3.1干燥工藝第三章干燥與排塑工藝3.2排塑工藝內容水與坯的結合形式、干燥過程。干燥制度、缺陷分析等。排塑目的、原理、方法等。要求重點掌握坯體干燥過程及產生缺陷的分析。要求掌握排塑目的、原理和方法。3.1干燥工藝第三章干燥與排塑工藝3.2排塑工藝定義借助熱能使坯料中的水分汽化，并由干燥介質將水分帶走的過程。目的坯體經干燥后強度得到提高，有利于搬運、裝窯和燒成；加速有機物的揮發，避免燒成過程中產生的不利（還原）氣氛；防止燒成初期因坯體水分大量的排出而造成廢品率過高。坯體經干燥后留有2％左右的殘余水分即可。過分干燥的坯體邊角會有松脆現象，搬運時容易產生廢品，同時也不經濟。但對燒成大型磚坯有時要求殘余水分達到0.2％以下。3.1.1概述化學結合水包括結構水和結晶水。參與物質結構，與物料的結合有準確的數量關系。結合形式最牢固，排除時必須有較高能量，不屬干燥內容。如：Al2O3?2SiO2?2H2O吸附水物質表面的原子有不飽和鍵，它與水分子間產生引力，從而出現潤濕于表面的吸附水層。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。3.1.2水與坯料的結合形式機械結合水又稱自由水，分布在物質固體顆粒之間。包括潤濕水、空隙水及毛細管水。它與物料呈機械混合狀態，結合的牢固性最弱，在干燥過程中首先被排除。干燥過程只須排除自由水。機械結合水排除后，物料顆粒相互靠攏，體積收縮，因此這部分水又稱為收縮水。干燥初期干燥速率不宜過大，否則會產生較大的收縮應力而導致變形開裂。干燥過程干燥過程中既有熱交換，又有質交換，可以將其分為三個既同時進行又相互聯系的過程。傳熱過程：干燥介質的熱量以對流方式傳給坯體表面，又以傳導方式從表面傳向坯休內部。坯體表面的水分得到熱量而汽化，由液態變為氣態。3.1.3干燥過程&作用內擴散水膜溫度梯度濕度梯度外擴散傳熱內擴散過程：由于濕坯體表面水分蒸發，使其內部產生濕度梯度，促使水分由濃度較高的內層向濃度較低的外層擴散，稱濕傳導。外擴散過程：坯體表面產生的水蒸汽，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中移動。內擴散水膜溫度梯度濕度梯度外擴散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，水分的內擴散過程一般包括濕傳導和熱濕傳導的共同作用。干燥階段：物料的干燥過程是由內擴散和外擴散組成并伴隨有傳熱的傳質過程，可分為四個階段：加熱階段：由于干燥介質傳給坯體的熱量大于水分蒸發所需要的熱量，坯體表面溫度不斷升高，水分蒸發量隨之增大。到Ａ點時，傳給坯體的熱量等于水分蒸發所需要的熱量，坯體表面溫度停止升高，并等于干燥介質的濕球溫度。在這一階段總的時間很短，排除的水分量不多。等速階段：該階段主要是排除物料中的非結合水，并產生收縮現象，必須嚴格控制此階段的干燥速度；坯體內部的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。此階段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控制階段。到達Ｋ點坯體表面不再有連續的自由水膜，此時坯體表面的水為吸附水，而內部仍為自由水。降速階段：由等速干燥階段轉入降速干燥階段的轉折點K，稱為臨界點。此后坯體表面開始產生干涸現象，干燥速度開始下降。隨著坯體表面水分的逐漸減少，蒸發所需的熱量也逐漸減少，坯體表面溫度不斷升高，干燥速率下降直到為零，干燥過程結束。此階段內擴散速率小于外擴散速率，表面水蒸發速率受內擴散速率限制，因此稱為內擴散控制階段。該階段為吸附水排除階段，干燥過程不再產生收縮，僅增加制品的孔隙。含水量多的坯體，具有完整的干燥過程曲線，而含水量少的坯體，等速干燥階段不明顯。影響干燥速度的因素影響內擴散的因素熱濕傳導方向與濕傳導方向一致性。微波干燥、遠紅外干燥。坯料的顆粒組成和礦物組成：粗顆粒、瘠性料、毛細管粗、擴散阻力小，有利于水分的擴散。生坯的溫度以及內外濕度差：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。3.1.4干燥制度的確定內擴散形式熱濕傳導：溫度差引起的水分沿溫度梯度方向擴散。熱端→冷端

