SUŠENIE KERAMICKÝCH VÝROBKOV

Sušením keramických výrobkov sa myslí eliminácia vody obsiahnutej v ich surovej hmote. Táto voda je nevyhnutná na tvarovanie, čo umožňuje rozvoj plastickosti keramických pást, ako aj tokových vlastností šmýkačiek (v prípade odlievania).

Sušenie, ako technologická fáza pri výrobe keramických výrobkov, je podmienené týmito faktormi:

prechod keramickej hmoty z plastického stavu do tuhého stavu

potreba zvýšiť mechanickú pevnosť tvarovaných výrobkov, aby bolo možné vykonať transportné a nakladacie operácie pri spaľovaní bez zmeny tvaru.

Odstránenie javu deštrukcie formy v dôsledku náhleho odparenia veľkého množstva vody obsiahnutej v produkte.

Vlhkosť výrobkov, ktoré sa majú sušiť, sa stanoví metódou tvarovania a pohybuje sa medzi 2 a 25%. Rovnovážna vlhkosť, ktorú majú výrobky pri pobyte v prostredí, je 1 - 2%.

Základom sušenia je difúzia ako fyzikálny jav. Difúzia je určená na jednej strane tendenciou vodnej pary z povrchu výrobkov mať rovnaký tlak ako vodná para v životnom prostredí a na druhej strane tendenciou vody a pary vo výrobkoch mať rovnaký tlak ako vodná para z povrchu výrobkov.

Odparovanie vody z povrchu výrobkov sa nazýva vonkajšia difúzia alebo odparovanie. Vonkajšia difúzia vytvára rozdiel vo vlhkosti medzi vonkajšou a vnútornou vrstvou výrobkov, čo generuje pohyb vody z vlhkejšej do suchšej oblasti, teda zvnútra k povrchu, jav nazývaný vnútorná difúzia alebo jednoduchšia difúzia. Vnútorná difúzia prináša nové množstvo vody na povrch výrobku, odkiaľ sa odparuje a prechádza do životného prostredia. Proces pokračuje, kým sa nedosiahne ustálený stav, keď sa tlak pár na povrchu produktu rovná tlaku okolitého vzduchu.

Pohyb vody zvnútra von, respektíve difúzny koeficient, závisí od viskozity vody, ktorá je zase funkciou teploty. Vnútorná difúzia sa preto zvyšuje s teplotou keramických výrobkov.

Na urýchlenie sušenia sa v keramike praktizuje zahrievacia technika. Teplo potrebné na odparenie vlhkosti sa privádza pomocou sušiaceho prostriedku (vzduch alebo ohriate plyny).

Parametre sušiaceho prostriedku sú:

Posledný parameter (rýchlosť pohybu) má pre proces sušenia osobitný význam, pretože čím vyššia je rýchlosť pohybu sušiaceho prostriedku cirkulujúceho medzi výrobkami, tým rýchlejšie sa voda odparená z povrchu výrobkov vzďaľuje od pracovného priestoru a odparovanie je rýchlejšie.

Keramické hmoty, ktoré majú vo svojom zložení ílovité materiály, obsahujú vodu v nasledujúcich formách:

kapilárna voda (pórovitosť)

2. Javy, ktoré sa vyskytujú počas sušenia .

Sušením keramických hmôt sa vytvárajú dva efekty:

zvýšenie mechanickej pevnosti

Zvyšovanie mechanických odporov výrobkov nastáva, keď je vylúčená voda. Príčin je veľa: koncentrácia a dehydratácia koloidných látok, ktoré pri vytvrdzovaní pôsobia cementačne, sily elektrostatickej príťažlivosti a sily typu Van der Waals, ktoré sa zväčšujú, čím bližšie sú častice.

Odolnosť za sucha závisí od mineralogickej povahy ílového materiálu (vyššia na íloch ako na kaolínoch), od tvaru a veľkosti častíc (zväčšenie jemných rozmerov vedie k zvýšeniu odolnosti za sucha), od procesu tvarovania. Tieto faktory priamo ovplyvňujú kompaktnosť výrobkov. Čím vyššia je kompaktnosť, tým tuhšia a pevnejšia sa sieť vytvorila po vysušení.

Odolnosť proti suchu je možné zvýšiť pridaním látok, ako je kremičitan sodný, kyselina fosforečná, syntetické živice atď.

Cenné materiály s vysokou pevnosťou v suchom stave sú obzvlášť cenné, pretože aj v prípade pridania významného množstva odmasťovacieho prostriedku sa po vysušení získajú výrobky s dostatočne vysokou pevnosťou.

