第3章干燥與排塑工藝

1、目錄頁Contents Page3 3.1 .1 干燥工藝干燥工藝3 3.2 .2 排塑工藝排塑工藝3 p內(nèi)容l水與坯的結(jié)合形式、干燥過程。水與坯的結(jié)合形式、干燥過程。l干燥制度、缺陷分析等。干燥制度、缺陷分析等。l排塑目的、原理、方法等。排塑目的、原理、方法等。p要求l重點掌握坯體干燥過程及產(chǎn)生缺陷的分析。重點掌握坯體干燥過程及產(chǎn)生缺陷的分析。l要求掌握排塑目的、原理和方法。要求掌握排塑目的、原理和方法。過渡頁Contents Page3 3.1 .1 干燥工藝干燥工藝3 3.2 .2 排塑工藝排塑工藝5 配料量計算坯料的制備p定義l借助熱能使坯料中的水分汽化，并由干燥介質(zhì)將水分帶走的過程。

2、p目的l坯體經(jīng)干燥后強度得到提高，有利于搬運、裝窯和燒成；l加速有機物的揮發(fā)，避免燒成過程中產(chǎn)生的不利（還原）氣氛；l防止燒成初期因坯體水分大量的排出而造成廢品率過高。l坯體經(jīng)干燥后留有2左右的殘余水分即可。過分干燥的坯體邊角會有松脆現(xiàn)象，搬運時容易產(chǎn)生廢品，同時也不經(jīng)濟。l但對燒成大型磚坯有時要求殘余水分達到0.2以下。6 配料量計算坯料的制備p化學結(jié)合水l包括結(jié)構(gòu)水和結(jié)晶水。參與物質(zhì)結(jié)構(gòu)，與物料的結(jié)合有準確的數(shù)量關(guān)系。結(jié)合形式最牢固，排除時必須有較高能量，不屬干燥內(nèi)容。如：Al2O32SiO22H2Op吸附水l物質(zhì)表面的原子有不飽和鍵，它與水分子間產(chǎn)生引力，從而出現(xiàn)潤濕于表面的吸附水層。l

3、排除吸附水無意義，因為坯體很快又從空氣中吸收水分達到平衡。7 p機械結(jié)合水l又稱自由水，分布在物質(zhì)固體顆粒之間。l包括潤濕水、空隙水及毛細管水。它與物料呈機械混合狀態(tài)，結(jié)合的牢固性最弱，在干燥過程中首先被排除。l干燥過程只須排除自由水。機械結(jié)合水排除后，物料顆粒相互靠攏，體積收縮，因此這部分水又稱為收縮水。l干燥初期干燥速率不宜過大，否則會產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力而導致變形開裂。8 配料量計算坯料的制備p干燥過程l干燥過程中既有熱交換，又有質(zhì)交換，可以將其分為三個既同時進行又相互聯(lián)系的過程。傳熱過程：傳熱過程：干燥介質(zhì)的熱量以對流方式傳給坯體表面，又以傳導干燥介質(zhì)的熱量以對流方式傳給坯體表面，又以傳

4、導方式從表面?zhèn)飨蚺餍輧?nèi)部。坯體表面的水分得到熱量而汽化，由方式從表面?zhèn)飨蚺餍輧?nèi)部。坯體表面的水分得到熱量而汽化，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)。內(nèi)擴散內(nèi)擴散水膜水膜溫度梯度溫度梯度濕度梯度濕度梯度外擴散外擴散傳熱傳熱9 內(nèi)擴散內(nèi)擴散過程：過程：由于濕坯體表面水分蒸發(fā)，使其內(nèi)部產(chǎn)生濕度梯度，由于濕坯體表面水分蒸發(fā)，使其內(nèi)部產(chǎn)生濕度梯度，促使水分由濃度較高的內(nèi)層向濃度較低的外層擴散，稱促使水分由濃度較高的內(nèi)層向濃度較低的外層擴散，稱濕傳導濕傳導。外擴散外擴散過程：過程：坯體表面產(chǎn)生的水蒸汽，通過層流底層，在濃度差坯體表面產(chǎn)生的水蒸汽，通過層流底層，在濃度差的作用下，以擴散方式由坯體表面向干燥介質(zhì)中移