濕傳導：濕度差引起的水分沿濕度方向的擴散。濕端→干端影響外擴散的因素表面水分汽化，向介質擴散。（表面水蒸氣分壓與介質分壓差）相關因素：干燥介質、生坯的溫度、干燥介質的流速、方向。其它因素干燥方式坯體厚度和形狀干燥設備的結構以及坯體放置位置是否合理。干燥介質參數的確定介質溫度坯體的大小、形狀、厚度、組成、含水率大件、復雜坯體低溫高濕高溫低濕（臨界點）；小件、簡單坯體高溫低濕干燥。帶石膏模干燥時溫度不大于70℃，否則模型強度降低。熱能的充分利用和設備的因素介質溫度太高，熱效率低，傳熱設備使用壽命降低。介質濕度濕度太低，干燥太快，容易產生變形和開裂。例如：大件的衛生瓷坯體，通常采用分段干燥方法。介質流速和流量提高介質的流速和流量可以提高干燥速度。注意防止變形、開裂。通?？煞譃槌馗稍韬图訜岣稍飪煞N。常溫干燥：又稱為陰干或風干。干燥效率低。加熱干燥：通過通電的方式使坯體干燥。干燥效率高。熱空氣干燥：對流干燥氣體。電熱干燥：坯體通電的內熱式干燥。輻射干燥：不需干燥介質，通過輻射電磁波進行干燥。可分為：高頻干燥、紅外干燥、微波干燥等。3.1.5干燥方法熱空氣干燥：包括室式干燥、隧道式干燥、噴霧干燥、鏈式干燥及熱泵干燥。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、溫度濕度可調式。特點：設備簡單，造價低廉，熱效率低，干燥周期長。隧道式干燥：工廠通常采用窯爐尾氣對坯體進行干燥。鏈式干燥常利用隧道窯余熱與成形機、自動脫模機、修坯機配套形成自動流水線。適應中、小件產品，熱效率高。國產鏈式干燥機比較落后。輥道傳送式干燥近年來發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。特點：熱效率高，干燥質量好，干燥后可直接入窯燒成。噴霧干燥泥漿含水率：30％～50％造霧方式：壓力式、氣流式熱空氣溫度：400～600℃流體流動方式：逆流、順流式特點：工藝簡單，生產效率高、產量大，顆粒流動性好，坯體、強度高，致密度高。電熱干燥原理&特點將濕坯體作為電阻并聯于電路中，用焦耳效應產生的熱量使其水分蒸發而干燥。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30~40V即可，到干燥后期增至220V。干燥時坯體整個斷面同時加熱，但表面由于水分蒸發及熱量散失，使表面的水分濃度和溫度均低于坯體中心，因而使熱、濕傳導具有一致的方向，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，且后期當坯體含水量低于6%時，能耗增大。輻射干燥原理&特點坯體中的水分選擇性吸收特定波長的電磁波，產生熱效應，排除水分。設備簡單，易于實現自動化，干燥速度快，質量好。包括：高頻干燥、微波干燥、紅外干燥。紅外干燥原理：利用坯體吸收紅外線產生熱量進行干燥。因此該方法僅對紅外線敏感的物質有效。根據水分子對紅外線的吸收特性，通常選擇的干燥波長為2.5～15um的遠紅外線。特點：干燥速度快，效率高。節約能源，單位坯體能耗是近紅外的1/2，熱空氣干燥的1/3。高頻干燥原理：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、電子等發生非同步的振蕩，產生熱效應，使水分蒸發而干燥。