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墙地砖坯体干燥技术
类别:传统陶瓷—窑炉与烧成—窑炉   浏览人数:2798   发布时间:2011-4-2
 
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蔡飞虎 冯国娟

(佛山市格林陶瓷技术开发有限公司广东佛山528000)

  在墙地砖生产过程中,坯体干燥是非常重要的工序。在辊道窑不断加长,单窑产量不断扩大的今天,坯体干燥工序尤其重要。大多厂家在生产过程中经常遇到坯体干燥开裂的问题,为此作者根据自己的工作经验,简要介绍坯体干燥的基本原理和方法,供各位同仁参考。

  1干燥概念

  1.1干燥定义

  干燥即利用热能使物料中的水分汽化,并将所形成的蒸汽排至外部环境中的过程。墙地砖坯体的干燥,受到外部环境和坯体本身结构的影响。

  1.2陶瓷坯体干燥

  一方面坯体表面汽化,热量从周围环境传至坯体表面,使表面水分蒸发;另一方面,坯体内部同时发生热量传递和水分向外部扩散和迁移的过程。这种表面蒸发和内部扩散同时进行。坯体水分被介质带走,同时降低坯体表面的水分浓度,此时,表面水分浓度和内部水分浓度产生一定的湿度差,内部水分通过毛细管作用扩散至表面,直到坯体中的机械结合水被全部排除。

  2干燥机理

  墙地砖坯体中主要存在三种形式的水:自由水、吸附水和化学结合水。

  1)自由水。自由水是坯体直接与水接触而吸收的水分。它存在于毛细管和固体颗粒之间的空隙中。其脱水温度一般在100左右,也叫机械结合水。特点:与坯体结合松弛,干燥过程中容易排除。结合能为100 J/mol。

  干燥过程主要就是排除自由水。排除过程坯体体积产生收缩,体积收缩量等于排出的自由水的体积体积收缩会产生收缩应力,如干燥制度控制不当,收缩不均,产生收缩应力,易导致坯体变形或开裂。应用于微粉砖干燥。微粉砖的表面层与底层的粉料含水率不同,微粉层的水分为9%~11%,而底层的水分为6%~8%。水分不同,产生的收缩不同,可能会导致变形或开裂。

  2)大气吸附水。由于表面张力作用吸附于坯体表面的水分。结合能为3 000 J/mol。吸附水的温度要高于100变成蒸汽才能排除,又称表面水。

  3)化学结合水。包括离子结合和结晶水,结合牢固,只有化学反应或高温煅烧才能去除。结合能为5000 J/mol。例如:高岭土中的结构水A l2 O 3 SiO2 · 2H 2 O,500以上才能排除。

  在干燥条件稳定的情况下,即干燥介质的温度、湿度、流速等不变的情况下,干燥过程中坯体的温度、水分、干燥速率、坯体体积与时间的关系如图1所示。


图1坯体干燥过程示意图

  3干燥过程

  整个干燥过程可分为:加热阶段、等速阶段、降速阶段和平衡阶段。各个阶段对应的干燥窑操作也各不相同。

  3.1加热阶段

  坯体进入干燥窑,坯体表面被加热升温,坯体表面水分不断蒸发。干燥介质传给坯体的热量远大于表面水分蒸发的热量,表面温度很快升高,直至干燥介质的湿球温度(即湿度计的湿球),即图1中的A点。此时,干燥介质供给坯体的热量与坯体表面水分的蒸发所需之热量平衡,进入下一干燥阶段。本加热阶段时间很短,对应干燥窑的刚入窑一段。对应干燥窑的操作要点如下:

  1)坯体强度很小,宜采用高温高湿的方法,尽快提高坯体的温度,但要严格控制水分蒸发的速度,抽湿不能开得太大。

  2)不主张用低温低湿的操作方法,理论上可以,实际上很难控制。

  3)禁止采用高温低湿的制度。即不能把急冷带风抽送到干燥窑头。一般抽一级烟气到干燥窑窑头。

  4)注意干燥窑顶滴水。

  5)本阶段应在正压下进行。

  3.2等速干燥阶段

  水分由坯体内部迁移到坯体表面的内扩散速度,与表面水分蒸发到周围介质中去的速度相等。此过程的干燥速率主要取决于干燥介质的温度、湿度、流速、表面积以及压力等外部条件,又称之为外部条件控制过程,即表面汽化控制阶段。等速阶段排除的是自由水,坯体开始收缩。坯体的体积收缩与水分的降低成线性关系:

  1)如果收缩是均匀的,坯体不会变形或开裂。

  2)如果坯体表面蒸发过快,过早形成“干面”(结硬皮),使毛细管口径变小,妨碍内部水分外逸,增大坯体内外湿度差,产生收缩应力。如果收缩应力超过坯体强度,会产生变形或开裂。随........

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