5、動的作用下，以擴散方式由坯體表面向干燥介質(zhì)中移動。內(nèi)擴散內(nèi)擴散水膜水膜溫度梯度溫度梯度濕度梯度濕度梯度外擴散外擴散傳熱傳熱 當坯體中存在溫度梯度時，也會引起水分的擴散移動。移動方向指向溫度降低的方向，即與溫度梯度的指向相反。這種單由溫單由溫度梯度引起的水分移動度梯度引起的水分移動稱熱濕傳導。實際干燥過程中，水分的內(nèi)擴散過程一般包括濕傳導和熱濕傳導的共同作用。10 p干燥階段：物料的干燥過程是由內(nèi)擴散和外擴散組成并伴隨有傳熱的傳質(zhì)過程，可分為四個階段：l加熱階段：由于干燥介質(zhì)傳給坯體由于干燥介質(zhì)傳給坯體的熱量大于水分蒸發(fā)所需要的熱量，的熱量大于水分蒸發(fā)所需要的熱量，坯體表面溫度不斷升高，水分蒸發(fā)

6、坯體表面溫度不斷升高，水分蒸發(fā)量隨之增大。到量隨之增大。到點點時，傳給坯體時，傳給坯體的熱量等于水分蒸發(fā)所需要的熱量，的熱量等于水分蒸發(fā)所需要的熱量，坯體表面溫度停止升高，并等于干坯體表面溫度停止升高，并等于干燥介質(zhì)的濕球溫度。燥介質(zhì)的濕球溫度。11 l等速階段：該階段主要是排除物料中的該階段主要是排除物料中的非結(jié)合水，并產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，必須嚴格非結(jié)合水，并產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，必須嚴格控制此階段的干燥速度；控制此階段的干燥速度；坯體內(nèi)部的坯體內(nèi)部的水分在濃度梯度推動下，擴散到表水分在濃度梯度推動下，擴散到表面，使坯體表面始終存在自由水。面，使坯體表面始終存在自由水。此階段的干燥速率取決于水蒸汽的此階段

7、的干燥速率取決于水蒸汽的外擴散速率，故這一階段又稱為外擴散速率，故這一階段又稱為。到達點坯體表面。到達點坯體表面不再有連續(xù)的自由水膜，此時坯體不再有連續(xù)的自由水膜，此時坯體表面的水為吸附水，而內(nèi)部仍為自表面的水為吸附水，而內(nèi)部仍為自由水。由水。12 l降速階段：由等速干燥階段轉(zhuǎn)入降速由等速干燥階段轉(zhuǎn)入降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點干燥階段的轉(zhuǎn)折點K K，稱為，稱為。此后坯體表面開始產(chǎn)生干涸現(xiàn)象，干此后坯體表面開始產(chǎn)生干涸現(xiàn)象，干燥速度開始下降。隨著坯體表面水分燥速度開始下降。隨著坯體表面水分的逐漸減少，蒸發(fā)所需的熱量也逐漸的逐漸減少，蒸發(fā)所需的熱量也逐漸減少，坯體表面溫度不斷升高，干燥減少，坯體表面溫度

8、不斷升高，干燥速率下降直到為零，干燥過程結(jié)束。速率下降直到為零，干燥過程結(jié)束。此階段內(nèi)擴散速率小于外擴散速率，此階段內(nèi)擴散速率小于外擴散速率，表面水蒸發(fā)速率受內(nèi)擴散速率限制，表面水蒸發(fā)速率受內(nèi)擴散速率限制，因此稱為因此稱為。該階段為。該階段為吸附水排除階段，干燥過程不再產(chǎn)生吸附水排除階段，干燥過程不再產(chǎn)生收縮，僅增加制品的孔隙。收縮，僅增加制品的孔隙。含水量多的坯體，具有完整的含水量多的坯體，具有完整的干燥過程曲線，而含水量少的干燥過程曲線，而含水量少的坯體，等速干燥階段不明顯。坯體，等速干燥階段不明顯。13 配料量計算坯料的制備p影響干燥速度的因素l影響內(nèi)擴散的因素熱熱濕傳導方向與濕傳導方向

