KERAMIKAI TERMÉKEK SZÁRÍTÁSA

A kerámiatermékek szárításán a nyers tömegben lévő víz eltávolítását értjük. Ez a víz szükséges a formázáshoz, lehetővé téve a kerámia paszták plaszticitásának, valamint a csúszások áramlási tulajdonságainak fejlődését (öntés esetén).

A szárítást, mint technológiai fázist a kerámiatermékek gyártásában, a következő tényezők szabják meg:

a kerámia tömeg átmenete a plasztikus állapotból a szilárd állapotba

a formázott termékek mechanikai szilárdságának növelése annak szükségessége érdekében, hogy az égés során szállítási és rakodási műveleteket végezzenek, anélkül, hogy az alakjuk megváltozna.

A forma pusztulásának jelenségének kiküszöbölése a termékben található nagy mennyiségű víz hirtelen elpárolgása miatt.

A szárításnak alávetett termékek nedvességtartalmát alakítási módszerrel határozzuk meg, és 2 és 25% között van. Az egyensúlyi páratartalom, amelyet a termékek a környezetben tartva elérnek, 1-2%.

A szárítás alapja a diffúzió, mint fizikai jelenség. A diffúziót egyrészt az határozza meg, hogy a termékek felületéről származó vízgőznek ugyanolyan nyomása van, mint a környezetben lévő vízgőznek, másrészt az a hajlam, hogy a termékekben a víz és a gőz ugyanaz a nyomás, mint a termékek felszínéről származó vízgőz.

A víz elpárolgását a termékek felületéről külső diffúziónak vagy párologtatásnak nevezzük. A külső diffúzió páratartalom-különbséget hoz létre a termékek külső és belső rétege között, ami a víz mozgását generálja a nedvesebbtől a szárazabb területekig, tehát belülről a felszínig, ezt a jelenséget belső diffúziónak vagy egyszerűbb diffúziónak nevezik. A belső diffúzió új mennyiségű vizet juttat a termék felszínére, ahonnan elpárolog, átjutva a környezetbe. A folyamat az egyensúlyi állapot eléréséig folytatódik, amikor a termék felületén a gőznyomás megegyezik a környező levegő nyomásával.

A víz mozgása belülről kifelé, illetve a diffúziós együttható a víz viszkozitásától függ, ami viszont a hőmérséklet függvénye. A belső diffúzió tehát növekszik a kerámiatermékek hőmérsékletével.

A szárítás felgyorsítása érdekében a fűtési technikát a kerámiában gyakorolják. A nedvesség elpárologtatásához szükséges hőt szárítószer (levegő vagy fűtött gázok) segítségével hozza el.

A szárítószer paraméterei:

Az utolsó paraméter (a mozgás sebessége) különös jelentőséggel bír a szárítási folyamat szempontjából, mivel minél nagyobb a termékek között keringő szárítószer mozgási sebessége, annál gyorsabban távolodik el a termékek felületéről a párologtatott víz a munkatérből, és a párolgás gyorsabb.

Azok a kerámia tömegek, amelyek összetételükben agyag anyagok, a következő formában tartalmaznak vizet:

kapilláris víz (porozitás)

2. A szárítás során előforduló jelenségek .

A kerámia tömegének szárításával két hatás jön létre:

növekvő mechanikai szilárdság

A termékek mechanikai ellenállásának növekedése a víz eltávolításával megy végbe. Az okok többszörösek: a kolloid anyagok koncentrációja és dehidrációja, amelyek megkeményedésekor cementáló hatást fejtenek ki, az elektrosztatikus vonzás és a Van der Waals típusú erők, amelyek annál közelebb vannak a részecskékhez.

A száraz ellenállás függ az agyag anyag ásványtani jellegétől (agyagnál nagyobb, mint a kaolinnál), a részecskék alakjától és méretétől (a finom méretek növekedése a száraz ellenállás növekedéséhez vezet), az alakítási folyamattól. Ezek a tényezők közvetlenül befolyásolják a termékek tömörségét. Minél nagyobb a tömörség, annál merevebb és erősebb a száradás után kialakuló hálózat.

A száraz ellenállás növelhető olyan anyagok hozzáadásával, mint nátrium-szilikát, foszforsav, szintetikus gyanták stb.