坯體含水分越多或電場頻率越高，介電損耗越大，熱效應亦越大，干燥速度相對也越快。特點：高頻電干燥使坯體內部與表面的熱、濕傳導方向一致，提高了最大安全干燥速度。它不需要電極，可用于干燥形狀復雜的大型制品；但設備復雜，電能消耗大，且制品最終水分不夠均勻。微波干燥原理：微波輻射坯體內強極性水分子，使其運動加劇而轉化為熱能，從而達到干燥坯體的目的。為避免對雷達、通信、導航等微波設備的干擾，對微波加熱干燥，各國都有規定的專用頻率。目前，主要采用了915MHz和2450MHz兩個頻率。特點：相比高頻加熱，微波干燥的頻率高、熱量大、加熱效果好。而且穿透深度比紅外干燥深，有利于熱濕傳導，使干燥過程快速均勻。但微波干燥設備費用高，耗電大，對人體也有輻射的傷害。

干燥過程主要依靠干燥介質的傳熱和水分子的擴散兩個過程來實現。因此，干燥速度與傳熱速度和擴散速度有關。介質溫度：溫度越高，介質與坯體的溫差越大，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。3.1.6干燥速度介質相對濕度：相對濕度越低，水分汽化也就越快，干燥速度就越大。如采用高溫尾氣干燥，則應增大排風量以及時排除由于干燥后濕度增大的干燥介質。介質流速：流速越高，一方面對流傳熱量越大；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），對傳熱和傳質都有好處，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。介質與坯體的接觸面：接觸面越大，則干燥速度越高。坯體性質與結構：坯體結合水越多，干燥時間越長。結構疏松的坯體易干燥。坯體含水率：坯體臨界水分太高或最終水分（干燥要求）過低，都會延長降速階段的時間，使總的干燥時間增長。干燥設備構造：合理的尺寸、結構，良好的密封和操作情況，以及適當提高回轉烘干機的轉速，有利于提高干燥速度、短干燥時間。

坯體干燥過程常出現變形和開裂缺陷。產生的原因是多方面的，但就其本質來講，都是來自不均勻收縮所引起的應力作用。配方設計和坯料制備的原因坯料配方中塑性粘土太多、太少。坯料細度太粗、太細。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力。3.1.7干燥缺陷分析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。模型吸水能力不均勻，造成不均勻收縮。干燥過程的原因干燥制度不合理。溫度、濕度、流速和方向控制不當。干燥太快；介質濕度太大引起水分冷凝于坯體上。坯體放置不平衡或放置方法不當局部收縮阻力太大。器型設計不合理結構復雜、薄厚不均勻。3.1干燥工藝第三章干燥與排塑工藝3.2排塑工藝特種陶瓷成型時，多采用有機塑化劑或粘結劑，如：熱壓鑄成型中的石蠟、軋膜成型中的聚乙烯醇等。排塑目的排除坯體中上述的有機物，為下一步燒成創造條件。使坯體獲得一定機械強度。避免有機物在燒成時的還原作用。排塑過程通常還需要借助吸附劑（埋粉）。作用在于：一方面可以支撐坯體；另一方面可以吸附塑化劑。3.2.1目的&作用熱壓鑄坯體的排塑過程80-100°C，石蠟開始軟化，并向埋粉滲透；100-300°C，坯體內部石蠟向外部遷移，滲透至埋粉中。埋粉中的石蠟氣化，揮發至窯體中。該階段最為關鍵。300-600°C，坯體中石蠟已被排除99%左右，該階段主要作用是埋粉中殘余石蠟繼續揮發。600-1100°C，坯體中出現液相，具有一定強度。3.2.2物理&化學變化升溫速率&保溫時間坯體外形&尺寸形狀越復雜，器壁越厚，排塑越困難。塑化劑成分和用量用量越多，排塑越困難。埋粉性質不同埋粉，其排塑難易