9、一致性。濕傳導方向與濕傳導方向一致性。微波干燥微波干燥、遠紅外干燥遠紅外干燥。坯料的顆粒組成和礦物組成：坯料的顆粒組成和礦物組成：粗顆粒、瘠粗顆粒、瘠性性料、毛細管粗、擴散料、毛細管粗、擴散阻力阻力小，有利于小，有利于水分的擴散。水分的擴散。生坯的溫度以及內(nèi)外濕度差：溫度高，水分粘度小、表面張力小生坯的溫度以及內(nèi)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。有利于擴散。濕度差大，濕擴散速度快。內(nèi)擴散形式內(nèi)擴散形式熱濕傳導：熱濕傳導：溫度差引起的水分沿溫度梯度方向擴散。熱端溫度差引起的水分沿溫度梯度方向擴散。熱端冷端冷端 濕傳導：濕傳導：濕度差引起的水分沿濕度方向的

10、擴散。濕端濕度差引起的水分沿濕度方向的擴散。濕端干端干端14 l影響外擴散的因素 表面水分汽化，向介質(zhì)擴散。（表面水蒸氣分壓與介質(zhì)分壓差）表面水分汽化，向介質(zhì)擴散。（表面水蒸氣分壓與介質(zhì)分壓差） 相關(guān)因素：干燥介質(zhì)、生坯的溫度、干燥介質(zhì)的流速、方向。相關(guān)因素：干燥介質(zhì)、生坯的溫度、干燥介質(zhì)的流速、方向。l其它因素干燥方式干燥方式坯體厚度和形狀坯體厚度和形狀 干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及坯體放置位置是否合理。干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及坯體放置位置是否合理。15 p干燥介質(zhì)參數(shù)的確定l介質(zhì)溫度坯體的大小、形狀、厚度、組成、含水率坯體的大小、形狀、厚度、組成、含水率 大件、復雜坯體大件、復雜坯體 低溫高濕低溫高濕高溫

11、低濕（臨界點）；高溫低濕（臨界點）； 小件、簡單坯體小件、簡單坯體 高溫低濕干燥。高溫低濕干燥。 帶石膏模干燥時帶石膏模干燥時 溫度不大于溫度不大于7070，否則模型強度降低。，否則模型強度降低。熱能的充分利用和設(shè)備的因素熱能的充分利用和設(shè)備的因素 介質(zhì)溫度太高，熱效率低，傳熱設(shè)備使用壽命降低。介質(zhì)溫度太高，熱效率低，傳熱設(shè)備使用壽命降低。16 l介質(zhì)濕度濕度太低，干燥太快，容易產(chǎn)生變形和開裂。濕度太低，干燥太快，容易產(chǎn)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。例如：大件的衛(wèi)生瓷坯體，通常采用分段干燥方法。l介質(zhì)流速和流量提高提高介質(zhì)的流速和流量可以提高干燥速度。注意防止變形

12、、開裂。介質(zhì)的流速和流量可以提高干燥速度。注意防止變形、開裂。17 配料量計算坯料的制備通?？煞譃槌馗稍韬图訜岣稍飪煞N。p常溫干燥：又稱為陰干或風干。干燥效率低。p加熱干燥：通過通電的方式使坯體干燥。干燥效率高。l熱空氣干燥：對流干燥氣體。對流干燥氣體。l電熱干燥：坯體通電的內(nèi)熱式干燥。坯體通電的內(nèi)熱式干燥。l輻射干燥：不需干燥介質(zhì)，通過輻射電磁波進行干燥。可分為不需干燥介質(zhì)，通過輻射電磁波進行干燥?？煞譃椋焊哳l干燥高頻干燥、紅外干燥紅外干燥、微波干燥微波干燥等。等。18 l熱空氣干燥：包括包括室室式干燥式干燥、隧道式干燥隧道式干燥、噴霧干燥噴霧干燥、鏈式干燥鏈式干燥及及熱泵熱泵干燥干燥。室

