[发明专利]介电材料连续微波烧结或熔制成型方法及设备

说明书

一种介质材料连续微波烧结或熔制成型方法及设备，其特征是：采用结构层为金属壳体材料层/保温材料层/微波吸收材料层，组合构成微波炉的炉底结构；使炉底连续运行，并通过设置在静止固定的炉顶上的投料口，将需要被烧结或熔制的介电原材料连续密实化铺设并覆盖在微波吸收材料之上；常温时，需要被烧结或熔制的介电原材料不吸收微波，因而微波被其透过而被其下方的微波吸收材料层所急剧吸收而转化为热能，从而使炉底的微波吸收材料层成为一种大面积加热元件，对覆盖其上的、需被烧结或熔制的介电原材料进行加热升温；从而使这些需被烧结或熔制的介电原材料逐层变为微波吸收材料，然后它们会急剧吸收微波能量而被迅速烧结或熔化。

技术领域

微波加热技术及设备。

背景技术

微波烧结和熔制是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度或熔化温度而致密化烧结或熔制的方法它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料或被熔制材料的微观结构和性能已成为材料烧结领域的新的研究热点。

但是，由于许多介电材料，例如某些陶瓷材料、水泥原料、玻璃配合料等，随温度变化十分剧烈。它们在常温时的介电损耗极小，对微波几乎不吸收，只有当其达到临界温度后被剧烈吸收微波而被急剧加热升温，从而被烧结或熔化。为了解决这一问题，目前采用的方法是：1、在被烧结或熔制材料中加入某些常温下介电损耗高的材料（如SiC）；2、先采用某些常规热源和加热方法，将被烧结或熔制材料加热至临界温度，然后再采用微波进行加热。前者会在很大程度上影响制品的性能，后者工艺复杂、成本高、能耗大。

而目前设计使用的连续式微波烧结炉，其连续运行的炉底为金属环形带。其缺点是：1、长度有限，从而影响其产品的产量和质量；2、保温性能差，能量损失大；3、烧结温度低，且无法用于材料熔制；4、使用寿命短，运行维护较困难。

另外，目前玻璃的大规模熔制，都是将导热性能很差的、松散玻璃配合料投入熔融的玻璃液面上，并在玻璃熔池中采用表面火焰加热的方法进行的。其主要缺点是：1、热效率极低，最高只有30%左右；2、温室气体排放和污染严重；3、投资大且生产环境恶劣；4、熔化率很低，熔化速度慢。

再有，目前的水泥的大规模生产，采用的是带旋风预热器和分解炉的悬浮预热预分解系统和回转窑烧结设备。其热能来自于煤粉喷射燃烧。其缺点是：1、干燥、热分解和烧结工艺过程以及生产设备十分复杂，热效率低、设备投资和生产成本较高；2、设备（尤其是回转窑烧结设备）使用寿命短设且运行维护困难；3、会造成大量温室气体排放和环境污染。

还有，目前陶瓷板的大规模烧结生产是在辊道隧道窑进行的。其缺点是：1、烧结温度高、热效率低；2、窑炉难以造得很长，热损失大且生产环境差；3、采用燃烧加热，会造成大量温室气体排放和环境污染。

发明内容

为了从根本上解决上述问题，本发明提供了一种介质材料连续微波烧结或熔制成型方法及设备，其特征是：采用结构层为金属壳体材料层/保温材料层/微波吸收材料层（如SiC）组合构成微波炉的炉底结构；使炉底连续运行，并通过设置在静止固定的炉顶上的投料口，将需要被烧结或熔制的介电原材料（如陶瓷原料、水泥原料、玻璃配合料等）连续密实化铺设并覆盖在微波吸收材料层之上；通过设置在静止固定的炉顶上或炉侧的微波源，将微波导入微波炉炉腔内，并通过直射和反射将微波均匀辐射在炉底上；常温时，需要被烧结或熔制的介电原材料不吸收微波，因而微波被其透过而被其下方的微波吸收材料层（如SiC）所急剧吸收而转化为热能，从而使炉底的微波吸收材料层成为一种大面积加热元件，对覆盖其上的、需被烧结或熔制的介电原材料进行加热升温；从而使这些需被烧结或熔制的介电原材料，自下而上、一层层被加热至其临界温度而逐层变为微波吸收材料，然后它们会急剧吸收微波能量而被迅速烧结或熔化。