,只能为物料吸收。因此微波具有热效率高、节约能源的作用。

4.反应灵敏、易控制、产品质量高

在微波干燥时,由于表面的对流换热,物料表面温度低于中心,在物料的表面很少出现温度过热和结壳的现象,有利于水分的蒸发。利用风热或蒸汽进行表面加热,有利于坯体的加热均匀,从而降低了产品不合格率。能量的输出大小可以通过电源开关的控制来实现,以提高产品质量。

传输式微波干燥设备(图:北方微波技术)

据孙千等人实验,挤压成形后的蜂窝陶瓷坯体经微波炉干燥后,可以降低7%~10%的水分,并且强度有一定的提高,适合搬运及重新烧成。刚干燥出来的产品表面有一定的余热,可以利用风扇机对蜂窝陶瓷进行对流干燥,将表面的热量和水分除去,然后将蜂窝陶瓷放置在高温热泵房中进行干燥直至含水量可以降低到适合烧成的范围。整个流程,不仅操作简单、节约空间,而且提高劳动效率,充分发挥了组合干燥的优势,取得较为理想的效果。

资料来源:

微波干燥技术在蜂窝陶瓷中的应用,孙千,刘艳春,曾令可。

新型蜂窝陶瓷的制备与性能研究,李艳丽。

粉体圈 小榆整理


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