13、式干燥（室式烘房室式干燥（室式烘房） 分類：固定坯架式、活動坯車式；或暖氣式、熱風式、溫度分類：固定坯架式、活動坯車式；或暖氣式、熱風式、溫度濕度可調(diào)式。濕度可調(diào)式。 特點：設(shè)備簡單，造價低廉，熱效率低，干燥周期長。特點：設(shè)備簡單，造價低廉，熱效率低，干燥周期長。19 隧道式隧道式干燥：干燥：工廠工廠通常采用窯爐尾氣對坯體進行干燥。通常采用窯爐尾氣對坯體進行干燥。20 鏈式干燥鏈式干燥 常利用隧道窯余熱與成形機、自動脫模機、修坯機配套形成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(yīng)中、小件產(chǎn)品，熱效率高。自動流水線。適應(yīng)中、小件產(chǎn)品，熱效率高。 國產(chǎn)鏈式干燥機比較落后。

14、國產(chǎn)鏈式干燥機比較落后。21 輥道傳送式輥道傳送式干燥干燥 近年來發(fā)展起來的一種與輥道窯一體（下層）的干燥方式。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。熱源：輥道窯余熱或熱風機供熱。 特點：熱效率高，干燥質(zhì)量好，干燥后可直接入窯燒成。特點：熱效率高，干燥質(zhì)量好，干燥后可直接入窯燒成。噴霧干燥噴霧干燥泥漿含水率：泥漿含水率：30305050 造霧方式：壓力式、氣流式造霧方式：壓力式、氣流式 熱空氣溫度：熱空氣溫度：400400600 600 流體流動方式：逆流、順流式流體流動方式：逆流、順流式特點：工藝簡單，生產(chǎn)效率特點：工藝簡單，生產(chǎn)效率高高、產(chǎn)量、

15、產(chǎn)量大，大， 顆粒流動性好，顆粒流動性好，坯坯體、強體、強 度高，致密度高度高，致密度高 。 22 l電熱干燥原理原理& &特點特點 將濕坯體作為電阻并聯(lián)于電路中，用焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱量使將濕坯體作為電阻并聯(lián)于電路中，用焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱量使其水分蒸發(fā)而干燥。其水分蒸發(fā)而干燥。 通常以錫箔或銅絲布作為引電極，用泥漿或樹脂粘貼在坯體通常以錫箔或銅絲布作為引電極，用泥漿或樹脂粘貼在坯體的兩端，然后通以電流。的兩端，然后通以電流。 隨著坯體的干燥，需隨逐漸增大電壓。一般干燥初期電壓為隨著坯體的干燥，需隨逐漸增大電壓。一般干燥初期電壓為3040V3040V即可，到干燥后期增至即可，到干燥后

16、期增至 220V220V。 干燥時坯體整個斷面同時加熱，但表面由于水分蒸發(fā)及熱量干燥時坯體整個斷面同時加熱，但表面由于水分蒸發(fā)及熱量散失，使表面的水分濃度和溫度均低于坯體中心，因而使散失，使表面的水分濃度和溫度均低于坯體中心，因而使，從而提高了最大安全干燥速度。，從而提高了最大安全干燥速度。 干燥形狀復雜的大型坯體時，安裝電極較困難，且后期當坯干燥形狀復雜的大型坯體時，安裝電極較困難，且后期當坯體含水量低于體含水量低于6% 6% 時，能耗增大。時，能耗增大。23 l輻射干燥原理原理& &特點特點 坯體中的水分選擇性吸收特定波長的電磁波，產(chǎn)生熱效應(yīng)，坯體中的水分選擇性吸收特定波長

