陶瓷工藝學第7章-干燥課件

本章要點：掌握坯體的干燥機理及干燥方法；掌握如何制定干燥制度；了解干燥時容易產生的缺陷及防止方法。掌握如何制定干燥曲線和選擇干燥方法。干燥：是從含水物料中排除其所含水分的工藝過程。干燥的作用：

（1）由泥漿或泥餅制取符合成型要求水分的粉料；（2）使成型坯體具有一定強度，以便于運輸和加工；（3）使坯體具有一定吸附釉漿的能力，以便于施釉；（4）能夠順利進行入窯燒成，提高效率。研究干燥過程的目的：要解決在保證干燥質量的前提下，強化干燥過程，盡量提高干燥速度的問題；要解決在保證產量、質量的前提下盡力降低消耗的問題。一、物料中的水分

物料中水分：有物理結合水和化學結合水兩大類?；瘜W結合水在物料組成中與某些成分互相化合，結合比較牢固，排除時需要有較高的能量。

因此，化學結合水的排除不屬于干燥過程。物理結合水又分自由水和大氣吸附水兩種。自由水是物料與水直接接觸時所吸收水分，它存在于物料大毛細管中，與物料結合松弛，故也稱機械結合水。

自由水排除時，體積收縮，又稱收縮水。大氣吸附水是存在于物料微毛細管中及物料細分散的膠體顆粒表面的水，它處于分子力場所控制的范圍內，與物料結合較牢。

大氣吸附水排出時，物料體積不發(fā)生收縮。7.1、干燥原理

二、物料的干燥過程1、加熱階段物料受熱后溫度升高，當物料表面溫度達到干燥介質的濕球溫度時，表面獲得熱與蒸發(fā)耗熱達到平衡，溫度不變。2、等速干燥階段

表面維持潮濕狀：表面蒸發(fā)多少，內部就能補充多少。表面溫度恒定：外界傳給表面的熱量等于水分氣化所需熱量。

分壓恒定：物料表面的水汽分壓等于表面溫度下的飽和水汽分壓，干燥速率恒定，故稱等速干燥階段。

坯體會產生體積收縮，速度過快，坯體出現(xiàn)裂紋或變形。對干燥速率應慎重進行控制。3、減速階段物料含水量逐漸下降到表層開始出現(xiàn)大氣吸附水時，此時等速干燥階段結束，進入降速干燥階段。

由于物料含水量減少，內擴散速度趕不上表面水分蒸發(fā)速度和外擴散速度，表面不再維持潮濕，干燥速率逐漸降低，物料表面溫度開始逐漸升高。當物料水分下降至等于平衡水分時，干燥速率降為零，干燥過程停止。

降速干燥階段，坯體已不再有明顯的體積收縮，提高溫度，促進內擴散速度，加速干燥過程并無危險。

三、影響干燥速率的因素1、物料的性質和結構粘土的可塑性愈強，加入量愈多，顆粒組成愈細，干燥速率就愈難以提高。2、坯體形狀和大小，單面干燥還是雙面干燥

坯體愈大，愈重，形狀愈復雜，則干燥愈慢。變單面干燥為雙面干燥，可以加快干燥過程。3、坯體最初含水量和干燥后殘余水分要求坯體最初含水量愈多，干燥時間愈長；對坯體的殘余水分要求越少，則燒成時升溫可以越快，但過少，可能發(fā)生開裂。4、干燥介質的溫度和濕度干燥介質的溫度越高，濕度越小，吸收水分的能力越大。5、干燥介質的流速增大干燥介質的流速，減薄邊界層的厚度，增大對流傳質系數(shù)，則干燥速率可以加快。6、加快對物料的傳熱提高干燥介質溫度，加快傳熱過程，可縮短干燥時間。7、使熱擴散與濕擴散的方向一致

濕擴散是由溫度高的地方指向濕度低的地方。

熱擴散是由溫度高的地方指向溫度低的地方。在對流干燥時，濕擴散與熱擴散方向相反。7.2、干燥方法

自然對流干燥

是以空氣（大氣）作為干燥介質，由于空氣密度不同而引起對流，當空氣源源不斷掠過濕坯時，即帶走濕坯表面逸出的水汽，而使坯體得以干燥。

為了加快干燥過程，可利用工廠的余熱或另設熱源來加快空氣和制品。

多用于泥料和成型后濕坯的干燥。

強制對流干燥

是采用強制通風手段，利用具有一定流速的熱空氣吹拂欲干燥的坯體表面，使其得到干燥的方法。

1、間歇式干燥器適用于大型或難以干燥制品的干燥,但操作過程較復雜,能源消耗較高.2、連續(xù)式干燥

特點：濕坯連續(xù)不斷進入干燥器，在不同區(qū)段時，與溫度濕度或流速不同的干燥介質相遇，干燥后離開干燥器。

包括：隧道式；鏈式；自動立式；輥道式。

輻射式干燥

是利用紅外線、微波等電磁波的輻射能，使物料除去水分的方法。

1、紅外線干燥（0.72~1000μm）

紅外線干燥不污染制品，特別適用于施釉制品及對表面質量要求高的產品的干燥。

2、微波干燥（0.001~1m）坯體加熱干燥均勻；能源消耗少；穿透能力強；干燥速度快而均勻。微波干燥7.3、干燥缺陷及原因分析

主要缺陷是變形和開裂一、產生原因

1、原料制備方面

a.

坯料配方中塑性粘土用量過多，以致干燥時收縮過強，易產生變形和開裂。

b.

坯料顆粒度過粗、過細或粗、中、細顆粒級配不當。

c.

坯料粒度不勻，成型后生坯密度不同。

d.

坯體含水量過大，或坯體內水分不均勻。2、成型方面

a.器型設計不合理，難以實現(xiàn)均勻干燥；

b.壓制成型時，坯體各部位受壓不均或壓制操作不正確；

c.注漿成型時因泥漿未經陳腐；泥漿流動性差形成空氣間層；未倒凈余漿使坯體底部過厚等造成干燥收縮不一致；

d.注漿時石膏模過干或模型構造有缺點；脫模過早；石膏模各部位干濕程度不一致，吸水不同，造成密謀不一致；

e.在練呢或成型時所形成的顆粒定向排列，引起干燥收縮不一致。3、干燥方面

a.干燥速度過快，坯體表面收縮過快、過大；

b.干燥不均，干燥介質溫度不均勻，局部流速過快等；

c.即使干燥介質本身溫度均勻，但坯體本身傳熱傳質的條件不同，邊角處升溫、干燥快，易出現(xiàn)開裂缺陷；

d.坯體放置不平或放法不當；若坯體與墊板間摩擦阻力過大，當摩擦阻力超過坯體強度時，即造成開裂缺陷；

e.干燥介質濕度過大。二、解決措施坯料配方應穩(wěn)定，粒度級配應合理，并注意混合均勻；嚴格注意控制成型水分；成型應嚴格按操作規(guī)程進行；器型設計要合理，避免厚薄相差過大；設法變單面干燥為雙面干燥；加強干燥監(jiān)測，制定合理的干燥制度；為防止邊緣部位干燥過快，可在邊緣部位作隔濕處理；加強干燥制度和干燥質量的監(jiān)測。本章小結

本章主要介紹了陶瓷坯體的干燥機理，影響干燥速度的因素；常見的幾種干燥方法的原理及主要設備