|
|
Основное назначение сушки сырца —
снижение его влажности, приобретение им прочности, достаточной для
транспортирования в печь и последующего бездефектного обжига при минимально
возможных затратах топлива и времени. Сырец, отформованный из пластичных масс
с влажностью 18—26 % (в ряде случаев 14— 16 % при использовании жестких
масс), высушивают до остаточной влажности 6—10 %, близкой к равновесной
влажности. Чем пластичнее и дисперснее глина, тем выше ее гигроскопичность и
равновесная влажность при прочих равных условиях. Пересушка сырца
неэкономична; пересушенные изделия при перекладке их на обжиговые вагонетки
вновь поглощают влагу из воздуха до равновесия с упругостью пара воздуха. При
этом может произойти снижение прочности изделия из-за адсорбционного
расклинивания частиц глины молекулами воды.
Сырец полусухого прессования с влажностью после формования
8—12 % обычно сушат до 1 %-ной влажности (плитки) и до 4—6 %-ной влажности
(кирпич). Сушку сырца полусухого прессования в ряде случаев совмещают с
процессом обжига их в печи. В тех случаях, когда изделие глазуруют по
необожженному черепку, его сушат до остаточной влажности 0,2—1 %. Наиболее
сложен и длителен процесс сушки сырца сложной конфигурации, получаемого из
шликерной массы литьем в гипсовые формы (санитарно-техническая керамика).
Сушка представляет собой сложный теплофизический процесс,
связанный с тепло- и массобменом между высушиваемым сырцом и окружающей
средой. В процессе сушки происходит перемещение влаги внутри материала от
центральных слоев к поверхности материала ^внутренняя диффузия) и испарение
влаги с поверхности материала во внешнюю среду (внешняя диффузия).
Интенсивность внутренней диффузии тем выше, чем больше градиент влажности,
температуры и давления на поверхности и в центре изделия. Если температура
материала в центре превышает температуру его поверхностных слоев (например, при
сушке пароувлаж- ненного кирпича), то градиент температуры способствует
процессу сушки, в противном случае он притормаживает продвижение влаги нз
внутренних слоев к наружным. Градиент давления возникает в материале при
перемешивании «зеркала испарения» влаги во внутренние слои, где создается
избыточное давление водяных паров.
Интенсивность внешней диффузии тем выше, чем выше
температура, скорость и ниже влажность теплоносителя. Несоответствие между
внутренней и внешней диффузиями с опережением последней обусловливает перепад
влагосодержания в изделии и соответствующий перепад усадочных деформаций:
поверхностные слои высушиваются быстрее и имеют большую усадку, чем
внутренние. Это приводит к возникновению в период сушки растягивающих
напряжений в поверхностных слоях и сжимающих напряжений во внутренних и, в
случае превышения предела прочности материала, — к появлению сушильных трещин
в поверхностных слоях.
Усадочные деформации прекращаются, когда влажность массы
снизится до критической, которая для пластичных глин составляет 10—20%, для
каолинов — 25—30 %, при этом твердые частицы материала, перемещающиеся в
процессе сушки под влиянием капиллярных сил, входят в соприкосновение между
собой и дальнейшее их перемещение практически прекращается. Для кирпича пластического
формования усадочные деформации незначительны при влажности 15—16 % и
полностью прекращаются при влажности 10—12 %•
По достижении критической влажности начинается второй
период сушки — период падающей скорости. В этот период во внутренних слоях
вследствие продолжающегося процесса их сушки и появления «недопущен- ной»
усадки возникают растягивающие напряжения, которые могут привести к появлению
трещин внутри изделия. Второй период менее опасен в отношении образования
трещин; его можно интенсифицировать, изменяя параметры теплоносителя.
Трещиностойкость высушиваемых изделий зависит от свойств
материала и от режимных факторов. Повысить трещиностойкость изделий при сушке
можно, увеличивая прочность и растяжимость сырца введением опилок,
высокопластичных глин, добавок гипса и ПАВ; вакуумированием глины, повышая
коэффициент влаго- проводности материала отощением массы и введением ПАВ;
понижая усадку массы добавкой отощителей; увеличивая термодиффузию паровым
увлажнением и прогревом глины, что приводит к повышению общей интенсивности
внутренней диффузии; понижая коэффициент влагоотдачи орошением мундштука
пресса влаго- задерживающими составами и применяя накатку сырца с уплотнением
поверхностных слоев, что приводит к уменьшению интенсивности внешней диффузии;
повышая парциальное давление водяных паров теплоносителя его циркуляцией.
Сушку керамических изделий производят в камерных сушилках
периодического действия или в туннельных сушилках непрерывного действия. В
качестве теплоносителя при сушке изделий грубой строительной керамики
используют дымовые газы обжигательных печей, а также специальных топок. При
сушке изделий тонкой керамики применяют горячий воздух, нагреваемый в
калориферах. Современные камерные сушилки оборудованы выносными или
встроенными в стены камер лопастными реверсивными вентиляторами для создания
интенсивной циркуляции теплоносителя внутри камер. С целью повышения
равномерности сушки применяют подачу теплоносителя в сушилку с помощью
«ротамик- серов», устанавливаемых на пол внутри туннеля или камеры.
Ротамиксер представляет собой медленно вращающийся конусообразный
металлический кожух со щелями по образующей, соединенный через дроссель с
нагнетающим вентилятором. Подача теплоносителя через ротамиксер обеспечивает
интенсивную циркуляцию его в сушилке и повышает равномерность сушильного
процесса, способствуя тем самым сокращению сроков сушки и повышению качества
изделий.
Для производства керамических плиток различных видов
вместо полочных конвейерных и туннельных сушилок с сушкой плиток в капселях в
настоящее время применяют конвейерные радиационные и радиационно-
конвективные сушилки с однорядной сушкой на роликовых, сетчатых или цепных
конвейерах, позволяющие сократить срок сушки с 8—24 ч до 7—9 мин для
облицовочных плиток и 30—50 мин для фасадных плиток и плиток для полов.
Применение таких сушилок в комплексе с шликерным способом подготовки массы,
получением порошка в башенных распылительных сушилках и однорядным обжигом в
щелевых печах позволило создать поточно-автоматизированные конвейерные линии
для изготовления плиток с различными источниками теплоснабжения и различной
производительностью. Используются также однорядные щелевые сушилки с
роликовыми конвейерами для изделий стеновой керамики.
|