17、的電磁波，產(chǎn)生熱效應(yīng)，排除水分。排除水分。 設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)自動化，干燥速度快，質(zhì)量好。設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)自動化，干燥速度快，質(zhì)量好。 包括：高頻干燥、微波干燥、紅外干燥。包括：高頻干燥、微波干燥、紅外干燥。紅外干燥紅外干燥 原理：利用坯體吸收紅外線產(chǎn)生熱量進行干燥。因此該方法原理：利用坯體吸收紅外線產(chǎn)生熱量進行干燥。因此該方法僅對紅外線敏感的物質(zhì)有效。僅對紅外線敏感的物質(zhì)有效。 根據(jù)水分子對紅外線的吸收特性，通常選擇的干燥波長為根據(jù)水分子對紅外線的吸收特性，通常選擇的干燥波長為2.52.515um15um的遠紅外線。的遠紅外線。 特點：干燥速度快，效率高。節(jié)約能源，單位坯體能耗是近特點：干

18、燥速度快，效率高。節(jié)約能源，單位坯體能耗是近紅外的紅外的1/21/2，熱空氣干燥的，熱空氣干燥的1/31/3。24 高頻高頻干燥干燥 原理：原理：將待干燥的濕坯體置于高頻電場中，因電磁場的高頻將待干燥的濕坯體置于高頻電場中，因電磁場的高頻振蕩，使坯體中的分子、電子等發(fā)生非同步的振蕩，產(chǎn)生熱振蕩，使坯體中的分子、電子等發(fā)生非同步的振蕩，產(chǎn)生熱效應(yīng)，使水分蒸發(fā)而干燥。效應(yīng)，使水分蒸發(fā)而干燥。 坯體含水分越多或電場頻率越高，介電損耗越大，熱效應(yīng)亦坯體含水分越多或電場頻率越高，介電損耗越大，熱效應(yīng)亦越大，干燥速度相對也越快。越大，干燥速度相對也越快。 特點：特點：高頻電干燥使坯體內(nèi)部與表面的高頻電干燥

19、使坯體內(nèi)部與表面的熱、濕傳導方向一致，熱、濕傳導方向一致，提提高了最大安全干燥速度。它不需要電極，可用于干燥形狀復高了最大安全干燥速度。它不需要電極，可用于干燥形狀復雜的大型制品；但設(shè)備復雜，電能消耗大，且制品最終水分雜的大型制品；但設(shè)備復雜，電能消耗大，且制品最終水分不夠均勻。不夠均勻。25 微波干燥微波干燥 原理：原理：微波輻射坯體內(nèi)強極性水分子，使其運動加劇而轉(zhuǎn)化微波輻射坯體內(nèi)強極性水分子，使其運動加劇而轉(zhuǎn)化為熱能，從而達到干燥坯體的目的。為熱能，從而達到干燥坯體的目的。 為避免對雷達、通信、導航等微波設(shè)備的干擾，對微波加熱為避免對雷達、通信、導航等微波設(shè)備的干擾，對微波加熱干燥，各國都

20、有規(guī)定的專用頻率。目前，主要采用了干燥，各國都有規(guī)定的專用頻率。目前，主要采用了915MHz915MHz和和2450MHz2450MHz兩個頻率。兩個頻率。 特點：特點：相比高頻加熱，微波干相比高頻加熱，微波干燥的頻率高、熱量大、加熱效燥的頻率高、熱量大、加熱效果好。而且穿透深度比紅外干果好。而且穿透深度比紅外干燥深，有利于熱濕傳導，使干燥深，有利于熱濕傳導，使干燥過程快速均勻。但微波干燥燥過程快速均勻。但微波干燥設(shè)備費用高，耗電大，對人體設(shè)備費用高，耗電大，對人體也有輻射的傷害。也有輻射的傷害。26 配料量計算坯料的制備 干燥過程主要依靠干燥介質(zhì)的傳熱和水分子的擴散兩個過程來實現(xiàn)。因此，干燥

