陶瓷生产技术及设备

第四章 坯体的干燥陶瓷生产技术及设备源自4.1 干燥机理及干燥过程
一、干燥机理
H2O(l, g)
H2O(g)
内 扩 散
坯体
外
扩
散
热
风
Heat
热扩散——因温度差（温度梯度）的存在而引起的水分扩散。
湿扩散——因水分浓度差（水分浓度梯度）的存在而引起的 水分扩散。 陶瓷生产技术及设备
二、干燥过程
通常划分为四个阶段：升温阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、 平衡阶段。
建筑陶瓷干燥 10~15 min 即可从含水率 7% 降到 1%。
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链式干燥器
4.3 干燥方法与设备
二、电干燥
1. 工频电干燥——将湿坯体作为电阻并联于工频电路中， 通过工频电流进行干燥。
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● 一般大型电瓷生坯 阴干需10~15天，工 频电干燥仅需 4h左右。
二、电干燥
特点：
（1）均匀快速。微波具有很大的穿透力，能使被加热坯体里外同时 生热；且热、湿扩散方向一致，加热迅速，干燥快。一般日用瓷干 燥仅需几分钟。 （2）加热具有选择性。只有介电损耗高的物质（如湿坯）才会吸收 大量的微波能，从而被加陶热瓷生。产技术及设备
4.3 干燥方法与设备
三、辐射干燥
（一）微波干燥
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4.3 干燥方法与设备
三、辐射干燥
（一）微波干燥 ——系以微波辐射使生坯内的强极性分子，主要是水分子的 运动随着交变电场的变化而加剧，发生摩擦并转化为热能而 使水分蒸发。
可见，微波干燥与高频电干燥的原理是相同的。但微波加热的频率 要比高频加热高 20倍，因此，其干燥效果比高频电干燥更好。
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C
时间，t
4.3 干燥方法及设备
● 干燥方法分类：
热风干燥（对流干燥） 电干燥——工频电干燥、高频电干燥 辐射干燥—— 微波干燥、远红外干燥
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4.3 干燥方法及设备
一、热风干燥（对流干燥）
根据干燥器的结构不同，对流式干燥器有：室式、隧道式、 链式、推板式干燥器等几种形式。
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1. 工频电干燥
特点：
（1）干燥均匀性好，即使
初始含水率相差较大的坯体
一起干燥也如此。
（2）坯体整个体积同时加
热，热扩散和湿扩散方向一
致，故干燥速度较快，单位
热耗较小。
电
（3）适用于含水率较高的
耗
, Kw /h.kg
大件厚壁制品坯体的干燥。
当干燥后期坯体的含水率低
于 5%时，电能消耗剧增。
（4）随着干燥过程的进行，
热风预热坯体。
S
Ⅰ
Ⅱ
①
A② ③
D
Ⅲ
B E
3. 严格控制等速干燥阶段的热风温度、 湿度及流速，确保坯体各部位的干燥速 度（干燥收缩）比较均匀一致。
0 ①——坯体含水率
②——干燥速度 ③——坯体表面温度
4. 在降速干燥阶段适当提高干燥速度，
即在干燥后期使坯体接触高温、低湿的热风。
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Ⅳ
F
K 平衡水分
含坯
水体
率的
、 干 燥 速 度
表 面 温 度 、
S
Ⅰ
Ⅱ
①
A② ③
D
Ⅲ
B E
0 ①——坯体含水率
②——干燥速度 陶瓷生产技术及设备 ③——坯体表面温度
Ⅳ
F
K 平衡水分
C
时间，t
● 坯体的干燥 收缩主要发生在 等速干燥阶段； 降速干燥阶段不 产生干燥收缩。
4.2 干燥制度的制定
一、影响坯体干燥速度的因素
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4.3 干燥方法与设备
三、辐射干燥
（二）远红外干燥
水分子也是红外敏感物质。当入射的红外线频率与含水物质的固有 振动频率一致时，就会大量吸收红外线，从而改变和加剧其极性分 子的振动与偶极矩的转动，使物体温度升高。 远红外干燥就是利用远红外辐射器发出的远红外线为湿坯体所吸收， 直接转变为热能而使生坯干燥的方法。 水分在远红外区域有很宽的吸收带，因此远红外的干燥效果要比近红 外干燥好的多。
就热风干燥而言，影响坯体干燥速度的因素有： 1. 坯体的干燥敏感性——坯体在干燥过程中产生裂纹或变形的 可能性。 2. 坯体的形状、大小及厚薄。 3. 干燥强度——干燥介质（热风）的温度、湿度、流速及流量。 4. 坯体的受热面积（与热风接触面积）。 5. 干燥平衡水分的高低。 6. 干燥器的结构与热工性能。
须逐渐增大电压，以保持电
流值基本不变。
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5
15 含水率（%）
二、电干燥
2. 高频电干燥
——将生坯置于高频电场中，由于电磁波的高频振荡，致使坯体 中的水分子也发生剧烈振动和相互碰撞，从而发热使水分蒸发。 特点：与工频电类似。但坯体温度上升快，易造成水分迅速蒸发 而致坯体产生裂纹。另外，高频电干燥器造价高、电耗大（2.5~ 3.0 kW/h·kg水），目前应用很少。
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4.2 干燥制度的制定
二、影响坯体干燥质量的因素
● 坯体干燥质量的衡量标准：各部位干燥比较均匀，平衡水分 （干燥残余水分）达到要求，无变形或开裂现象。 ● 影响因素：
1. 坯体的干燥敏感性——决定于配方组成。 2. 坯体的初始含水率及其水分的分布均匀性。 3. 坯体成型密度的均匀性。 4. 干燥制度的合理性，以及干燥过程的控制质量。
特点：
（3）热效率高。热量产生于坯体内部，在周围环境中损失很少，热 效率可高达 80%。 （4）设备体积小，便于自控。
（二）远红外干燥
微波是介于高频与远红外线直接的电磁波。其波长 1~1000 mm； 频率 300~300 000MHz。 远红外是介于微波和可见光之间的电磁波，波长 0.75~1000μm, 其中0.75~2.5μm 为近红外，2.5~1000μm 为远红外，而实际应用 区域为 2.5~15μm。
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4.2 干燥制度的制定
三、干燥制度的制定原则
● 干燥制度通常用干燥介质的温
度、湿度、流速等参数来表征。
含坯 水体
率的
● 干燥制度的制定原则：
1. 应充分考虑坯体的配方特点、形状、 大小、厚薄，以及干燥器的性能等因素。
、 干 燥 速 度
表 面 温 度 、
2. 初始阶段应用低温、高湿、低速的
4.3 干燥方法与设备
一、热风干燥（对流干燥）
干燥介质流动方向
制品前进方向
多陶通瓷生道产隧技术道及设式备 干燥器
4.3 干燥方法与设备
一、热风干燥（对流干燥）
日用瓷坯体带模干燥 5~10 min 可脱模，脱 模后的白坯干燥时间 控制在 10~30 min。
链式陶瓷干生产燥技术器及设备
一、热风干燥（对流干燥）