Zmrašťovanie pri sušení predstavuje zmenšenie rozmerov výrobkov súčasne so stratou vody.

Proces sušenia prebieha v dvoch odlišných fázach (obr). V prvej fáze sa odstráni adsorpčná (kontrakčná) voda sprevádzaná blízkosťou ílových častíc, a teda kontaktom. Najskôr sa pokles objemu rovná objemu odobranej vody. Keď sa niektoré častice dotknú, začnú sa objavovať póry, kontrakcia slabne a je menšia ako objem odstránenej vody (obr.). Na konci fázy sa kontrakcia zastaví a koloidná voda sa úplne odstráni.

V druhej fáze sušenia, ktorá je zvyčajne dlhšia, sa voda odparuje z kapilár vytvorených dotykom s časticami hmoty medzi nimi. Táto voda sa nazýva pórovitosť, pretože na začiatku jej odstraňovania sa vo výrobku vytvárajú póry.

Zmrašťovanie pri sušení je vyjadrené lineárnym zmrašťovaním (zmenšenie rozmerov v jednom smere):

alebo objemovou kontrakciou (zmenšením objemu):

v0 - počiatočný objem, pri vlhkosti w0

v - konečný objem v suchom stave

l0 - počiatočná dĺžka, pri vlhkosti w0

l - konečná dĺžka v suchom stave

Faktory, ktoré ovplyvňujú zmrašťovanie pri sušení, sú:

adsorpčná kapacita a povaha adsorbovaných katiónov

Dôležitou charakteristikou je citlivosť ílových materiálov obsiahnutých v keramických výrobkoch na sušenie. Citlivosť na sušenie je tendencia rôznych keramických hmôt k deformácii alebo tvorbe trhlín počas sušenia. Je charakteristická a nemôže súvisieť s vývojom jednej vlastnosti.

Všeobecne platí, že čím vyššia je kontrakcia a plasticita, tým vyššia je citlivosť.

Z dôvodu kontrakcie a napätia, ktoré sa tvoria počas sušenia, je potrebné postupovať veľmi opatrne. To znamená po prvé dôsledné stanovenie parametrov sušenia a po druhé ich dodržiavanie v technologickom toku. Príliš vysoká rýchlosť sušenia môže preto viesť k rýchlemu zrýchleniu vonkajšej difúzie a tvorbe vonkajšej kôry, ktorá pri príliš výraznom sťahovaní vytvára na hranici s jadrom výrobku vysoké napätia, a preto praskajú alebo praskajú.

V dôsledku straty vlhkosti hmotnosť produktu počas procesu sušenia neustále klesá. Grafickým znázornením obsahu vlhkosti produktu (w) v závislosti na čase sa získa krivka sušenia (obr.)

4. Faktory, ktoré určujú čas sušenia keramických výrobkov

Čas sušenia je určený komplexom faktorov, z ktorých hlavné sú:

a) Faktory súvisiace so sušiacim činidlom

b) Faktory súvisiace s tvarom výrobku

c) Faktory, ktoré závisia od povahy ílových minerálov

Veľké množstvo jemných keramických výrobkov, ktoré sa líšia zložením, štruktúrou, tvarom a rozmermi, určuje najvhodnejší proces a režim sušenia.

Sušenie keramických výrobkov sa vykonáva v prírodných podmienkach (prirodzené sušenie) alebo v špeciálne vytvorených podmienkach (umelé sušenie)

Prirodzené sušenie sa vykonáva na otvorených priestranstvách, na policiach alebo v tvarovacích častiach. Vyznačuje sa: vysokou námahou pri nakladaní a vykladaní výrobkov, nerovnomernosťou sušenia, vysokým percentom šrotu.

Umelé sušenie zahŕňa výstavbu špeciálnych zariadení (sušičiek), v ktorých je možné režim sušenia neustále upravovať alebo udržiavať.

Podmienky, ktoré musia sušičky spĺňať, sú:

zabezpečiť miernu zmenu režimu s cieľom vytvoriť optimálne podmienky pre určitý druh výrobkov potrebných na sušenie;

aby sa zabezpečilo rovnomerné vysušenie povrchu aj objemu produktu

dosiahnuť maximálnu rýchlosť sušenia bez poškodenia kvality výrobkov;

mať nízku spotrebu tepla a elektriny;

množstvo odparenej vlhkosti v Kg/h m 3 pracovného priestoru čo najvyššie, aby sa znížili náklady na výstavbu.

