黃　岷　黃懷岐　閻蛇民

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

關(guān)鍵詞微波干燥,陶瓷坯體,設(shè)備選擇

1引 言

根據(jù)國家相關(guān)部門的不完全統(tǒng)計(jì),截至2008年底,我國建筑陶瓷的產(chǎn)能已達(dá)到50億m2的能力,穩(wěn)居世界第一位,可是,雖然我國的生產(chǎn)模式有了很大的改進(jìn),但仍然處于一個能源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài),這樣必然會造成生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)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(yīng)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(jìn)行燒成前都需要對坯體進(jìn)行干燥定型,如果沒有干燥定型就會產(chǎn)生產(chǎn)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(fēng)、電熱、蒸汽干燥等方法,利用熱傳導(dǎo)理論將熱量從被加熱體外部傳到坯體內(nèi)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(jìn)行坯體干燥,而此方法具有加熱不均勻、生產(chǎn)周期長、工人勞動強(qiáng)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(shù)在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用

隨著微波干燥理論在其它生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用,不少專家均認(rèn)為微波干燥理論也能很好地應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)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(yùn)和后續(xù)加工,如不進(jìn)行快速干燥操作,原有的形狀將不復(fù)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(jìn)行干燥烘干定型,通過工藝探索,得到了很好的應(yīng)用。此方法的成立是因?yàn)橥ㄟ^微波發(fā)生器產(chǎn)生微波,微波能穿透物體內(nèi)部(可實(shí)現(xiàn)里外同時加熱的效果,產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)用可延伸到日用陶瓷的生產(chǎn)過程中。因日用陶瓷產(chǎn)品壁厚且分散性大,也有些產(chǎn)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(jìn)行運(yùn)輸和加工,這樣就容易在產(chǎn)品強(qiáng)度不夠的情況下導(dǎo)致變形開裂。因此,采用傳統(tǒng)方法干燥和烘干所造成的強(qiáng)度不均勻性和熱應(yīng)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(diǎn):

(1) 產(chǎn)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(chǎn)生的微波能使分子間相互摩擦并產(chǎn)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(chǎn)生的熱應(yīng)力,消除燒結(jié)隱患。

(2) 產(chǎn)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(chǎn)周期。微波在蜂窩陶瓷干燥的應(yīng)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(chǎn)品烘干所需的設(shè)備占地面積小,設(shè)備的投入和傳統(tǒng)工藝烘干設(shè)備的投入基本一致。

(4) 微波干燥設(shè)備操作簡單、可控性強(qiáng)。可連續(xù)生產(chǎn)也可間隙生產(chǎn),而最終烘干的產(chǎn)品質(zhì)量一致性較好。

在日用陶瓷領(lǐng)域,由于日用陶瓷行業(yè)的產(chǎn)能非常大,采用間隙微波干燥方法就不能適應(yīng)而且不能體現(xiàn)出勞動強(qiáng)度降低的優(yōu)點(diǎn),因此必須采用隧道連續(xù)式微波干燥設(shè)備。設(shè)備的具體運(yùn)行空間可根據(jù)所生產(chǎn)陶瓷坯體的大小形狀及批量情況而進(jìn)行選擇(即做到空間充分利用,同時又能實(shí)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(fù)雜化,同時結(jié)合蜂窩陶瓷微波干燥的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),筆者在此建議隧道窯連續(xù)式微波干燥設(shè)備應(yīng)分段設(shè)計(jì)微波的強(qiáng)度分布,這樣更有利于實(shí)現(xiàn)陶瓷坯體中水份由多到少的干燥漸進(jìn)過程,又能合理地利用能源使能源利用達(dá)到最大化。

根據(jù)工業(yè)陶瓷(如蜂窩陶瓷)的長期生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)和日用陶瓷在間隙式微波設(shè)備中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及干燥后的結(jié)果,筆者認(rèn)為應(yīng)在后續(xù)的日用陶瓷干燥及烘干過程中注意以下幾點(diǎn):

(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(fù)雜的陶瓷坯體,應(yīng)在微波強(qiáng)度設(shè)置時遵循由弱到強(qiáng)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(yīng)在微波干燥設(shè)備運(yùn)行空間中的相關(guān)合適部位放置調(diào)節(jié)濕度的物體。

3結(jié)語

(1) 微波干燥在日用陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用是可行的。

(2) 微波干燥可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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