A nagy szilárdságú agyaganyagok száraz állapotban különösen értékesek, mert még jelentős mennyiségű zsírtalanítószer beépítése esetén is szárítás után kellően nagy szilárdságú termékeket kapnak.

A száradó zsugorodás a termékek méretének csökkenését jelenti, egyidejűleg a vízveszteséggel.

A szárítási folyamat két külön fázisban történik (ábra). Az első fázisban az adszorpciós (összehúzódási) vizet eltávolítják, az agyag részecskék közelsége és ezért az érintkezés kíséretében. Eleinte a térfogat csökkenése megegyezik az eltávolított víz térfogatával. Amint a részecskék egy része megérint, pórusok kezdenek megjelenni, az összehúzódás gyengül és kisebb, mint az eltávolított víz térfogata (ábra). A fázis végén a kontrakció leáll, és a kolloid vizet teljesen eltávolítják.

A szárítás második szakaszában, amely általában hosszabb, a köztük lévő tömegrészecskék megérintésével képződött kapillárisokból víz elpárolog. Ezt a vizet porozitásnak nevezzük, mert eltávolításának kezdetével pórusok keletkeznek a termékben.

A szárító zsugorodást lineáris zsugorodás fejezi ki (a méretek egy irányú csökkentése):

vagy térfogat-összehúzódással (térfogatcsökkenés):

v0 - kezdeti térfogat, w0 páratartalom mellett

v - végtérfogat száraz állapotban

l0 - kezdeti hossz w0 páratartalom mellett

l - végső hosszúság száraz állapotban

A szárító zsugorodást befolyásoló tényezők a következők:

adszorpciós kapacitás és az adszorbeált kationok jellege

Fontos jellemző a kerámiatermékekben található agyaganyagok száradási érzékenysége. A szárítás iránti érzékenység a különböző kerámia tömegek hajlama, hogy a szárítás során deformálódjanak vagy repedéseket képezzenek. Jellemző és nem kapcsolható egyetlen tulajdonság alakulásához.

Általában minél nagyobb a kontrakció és a plaszticitás, annál nagyobb az érzékenység.

Az összehúzódás és a szárítás során kialakuló igénybevételek miatt az eljárást nagyon körültekintően kell végrehajtani. Ez egyrészt a szárítási paraméterek szigorú megállapítását, másrészt a technológiai áramlás betartását jelenti. A túl nagy szárítási sebesség ezért a külső diffúzió gyors felgyorsulását és egy külső kéreg kialakulását eredményezheti, amely túl erősen összehúzódva nagy feszültségeket okoz a termék magjával a határértéknél, és ezért repedéseket vagy repedéseket okoz.

A nedvesség elvesztése miatt a termék súlya folyamatosan csökken a szárítási folyamat során. A termék nedvességtartalmának grafikus ábrázolása (w) az idő függvényében a szárítási görbét kapja (ábra)

4. A kerámiatermékek száradási idejét meghatározó tényezők

A szárítási időt tényezők komplexe határozza meg, amelyek közül a legfontosabbak:

a) A szárítószerrel kapcsolatos tényezők

b) A termék alakjához kapcsolódó tényezők

c) Az agyagásványok természetétől függő tényezők

Az összetételében, szerkezetében, alakjában és méreteiben különbözõ finomkerámia-termékek sokfélesége határozza meg a legmegfelelõbb szárítási eljárást és módot.

A kerámia termékek szárítását természetes körülmények között (természetes szárítás) vagy speciálisan létrehozott körülmények között (mesterséges szárítás) végezzük

A természetes szárítást nyitott terekben, polcokon vagy alakító szakaszokban végzik. Jellemzője: nagy erőfeszítés a termékek be- és kirakodásakor, a szárítás egyenletlensége, a törmelék magas százaléka.

A mesterséges szárítás speciális létesítmények (szárítók) felépítését foglalja magában, amelyekben a szárítási mód folyamatosan beállítható vagy fenntartható.

A szárítóknak a következő feltételeknek kell megfelelniük:

a rendszer enyhe megváltoztatásának biztosítása a szárításhoz szükséges bizonyos típusú termékek optimális feltételeinek megteremtése érdekében;

hogy biztosítsa a termék felületének és térfogatának egyenletes szárítását

a maximális szárítási sebesség elérése a termékek minőségének károsítása nélkül;

alacsony hő- és villamosenergia-fogyasztás;

az elpárologtatott nedvesség mennyisége, a munkaterület Kg/h m 3 -ben, a lehető legmagasabb legyen az építési költségek csökkentése érdekében.