21、速度與傳熱速度和擴散速度有關(guān)。l介質(zhì)溫度：溫度越高，介質(zhì)與坯體的溫差越大，干燥速度就越大。工溫度越高，介質(zhì)與坯體的溫差越大，干燥速度就越大。工廠通常使用高溫尾氣直接干燥，可獲得良好的傳熱效果。廠通常使用高溫尾氣直接干燥，可獲得良好的傳熱效果。l介質(zhì)相對濕度：相對濕度越低，水分相對濕度越低，水分汽化也就越快，干燥速度就越大。汽化也就越快，干燥速度就越大。如采用高溫尾氣干燥，則應(yīng)增大排如采用高溫尾氣干燥，則應(yīng)增大排風量以及時排除由于干燥后濕度增風量以及時排除由于干燥后濕度增大的干燥介質(zhì)。大的干燥介質(zhì)。27 l介質(zhì)流速：流速越高，一方面對流傳熱量越大；另一方面，則可減薄流速越高，一方面對流傳熱量越大

22、；另一方面，則可減薄坯體表面層流底層厚度（它是傳熱和蒸汽擴散的主要阻力），對傳坯體表面層流底層厚度（它是傳熱和蒸汽擴散的主要阻力），對傳熱和傳質(zhì)都有好處，增加干燥速度。但是流速過大，流體阻力會增熱和傳質(zhì)都有好處，增加干燥速度。但是流速過大，流體阻力會增加，從而加大能量消耗。加，從而加大能量消耗。l介質(zhì)與坯體的接觸面：接觸面越大，則干燥速度越高。接觸面越大，則干燥速度越高。l坯體性質(zhì)與結(jié)構(gòu)：坯體結(jié)合水越多，干燥時間越長。結(jié)構(gòu)疏松的坯體坯體結(jié)合水越多，干燥時間越長。結(jié)構(gòu)疏松的坯體易干燥。易干燥。l坯體含水率：坯體臨界水分太高或最終水分（干燥要求）過低，都會坯體臨界水分太高或最終水分（干燥要求）過低

23、，都會延長降速階段的時間，使總的干燥時間增長。延長降速階段的時間，使總的干燥時間增長。l干燥設(shè)備構(gòu)造：合理的尺寸、結(jié)構(gòu)，良好的密封和操作情況，以及適合理的尺寸、結(jié)構(gòu)，良好的密封和操作情況，以及適當提高回轉(zhuǎn)烘干機的轉(zhuǎn)速，有利于提高干燥速度、短干燥時間。當提高回轉(zhuǎn)烘干機的轉(zhuǎn)速，有利于提高干燥速度、短干燥時間。28 配料量計算坯料的制備 坯體干燥過程常出現(xiàn)變形和開裂缺陷。產(chǎn)生的原因是多方面的，但就其本質(zhì)來講，都是來自不均勻收縮所引起的應(yīng)力作用。l配方設(shè)計和坯料制備的原因 坯料配方中塑性粘土太多、太少。坯料配方中塑性粘土太多、太少。 坯料細度太粗、太細。坯料細度太粗、太細。 坯料含水率太高，組分分布不均勻。坯料含水率太高，組分分布不均勻。 練泥和成形過程造成顆粒的定向排列從而導致不均勻應(yīng)力。練泥和成形過程造成顆粒的定向排列從而導致不均勻應(yīng)力。29 l成形過程的原因 成形時泥料受力不均勻，造成致密度不一致，收縮不均勻。成形時泥料受力不均勻，造成致密度不一致，收縮不均勻。 模型吸水能力不均勻，造成不均勻收縮。模型吸水能力不均勻，造成不均勻收縮。 l干燥過程的原因 干燥制度不干燥制度不合理。溫度合理。溫度、濕度、流速和方向控制不當。干燥太快；、濕度、流速和方向控制不當。干燥太快；介質(zhì)濕度太大引起水分冷凝于坯體上。介質(zhì)濕度太大引起水分冷凝于坯體上