第5章坯體干燥

第5章坯體干燥第一頁，共22頁?！?–1干燥作用與干燥過程1.干燥的作用：

排除坯體中的水分坯體成形含水率注漿法

30％～35％可塑法

15％～26％壓制法

3％～14％等靜壓法

1％～3％坯體中水分的種類自由水

（通過干燥排除）化學結合水吸附水干燥的目的：排除坯體中的水分，同時賦予坯體一定的干燥強度，滿足搬運以及后續(xù)工序（修坯、粘結、施釉）的要求。第二頁，共22頁。2.干燥過程

坯體干燥過程四個階段示意圖13時間升速階段等速階段

降速階段

平衡階段

介質溫度21—坯體含水率

2—干燥速度

3—坯體表面溫度OABCD第三頁，共22頁。干燥過程各階段的特征：OA升速干燥階段，溫度—逐漸升高至干燥介質濕球溫度TA。干燥速度—由零升至最大，蒸發(fā)表面水分。

吸熱—蒸發(fā)水分，提高坯體溫度。

收縮—很小。AB等速干燥階段，表面溫度—不變，

干燥速度—保持衡定，內擴散速度等于外

擴散速度。

吸熱—全部用于蒸發(fā)水分。

收縮—較大，相當于成份水分的體積。BC降速干燥階段，表面溫度—升高至介質溫度。

干燥速度—逐漸減小至零，與介質達到平衡。

吸熱—蒸發(fā)水分，提高坯體溫度。

收縮—基本不收縮。第四頁，共22頁。CD平衡階段，坯體與介質達到平衡狀態(tài)，干燥過程完成。注意：1）B點稱為臨界點，轉折點（階段、收縮）后進入干燥

安全狀態(tài)。

2）C點平衡狀態(tài)點，標志著干燥結束。但含水率不為零。

3）“返潮”問題。

3.干燥收縮與變形3、1收縮與變形的原因：干燥

顆粒表面自由水膜變薄

顆粒之間靠近

發(fā)生收縮坯料部分顆粒的取向性排列

收縮的各向異性

產生內應力內應力大于塑性狀態(tài)屈服值時

變形內應力大于或塑性狀態(tài)的破裂破裂值或彈性狀態(tài)抗拉強度時

開裂第五頁，共22頁。3.2影響坯體收縮變形的主要因素1）坯體中粘土的性能

粗細

多少

分布

細

吸附水膜厚

可塑性好

收縮變形大2）粘土吸附陽離子的種類

3）坯體的含水率

含水率大

收縮大

變形開裂的可能性大4）坯體的成形方法

與含水率的關系5）坯體的形狀

形狀復雜、

薄厚不勻容易變形開裂。第六頁，共22頁?！?–2干燥制度的確定干燥介質的種類溫度、濕度，流量、流速等坯體的性質1.影響干燥速度的因素1.1影響內擴散的因素內擴散形式熱濕傳導：溫度差引起的水分沿溫度梯度方向擴散。

熱端

冷端濕傳導：濕度差引起的水分沿濕度方向的擴散。

濕端

干端1）熱濕傳導方向與濕傳導方向一致性。

微波干燥、遠紅外干燥。干燥過程各階段的速度影響速度的參數(shù)第七頁，共22頁。2）坯料的顆粒組成和礦物組成粗顆粒，瘠性料，毛細管粗擴散阻力小有利于水分的擴散。3）生坯的溫度以及內外濕度差溫度高，水分粘度小、表面張力小有利于擴散。濕度差大，濕擴散速度快。1.2影響外擴散的因素

表面水分汽化，向介質擴散。（表面水蒸氣分壓與介質分壓差）相關因素：干燥介質、生坯的溫度；

干燥介質的流速、方向。1.3其它因素1）干燥方式；

2）坯體厚度和形狀3）干燥設備的結構以及坯體放置位置是否合理。第八頁，共22頁。2.干燥介質參數(shù)的確定2.1介質溫度：

1）坯體的大小、形狀、厚度、組成、含水率

大件、復雜坯體

低溫高濕高溫低濕（臨界點）；

小件、簡單坯體

高溫低濕干燥。

帶石膏模干燥時

溫度不大于70℃，否則模型強度降低。2）熱能的充分利用和設備的因素

介質溫度太高，熱效率低，傳熱設備使用壽命降低。2.2干燥介質的濕度

濕度太低，干燥太快，容易產生變形和開裂。

例如：大件的衛(wèi)生瓷坯體，通常采用分段干燥方法。第九頁，共22頁。2.3干燥介質的流速和流量提高介質的流速和流量可以提高干燥速度。注意防止變形、開裂?！?–3干燥方法1）熱空氣干燥2）工頻電干燥3）直流電干燥4）輻射干燥5）綜合干燥第十頁，共22頁。1.熱空氣干燥室式干燥、隧道式干燥、噴霧干燥、鏈式干燥及熱泵干燥。1.1室式干燥（室式烘房）分類：固定坯架式；活動坯車式。