Vybavené meracími a regulačnými zariadeniami, ako aj automatickými regulátormi teploty, vlhkosti, tlaku atď.

Aby ste mali jednoduchú službu, pokiaľ možno mechanizovanú.

Umelé sušičky pracujú na základe sušiaceho prostriedku, vzduchu alebo plynu, ktorý je predhriaty v súvisiacich zariadeniach a poskytuje možnosť regulovať teplotu, vlhkosť a rýchlosť cirkulácie v pracovnom priestore.

V závislosti od prevádzkového režimu môžu byť sušičky kontinuálne alebo periodické.

a) Sušičky s periodickou prevádzkou

Jedná sa o sušičky, v ktorých je materiál nakladaný a vykladaný po dávkach, v závislosti od cyklu sušenia.

Výrobky zostávajú nehybné a režim sušenia sa podľa zavedeného diagramu časom vyvíja.

Nevýhody tohto typu sušiča sú:

nízka účinnosť v dôsledku tepelných strát pri nakladaní a vykladaní výrobkov

vysoká spotreba tepla v dôsledku netesností

ťažké a neproduktívne nakladanie a vykladanie.

Sušičky otvoreného typu - sušenie je možné vykonať v blízkosti pecí alebo zdrojov tepla, ktoré ohrievajú okolitý priestor. Výrobky sú umiestnené na policiach, parametre sušenia nie je možné upraviť a sušenie prebieha menej kontrolovane, v závislosti od zdroja tepla, atmosférických podmienok a miestnych prúdov.

Sušičky miestností - sú postavené vo forme izolovaných komôr alebo prepojených batérií. Sušičky sú vybavené cirkulačným systémom sušiaceho prostriedku, buď vo forme vypúšťacích a nasávacích kanálov z ohniska, alebo vo forme žalúzií v bočných stenách (ktoré umožňujú prienik horúceho vzduchu) a evakuovaných otvorov evakuovaného prostriedku. Horúci vzduch privádzaný z chladiacej zóny spaľovacích pecí sa spravidla používa ako sušidlo ako sekundárna energia. Výrobky sa nakladajú buď na police, alebo police pripevnené v stenách alebo na špeciálne vozne, ktoré sú vložené v miestnosti.

b) Sušičky s nepretržitou prevádzkou

V tomto type sušičky sa výrobky nakladajú a vykladajú nepretržite, pričom sú v nepretržitej cirkulácii, zatiaľ čo parametre sušenia sa udržiavajú konštantné na (stacionárnych) plochách.

V keramike sa často praktizuje protiprúdová cirkulácia (v opačných smeroch) produktov a sušidla. Táto technika najlepšie reaguje na potrebu pomalého sušenia, s nízkou rýchlosťou na začiatku a zvýšením rýchlosti na konci sušenia, keď sa kontrakcia výrobkov zastaví.

V tejto kategórii sušičiek uvádzame:

Tunelové sušičky - určené na sušenie veľkosériových výrobkov (obklady, dlaždice a pod.). Pozostávajú z úzkeho a dlhého kanála (tunela), v ktorom na jednom konci vstupujú do výrobkov naložených nepretržitými dopravnými prostriedkami (vagóny, kovové dopravné pásy atď.). Na opačnom konci sa výrobky vypúšťajú zo sušičky. Ako sušidlo sa používa horúci vzduch (v priemysle jemnej keramiky) a spaliny (v priemysle farebných materiálov).

Dopravníkové sušičky (s dopravníkovým pásom) - sa často používajú v priemysle jemnej keramiky pre veľkosériové výrobky (taniere, poháre). Majú výhodu v tom, že zabezpečujú kompletnú mechanizovanú prepravu výrobkov a umožňujú vytváranie kontinuálnych technologických liniek, ktoré začínajú prefabrikáciou blokov pasty a prechádzajú všetkými fázami až po prevzatie vyčistených výrobkov, ktoré je možné zaviesť na.

Skriňové sušičky - používajú sa na sušenie výrobkov s tenkými stenami (šálky, taniere, taniere atď.). Sušičky majú tvar skrinky, veľkých rozmerov, vybavené systémom ohrevu a rozvodu sušiaceho prostriedku, ako aj systémom pohybu výrobkov (dopravníka).

Kolotočové sušičky alebo kruhové sušičky - sú určené na sušenie hlbokých výrobkov (šálky, poháre, misky, džbánky na pivo atď.) Z porcelánu alebo fajansy a používajú sa spolu s poloautomatickými tvarovacími valcami.