無論是濕化學法還是濕法研磨制備的超細粉體,在進一步獲取粉體材料時,都需經過干燥這一個步驟。而干燥是能耗大的單元操作之一,根據資料記載,干燥操作消耗的能量約占總能耗的13%-20%。
舉個例子:陶瓷行業的干燥操作所消耗能量的占陶瓷總能耗的10%-20%以上,而現今能源成本越來越大,節能環保要求也越來越高,因此,節能也成為了粉體工業乃至所有存在高能耗的工業的一個重點照顧對象。指不定哪一天,你家的小爐子就會因為高能耗(能力有效利用率太低)而被要求升級整改了呢!
除了能耗高及高能耗以外,超微粉體的干燥過程,極其容易引起粉體材料的團聚等問題,進而影響粉體的分散性、活性、流動性,燒結性能等。這是也是許多超微粉體生產廠家很頭痛的問題。近年來,人們探索了許多在干燥階段消除團聚的方法,例如:臨界干燥和冷凍干燥,微波干燥等,目前超臨界干燥法所得產品質量最好,其次是冷凍干燥法、微波干燥法,但都存在設備成本高、操作費用高的問題,對實現工業化造成了一定的阻力。
這其中微波干燥法因具有加熱均勻、熱利用率高、干燥時間短等特點,產品綜合質量好等優點,目前在許多產品上已經實現了工業化的應用,很有發展潛力。
工業產品示例:傳輸式(連續式)微波干燥設備
備注:北方微波技術供圖
工業產品示例:間歇式微波干燥設備
(備注:北方微波技術供圖)
為了一步了解微波干燥技術,小編特意采訪了煙臺北方微波技術有限公司王愛華總經理,王總從事微波能技術研究20余年,是全國微波能應用學術會議專家委員會委員,對微波技術研發及應用非常的了解。下文小編將帶大家看看微波干燥為何能做到降低能耗及解決超細粉體干燥引發團聚的。
一、微波干燥如何做到節能高效?
官方解釋:微波是指波長為0.001-1m,頻率為300MHz-300GHz的具有穿透特性的電磁波,在微波作用下,物料中的極性分子(如水)的極性取向隨著微波場極性的快速變化而急劇變化,使分子急劇摩擦、碰撞,而使物料產生熱化和膨化等一系列過程而達到微波加熱干燥的目的。微波干燥利用的是介質損耗原理,由于水是強烈吸收微波的物質,因而水的損耗因數比干物質大得多,能大量吸收微波能并轉化為熱能。
簡單的理解:可以認為,所謂“微波干燥”實際上就是利用微波加熱促使水分 (或其他液體)蒸發,使產品干燥。這里有個值得一提的題外話,類似于家里的微波爐,并非所有材料都能用微波加熱,不同材料由于其自身的介電特性不同,其對微波的反應也不相同,根據材料對微波的不同反應,可將材料分為:微波反射型、微波滲透型、微波吸收型和部分微波吸收型。
例如,金屬不吸收微波,嚴格地說,微波遇到金屬只能作淺表層的透射,大部分微波將反射回去,屬于微波反射型。就跟你不能把鐵盤子丟近微波爐里面“?!币粯?,既傷害爐體又起不到加熱作用。
回到我們的正題,微波干燥如何做到節能高效?請看下文詳細解析。
高效
在常規加熱中,設備預熱、輻射熱損失和高溫介質熱損失在總的能耗中占據較大的比例,而微波進行加熱時,介質材料能吸收微波,并轉化為熱能,而設備殼體金屬材料是微波反射型材料,它只能反射而不能吸收微波 (或極少吸收微波)。
所以,組成微波加熱設備的熱損失僅占總能耗的極少部分。再加上微波加熱是內部 “體熱源”,它并不需要高溫介質來傳熱,因此絕大部分微波能量被介質物料吸收并轉化為升溫所需要的熱量,形成了微波能量利用高效率的特性。與常規電加熱方式相比,它一般可以節電30%-50%。
快速
“就地發熱,里外一起加熱,干燥速率非常快”微波加熱的最大特點為:熱是在被加熱物體內部就地產生的,而不是像常規加熱那樣從外部傳入的。微波也是一種熱源,和傳統熱源不同的是:材料分子吸收微波能后隨交變電磁場方向變化而產生內熱,升溫速度快,所以節能效果更好,提高質量。
二、微波干燥如何影響粉體品質?
“穿透能力好,加熱均勻,產品質量好”,微波干燥具有由內向外的干燥特點,即對物料整體而言,將是物料內層首先干燥。這就克服了在常規干燥中因物料外層首先干燥而形成硬殼板結而阻礙內部水分繼續外移的缺點,且由于微波能在瞬間滲透到被加熱物體中,無須熱傳導過程,數分鐘就能把微波能轉換為物質的熱能,加熱速率快,干燥效率高,并且減小了顆粒長大和團聚的可能性,從而更易得到顆粒均勻的納米粒子,故微波干燥常適用于陶瓷納微米等超細粉體的干燥。
根據北方微波在研發生產上的一些經驗總結,微波加熱對物質結構都在起到積極的促進作用原來流動性不好的,經過微波加熱作用,流動性好了;原來溶解性不好的,經過微波照射溶解性和滲透性好了。此外,微波干燥還有高效物理殺菌功能, 可用于食品干燥及殺菌一體。
微波會改變材料的分子結構,流體性、堆積高度、溶解率、色度、活性等會產生變化,需要工藝和裝備配合??谡f無憑,如果你有對于一些超細粉干燥上的一些疑惑想要解決,歡迎帶上自家超細粉體與北方微波技術有限公司(王愛華13953598088)聯系進一步“拍磚”認證。
粉體圈 作者:小白
備注:
高耗能是指因技術設備落后等原因造成的生產過程中需要耗費許多能源的過程,高能耗是指產品或生產過程本身就需要大量的能源。一個是浪費,一個是需求。
作者:粉體圈
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