暖氣式；熱風式；溫度濕度可調式。特點：設備簡單，造價低廉，熱效率低，干燥周期長。1.2隧道式干燥1—鼓分機2—總進熱風道3—連通進熱風道4—支進熱風道5—干燥隧道6—廢氣排除通道7—排風機第十一頁，共22頁。1.3鏈式干燥成形脫模修坯常利用隧道窯余熱與成形機、自動脫模機、修坯機配套形成自動流水線。適應中、小件產品，熱效率高。國產鏈式干燥機比較落后。第十二頁，共22頁。1.4輥道傳送式干燥近年來發(fā)展起來的一種與輥道窯一體（下層）的干燥方式。熱源：輥道窯余熱或熱風機供熱。特點：熱效率高，干燥質量好，干燥后可直接入窯燒成。1.5噴霧干

燥泥漿含水率：30％～50％造霧方式：壓力式、氣流式熱空氣溫度：400～600℃流體流動方式：逆流、順流式特點：工藝簡單，生產效率高產量大，

顆粒流動性好，坯體強

度高，致密度高

。

第十三頁，共22頁。1.6熱泵干燥基本原理：高溫熱濕氣體經過冷凝換熱，排除水分后再加熱

循環(huán)使用。1.7脈沖干燥基本原理：墻地磚坯體輸送的流動方向的兩側，脈沖利用干熱空氣來干燥坯體。2.工頻電干燥基本原理：將坯體兩端加交流電壓（相當于并聯(lián)進入電路），通電后坯體內部發(fā)熱，蒸發(fā)水分干燥。特點：熱濕擴散方向與濕擴散方向一致，干燥效率高，質量好，干燥后期耗電量大。適用于大厚制品。第十四頁，共22頁。3.直流電干燥基本原理：泥料中的水分以水化陽離子的形式存在，在電場作用下，發(fā)生電動現(xiàn)象，水分子向負極運動排除。特點：干燥均勻，速度快，不易變形質量好。

剩余少量水分需要用其它干燥方法排除。通電時間（min）濕坯質量（g）第十五頁，共22頁。4.輻射干燥基本原理：坯體中的水分選擇性吸收特定波長的電磁波，產生熱效應，排除水分。特點：設備簡單，易于實現(xiàn)自動化，干燥速度快，質量好。種類：高頻干燥、微波干燥、紅外干燥。電磁波分類：按波長（um）分?？梢姽?/p>

近紅外線

遠紅外線

微波

無線電波0.76～0.45.6～0.761000～5.6107～1031010～107

干燥4.1高頻干燥

第十六頁，共22頁。

電磁波頻率在107HZ附近，屬于超高頻微波的范疇，輻射坯體水分子吸收熱量，達到干燥的目的。干燥質量好，成本高。4.2微波干燥

微波在陶瓷行業(yè)應用：微波燒結、微波干燥、微波檢測

。微波干燥常用頻率：95525MHZ

245025MHZ特點：微波對良導體能夠產生全反射（金屬），對不良導體則部分反射，大部分吸收。微波干燥器外殼以及防護板全部采用金屬材料制成。微波干燥快速安全。資料報道：碗盤類制品熱空氣干燥需要幾十分鐘，微波干燥只需要3分鐘就能完成。英國的微波－真空干燥技術1.5分鐘即可完成，大大延長了石膏模具的壽命。第十七頁，共22頁。4.3紅外干燥遠紅外波長

2.5～1000um近紅外波長

0.75～2.5um根據水分子對紅外線的吸收特性，通常選擇的干燥波長為

2.5～15um的遠紅外線。1）遠紅外反射器

基體、輻射涂層、熱源、保溫裝置部分構成。

基體：金屬（鋼、鋁）、陶瓷（碳化硅、鋯英石質耐火材料）輻射層：全波涂料2.5～15（SiC、－Fe2O3、

－Fe2O3

為主體）

長波涂料6um以上（鋯鈦系、鋯英石系）

短波涂料3.5um以下（富含SiO2、半導體氧化鈦TiO1.9）

采用涂刷粘結、等離子噴涂和復合燒結的方法與基體結合。熱源：電阻絲。輻射體溫度高，輻射強度高。400～500℃最好。第十八頁，共22頁。2）紅外干燥遠特點：速度快，效率高。熱效率高，節(jié)約能源，單位坯體能耗是近紅外的1/2，

熱空氣干燥的1/3。C)設備小，造價低，占地面積小。D)干燥效果好，5.綜合干燥干燥方法特點結合干燥過程各階段的特點5.1輻射干燥和熱空氣對流干燥相結合

例如英國帶式快速干燥器5.2工頻電干燥、紅外干燥與熱風干燥相結合

大件注漿產品先用電熱干燥除去大部分水分后，施釉后采用

紅外干燥和熱風干燥交替進行，除去剩余水分。第十九頁，共22頁?！?–4干燥缺陷分析

變形和開裂是最常見的干燥缺陷，本質是不均勻收縮引起的內應力造成的。直接原因可能是以下幾方面。1.配方設計和坯料制備的原因1.1坯料配方中塑性粘土太多、太少。1.2坯料細度太粗、太細。1.3坯料含水率太高，組分分布不均勻。1.4練泥和成形過程造成顆粒的定向排列從而導致不均勻應力。2.成形過程的原因2.1成形時泥料受力不均勻，造成致密度不一致，收縮不均勻。2.2模型吸水