建筑陶瓷干燥工艺

13．1　建筑陶瓷干燥工艺

13．1．1　建筑陶瓷干燥工艺

用加热的方法排除固体物料中水分的过程称为干燥。在干燥过程中，湿物料接受外界传给的热量，使其中水分向外扩散。因此，干燥过程既有热量的传递，又有质量过程的传递，两过程同时进行，相互影响又相互制约。在干燥过程中，最重要是制定合理的干燥制度。

以景德镇鹏飞建筑陶瓷厂干燥窑为例，所干燥产品规格为600mm×600mm×8mm，窑长76m，窑宽2m，干燥时间为55分钟。

干燥窑的温度分为三段:(1)前温，从入窑口到26m处，控制温度为120℃～130℃，测温约在20m处;(2)中温，从26m到36m处，温度控制在250℃～280℃，测温在36m处;(3)后温，从37m到66m，温度控制在130℃～150℃，出窑处温度为75℃～85℃，干燥后水分为1．3%～1．7%。

实际上，由于建筑陶瓷的产品品种、规格、使用的原料、成形的方式和干燥设备等因素的不同，使得建筑陶瓷的干燥制度也各不相同，具体的干燥制度视具体生产的产品而定。

13．1．2　建筑陶瓷的干燥设备

对于建筑陶瓷墙地砖，当坯体从压机出来后一般都是由窑炉的余热来进行干燥，但随着产品的规格尺寸越来越大，厚度越来越厚，靠窑炉的余热已不能满足干燥的需要。而且，随着产品的高档化，色彩的多样化，对窑内的气氛的控制越来越严格和精确。在抽取余热干燥坯体时，干燥段的调整或多或少会对窑内气氛产生影响。因此，在越来越多的窑炉都配置单独的干燥器对坯体或釉坯进行调控干燥，而且墙地砖的成形是压力成形，它的黏土微粒的排列及间距被破坏，这将直接影响坯片内部水分的迁移能力。因此，坯体内温度梯度对水分的迁移影响较小，而且由于砖体的机械强度大，水分含量少，坯体薄，可以使用较强的干燥气氛。

1．立式干燥器

立式干燥器是应用比较广泛的干燥设备，如图13．1所示，它占地面积小，在干燥小规格的墙地砖(500mm×500mm以下)具有较高的效率。

它的热功率在7．25kW以下，装机电功率较大，在20kW以上。而且，对于干燥500mm×500mm以上大规格的墙地砖时，效率和能力下降很快，因此，立式干燥器比较适合500mm×500mm以下的墙地砖干燥。

图13．1　立式干燥器

2．干燥窑

另一种干燥方式是从压机出来或施釉后出来的砖坯直接进入干燥窑，干燥窑直接加在烧成窑之前，外观相似，成为窑炉的一部分，如图13．2所示。

图13．2　连续隧道窑或干燥器

干燥窑由以下几个系统组成:

(1)热风炉

热风炉是由燃烧燃料产生高温空气的设备，考虑到在干燥窑而不是大空间的应用，可以直接将燃烧后的高温烟气加以利用，取消换热器，以提高热能的利用率。因此，热风炉如果采用气体做燃料，只要助燃空气足够，可以保证燃烧的充分性。如果使用柴油或重油燃料，那么一定要考虑两方面因素:第一，燃烧机要保证各种负荷状况下的充分燃烧;第二，热风炉的设计要保证燃烧机未燃尽的烟气能在热风高温环境下燃尽。除此之外，热风炉出来的热空气一定要均匀，不允许存在高温烟气团，否则会影响通风机叶片的寿命，而且温度控制偏差不超过20℃。表13．1是热风炉的选型表。

表13．1　热风炉选型表

热风炉应该按产量计算出热功率后再选型。砖越厚，干燥温度就越高。通风机的全压要根据干燥系统的阻力计算才能得出。

(2)布风系统

布风系统的设计，分顺流、逆流两种，如图13．3所示。两种方式各有优势。逆流方式由于温度梯度比较小，砖坯不易开裂，应用比较多。对于顺流，在薄坯片的情况下，它能缩短干燥时间。图13．4是干燥500mm×500mm坯体的布风系统。进入干燥窑坯体水分为7%，干后水分为0．3%。

出口风速一般在5m/s以下，干燥薄砖坯时可以将热空气直接吹到坯表面。新风比例为10%～30%，视坯片的含水量而改变。

(3)窑体结构

干燥窑窑体的外形一般与烧成窑相似，而内部的保温仅是硅钙板外层加玻璃纤维，即可以达到保温效果。

3．多层干燥窑

图13．3　热空气流向

图13．4　干燥500mm×500mm坯体的布风系统

图13．5　DB74～50多层干燥窑

随着5000～8000t级大吨位压机的引进与配方的改进，坯片的含水率越来越低。坯片中非结合水分已基本上没有，表面已无润湿。干燥过程需要将含水率从8%降到1%以上。但从压机出来到烧成窑炉这个时间很短，要干燥薄砖坯都已很吃力，如果要干燥800 mm×800 mm以上的砖坯则更困难。而多层干燥窑的应用可以解决这个难题。图13．5是一个典型的多层窑。它是由窑头排队器、窑尾收集器及若干干燥单元组成。每个干燥单元都是独立的，即单独的温湿调节、通风量调节、单独热风炉。它有几个优点:①足够的干燥时间;②表面积小，散热损失小;③出风口贴近砖面，干燥强度高;④调节温度时通风量不会受到影响，因此热风吹过砖坯表面的速度及范围都不会因温度的调整而变动，解决了一般干燥窑最大的缺陷。

多层干燥窑的热风只是在单元内循环。如图13．6所示，各区所设定的温度不同，因此沿干燥窑就有一条温度曲线。从砖坯的干燥特征曲线图13．7可以看出，它没有明显的等速干燥段，只有短短的加速干燥段和漫长的降速干燥段。当然，干燥特征曲线是在干燥气氛恒定的条件得出的。由于砖坯在高压之后，坯体的微晶结构已经被破坏，要得到水分迁移的路线是很难的。

图13．6　多层干燥窑的热风循环

图13．7　坯体的干燥特性