Mérő- és vezérlőberendezésekkel, valamint automatikus hőmérséklet-szabályozókkal, páratartalommal, nyomással stb.

Egyszerű, minél gépesített szolgáltatáshoz.

A mesterséges szárítók szárítószer, levegő vagy gáz alapján működnek, amelyet a kapcsolódó létesítményekben előmelegítenek, és lehetőséget adnak a hőmérséklet, a páratartalom és a keringési sebesség szabályozására a munkahelyen.

Az üzemmódtól függően a szárítók lehetnek folyamatosak vagy időszakosak.

a) Periodikus működésű szárítók

Ezek azok a szárítók, amelyekben az anyagot a szárítási ciklustól függően tételenként töltik be és kirakják.

A termékek helyben maradnak, és a szárítási rend az idő múlásával alakul, a kialakított ábra szerint.

Az ilyen típusú szárítók hátrányai a következők:

alacsony hatásfok a hőveszteség miatt a termékek be- és kirakodásakor

magas hőfogyasztás a szivárgások miatt

nehéz és terméketlen be- és kirakodás.

Nyitott típusú szárítók - szárítás történhet a környező teret fűtő kemencék vagy hőforrások közelében. A termékeket polcokra helyezik, a szárítási paramétereket nem lehet beállítani, és a szárítás kevésbé szabályozott, a hőforrástól, a légköri körülményektől és a helyi áramoktól függően.

Szobaszárítók - szigetelt kamrák vagy egymással összekapcsolt elemek formájában készülnek. A szárítók a szárítószer cirkulációs rendszerével vannak ellátva, akár ürítő- és szívócsatornák formájában a kandallóból, akár redőnyök formájában az oldalfalakban (amelyek lehetővé teszik a forró levegő behatolását), valamint a kiürített szer kiürített nyílásaival. Általában a tüzelő kemencék hűtési zónájából származó forró levegőt szárítószerként, másodlagos energiaként használják. A termékeket polcokra vagy a falakba rögzített polcokra, vagy a helyiségbe behelyezett speciális kocsikra töltik fel.

b) Folyamatos működésű szárítók

Az ilyen típusú szárítóban a termékeket folyamatosan, folyamatosan keringve töltik és kirakják, miközben a szárítási paraméterek állandóak (álló) területeken.

A kerámiában a termékek és a szárítószer ellenáramú (ellentétes irányú) keringését gyakorolják. Ez a technika leginkább a lassú szárítás szükségességére reagál, alacsony sebességgel az elején és a szárítás vége felé növekvő sebességgel, amikor a termékek összehúzódása leállt.

Ebben a szárítógép kategóriában megemlítjük:

Alagútszárítók - nagy sorozatú termékek (csempe, csempe stb.) Szárítására tervezték. Keskeny és hosszú csatornából (alagútból) állnak, amelynek egyik végén a folyamatos közlekedési eszközökre (kocsik, fém szállítószalagok stb.) Terhelt termékek kerülnek. A másik oldalon a termékeket a szárítóból ürítik. Szárítószerként forró levegőt (a finomkerámia iparban) és füstgázokat (a színes anyagok építőiparában) használják.

Szállítószalag-szárítók (szállítószalaggal) - gyakran használják a finomkerámia iparban, nagy sorozatú termékekhez (tányérok, csészék). Előnyük, hogy biztosítják a termékek teljes gépies szállítását, és lehetővé teszik a folyamatos technológiai vonalak létrehozását, amelyek a pasztatömbök előgyártásával kezdődnek, és az összes fázison áthaladva a megtisztított termékek átvételével végződnek.

Szekrényszárítók - vékony falú termékek (csészék, tányérok, tányérok stb.) Szárítására szolgálnak. A szárítók nagy méretű szekrény alakúak, a fűtési és a szárítószer elosztó rendszerrel, valamint a termékek mozgási rendszerével (szállítószalag) vannak ellátva.

Körhintaszárítók vagy körszárítók - porcelánból vagy fajanszból készült mély termékek (csészék, poharak, tálak, söröskorsók stb.) Szárítására szolgálnak, és félautomata alakformáló hengerekkel együtt használják