微波干燥技術在陶瓷行業(yè)中的應用

黃　岷　黃懷岐　閻蛇民

摘要本文結合陶瓷坯體的組成及形狀要求,分析了利用微波干燥技術干燥陶瓷坯體的原理和特點,并闡述了微波干燥設備的選擇及干燥過程中應注意的事項。

關鍵詞微波干燥,陶瓷坯體,設備選擇

1引 言

根據國家相關部門的不完全統(tǒng)計,截至2008年底,我國建筑陶瓷的產能已達到50億m2的能力,穩(wěn)居世界第一位,可是,雖然我國的生產模式有了很大的改進,但仍然處于一個能源利用率低、環(huán)境污染嚴重的生產狀態(tài),這樣必然會造成生產成本高、產品質量不均衡、市場競爭力弱的不利局面。因此,我們就此問題,在本文將從能源成本上作出分析并提出相應的解決方法。

日用、衛(wèi)生、建筑陶瓷目前所采用的工藝基本如下:

(1) 原料選擇-配料(濕磨)-制泥-濕法成形-干燥-施釉-燒成。

(2) 原料選擇-配料(濕磨)-造粒-干壓-干燥-施釉-燒成。

無論采用何種工藝,在進行燒成前都需要對坯體進行干燥定型,如果沒有干燥定型就會產生產品在燒成過程中開裂變形等缺陷,目前大部分廠家仍然采用傳統(tǒng)的干燥方法——外部加熱方法(采用火焰、熱風、電熱、蒸汽干燥等方法,利用熱傳導理論將熱量從被加熱體外部傳到坯體內部,逐漸使物體中心溫度升高,使其水分逐漸揮發(fā)至工藝控制量)進行坯體干燥,而此方法具有加熱不均勻、生產周期長、工人勞動強度大的不利因素,同時所排出的廢氣廢物會影響周邊的生態(tài)環(huán)境。

2微波干燥技術在陶瓷行業(yè)的應用

隨著微波干燥理論在其它生產領域的應用,不少專家均認為微波干燥理論也能很好地應用于陶瓷生產過程,如蜂窩陶瓷采用濕法擠出成形,而蜂窩陶瓷的原料中加入了15～20%的水分,擠出后不能夠搬運和后續(xù)加工,如不進行快速干燥操作,原有的形狀將不復存在,因此必須將其快速快干定型。此時可嘗試采用常用微波爐進行干燥烘干定型,通過工藝探索,得到了很好的應用。此方法的成立是因為通過微波發(fā)生器產生微波,微波能穿透物體內部(可實現(xiàn)里外同時加熱的效果,產生2450MHz的頻率,以每秒24億5千萬次的震波使物體分子間互相摩擦從而產生熱量),使被加熱物體里外快速均勻干燥。從蜂窩陶瓷的微波干燥應用可延伸到日用陶瓷的生產過程中。因日用陶瓷產品壁厚且分散性大,也有些產品大而薄,無論使用濕法成形還是干壓成形工藝都必須要進行運輸和加工,這樣就容易在產品強度不夠的情況下導致變形開裂。因此,采用傳統(tǒng)方法干燥和烘干所造成的強度不均勻性和熱應力存在等情況,會為后續(xù)工序的加工埋下隱患,而采用微波干燥則有以下幾個特點:

(1) 產品由于里外同時加熱,能快速地將多余水分排除。該加熱方法所產生的微波能使分子間相互摩擦并產生震波熱能,能有效地被分子吸收,從而消除受熱不均勻所產生的熱應力,消除燒結隱患。

(2) 產品在干燥烘干時方便、簡單、易操作,不受外圍環(huán)境濕度與溫度的變化而變化,同時較傳統(tǒng)的烘干工藝節(jié)省時間、縮短生產周期。微波在蜂窩陶瓷干燥的應用表明,干燥到相同含水率的時間可縮短60%、能耗降低80%、能源的利用率可提高95%。

(3) 產品烘干所需的設備占地面積小,設備的投入和傳統(tǒng)工藝烘干設備的投入基本一致。

(4) 微波干燥設備操作簡單、可控性強?？蛇B續(xù)生產也可間隙生產,而最終烘干的產品質量一致性較好。

在日用陶瓷領域,由于日用陶瓷行業(yè)的產能非常大,采用間隙微波干燥方法就不能適應而且不能體現(xiàn)出勞動強度降低的優(yōu)點,因此必須采用隧道連續(xù)式微波干燥設備。設備的具體運行空間可根據所生產陶瓷坯體的大小形狀及批量情況而進行選擇(即做到空間充分利用,同時又能實現(xiàn)能源利用最大化)。在這里,需要注意的就是陶瓷坯體的多樣性和復雜化,同時結合蜂窩陶瓷微波干燥的生產實踐經驗,筆者在此建議隧道窯連續(xù)式微波干燥設備應分段設計微波的強度分布,這樣更有利于實現(xiàn)陶瓷坯體中水份由多到少的干燥漸進過程,又能合理地利用能源使能源利用達到最大化。

根據工業(yè)陶瓷(如蜂窩陶瓷)的長期生產工藝數(shù)據和日用陶瓷在間隙式微波設備中的實驗數(shù)據及干燥后的結果,筆者認為應在后續(xù)的日用陶瓷干燥及烘干過程中注意以下幾點:

(1) 需要微波干燥的陶瓷坯體底部必須帶有一定尺寸、帶孔且平整的托盤。

(2) 對形狀復雜的陶瓷坯體,應在微波強度設置時遵循由弱到強的原則。

(3) 對需微波干燥的陶瓷坯體若其濕度處于兩個極端,應在微波干燥設備運行空間中的相關合適部位放置調節(jié)濕度的物體。

3結語

(1) 微波干燥在日用陶瓷領域應用是可行的。

(2) 微波干燥可帶來可觀的經濟效益和社會效益。

(3) 微波干燥可使產品的質量競爭優(yōu)勢得到充分的體現(xiàn)。