温湿度在陶瓷干燥中的作用



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  干燥是陶瓷生产过程中很重要的一道工序,砖坯经压机压制成型后进入干燥器中干燥,干燥的目的是将砖坯中自由状态的水分全部除去,而化学结合水是不可除去的。另外,还有一部分吸附水与干燥介质的温湿度达到平衡。对于砖坯,压制后坯体含水率在6%~8%之间,干燥后的含水率则在0.1%~0.5%之间。
  坯体在干燥过程中,要经历四个阶段,即升速阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段和平衡阶段。升温阶段中坯体的温度迅速升高,而坯体内的水分略有下降;等速干燥阶段中坯体内的水分显著下降,而其温度不变;降速干燥阶段中坯体内的水分缓慢下降,其表面温度略有升高;平衡阶段中坯体内水分与大气平衡水相当,表面温度下降。为保证干燥的顺利完成,必需控制好各阶段环境的温湿度。湿坯在干燥器中是逆着热风流方向移动的。首先接触的是低温高湿气流,先加热坯体,而不排湿,完成升温阶段。然后接触高温低湿的气流,坯体开始排除水分,完成其等速干燥及降速干燥阶段。

  湿度通常用相对湿度来表示,即某个温度下的实际水蒸气分压与该温度下饱和水蒸气分压之比,由此,我们可以看出,湿度是与温度紧密联系在一起的。对于干燥器而言,因为其干燥温度很高,一直以来,就没有任何方法来进行测量,工人们都是凭借其长期生产的经验来判断的,这种经验具有很大的片面性和局限性。多变量公司使用特种传感器,采用双探头的设计方法,成功解决了高温湿度测定的难题。该温湿度测定仪可测量温度高达250℃下干燥器内烟气的温度和湿度。

  干燥制度包括三个部分,即温度制度、湿度制度和速度制度(可从压力制度来体现)。长期以来,由于人们对湿度的重视不够,佛山地区的陶瓷厂多从升降温度这个角度来调节干燥过程。其实,温度在干燥过程中有很大的片面性,同时带来产品其它方面的问题:首先,温度升高后,干燥窑所用的能耗加大,不利于节约能源;其次,温度升高造成窑内的温差加大,这样会形成产品色差及裂纹;最后,温度升高后,进入窑内的热空气量增加,这样,窑内的压力增大,更不利于砖坯水分的排出。华东某陶瓷厂为了加快干燥效率,将其干燥窑内的温度升至550℃,殊不知其干燥速度并没有提高,更糟糕的是,该厂干燥窑出现的问题比以前更多了。多变量公司推出的温湿度测定仪在华东陶瓷厂大量的现场测试中总结出,干燥器内砖坯在升温阶段时,其温度在60~100℃之间,湿度在105以上;干燥阶段中烟气的温度一般在100~180℃之间,相对湿度在7%~10%之间;空窑时,窑内的湿度在3.6%~4.2%之间。即使在拼命节能的某陶瓷厂,现场测试时,在干燥阶段,湿度高达22%(160℃温度下),从湿度的方向可见节能潜力很大,距离100%湿饱和蒸汽还差很远。

  由此可以看出,砖坯干燥过程中,关键不在温度升高到多少,而在于排湿。由于湿气没有及时排出窑外,产品干燥的效率和质量就不能有效地提高。如果窑内湿气可及时地排出,温度无须很高的情况下就可使干燥合理、有效;同时,由于温度不高,窑内温差也不会很大,并易于控制;再次,进入窑内的热空气减少,窑内压力低,更有利于砖坯内部水分的排出。根据以上测量的数据,分析华东及佛山两地的陶瓷厂,我们可以看出,华东地区空窑时窑内的湿度为3%~4%左右,干燥阶段中为7%~10%,而佛山此陶瓷厂干燥阶段竟为22%,是华东陶瓷厂的2~3倍。因此,通过降低湿度的方法来提高干燥质量和效率的空间还很大。

信息来源:中国陶瓷网