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(fā)生摩擦轉化為熱能,達到坯體整體均勻升溫、干燥的目的[2、3、4]。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(fā)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(fā)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(tǒng)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。
1.微波干燥在日用陶瓷中應用
湖南國光瓷業(yè)集團股份有限公司,根據日用陶瓷的工藝特點,設計了一條日用陶瓷快速脫水干燥線用于生產中,實踐證明,與傳統(tǒng)鏈式干燥線相比,成坯率提高10%以上,脫石膏模時間從35~45分鐘縮短到5~8分鐘,使用模具數量由400~500件下降致100~120件,微波干燥線所占地面積小,生產無污染.其效率式鏈式干燥的6.5倍,除了可大量節(jié)約石膏模具外,與二次快速干燥線配合使用,對于10.5寸平盤總干燥成本可下降350元/萬件[5]。
2.微波干燥在電瓷中的應用
遼寧撫順石油化工公司,李春原對電瓷干燥工藝采用微波加熱干燥技術、重量鑒讀控制技術、紅外測溫鑒讀控制技術,對復雜形狀的電瓷進行干燥,與常規(guī)蒸汽干燥方法相比較,可提高生產率24~30倍,提高成品率15%~35%,相同產量占地面積僅是現有工藝的二十分之一左右,可大幅度地提高經濟效益。這對建筑衛(wèi)生陶瓷、墻地磚等一些異型產品的干燥可提供借鑒。
3.多孔陶瓷的干燥多孔陶瓷由于具有機械強度高、易于再生、化學穩(wěn)定性好、耐熱性好、孔道分布均勻等優(yōu)點,具有廣闊的應用前景,并被廣泛應用于化工。環(huán)保、能源、冶金、電子、石油、冶煉、紡織、制藥、食品機械、水泥等領域。作為吸聲材料敏感元件和人工骨、齒根等材料也越來越受到人們的重視。由于多孔材料成型時含水分較多,孔隙多,且坯體內孔壁特別薄,用傳統(tǒng)的方法因加熱不均勻,極難干燥,加之這些多孔材料導熱系數差,其干燥過程要求特別嚴格,特別是用于環(huán)保汽車等方面的蜂窩陶瓷,干燥過程控制不好,易變形,影響孔隙率及比表面積。微波干燥技術已成功地應用于多孔陶瓷的干燥,其能很容易地把坯體的水分從18%~25%降低到3%一下,降水率達到0.7~1.5kg,大大縮短干燥時間、提高成品率。我們亦把微波干燥應用于劈開磚的溫坯干燥,效果亦非常明顯。