Вопрос 2.1

1. Что такое сушка, ее роль в производстве изделий из керамики

Сушка — тепломассообменный процесс удаления жидкости из твёрдых, жидких веществ или их смесей с помощью испарения. Чаще всего в качестве удаляемой жидкости выступают влага или летучие органические растворители.

Сушка необходима для придания сырцу механической прочности и подготовки его к обжигу.

В процессе сушки происходит удаление влаги из материала, сопровождающееся уменьшением объема (усадкой) и увеличением его прочности. При сушке удаляется 65—70% воды, находящейся в формовочной массе.

Процесс сушки изделий характеризуется изменением скорости и времени сушки, температуры, влагосодержания, возникновением усадочных напряжений в изделии.

2. Роль внешней и внутренней диффузии при удалении влаги

В процессе сушки кирпича-сырца влага испаряется в основном с его поверхности, к которой постепенно поступает из внутренних слоев сырца новое пополнение влаги. Процесс удаления влаги сырца называется внешней диффузией влаги. Процесс перемещения влаги из внутренних слоев сырца к поверхности называется внутренней диффузией влаги. В процессе сушки влага перемещается из внутренних слоев к его поверхности.

Внешняя и внутренняя диффузии сопровождаются усадкой изделия (уменьшением его размеров), движущей силой, которой является изменение поверхностной энергии. Усадка имеет место лишь до определенного предела влажности сырца.

3.Кинетика сушки

Сушка — это теплофизический и технологический процесс удаления избыточной влаги из влажных материалов. Процесс сушки называют теплофизическим, потому что избыточная влага удаляется из материалов благодаря физическим процессам — испарению или сублимации (кипение недопустимо, так как может привести к разрушению материала), в процессе которых между материалом и окружающей средой происходит обмен теплом и массой — так называемый тепломассообмен. Этот процесс является и технологическим, так как при сушке меняются структурно-механические и технологические свойства материалов.

В процессе сушки полуфабриката происходят физико-механические коллоидно-физические и биохимические изменения, во многом определяющие получение продукции нужного качества.

Известно, что вода в формовочной массе или литейном шликере не одинаково связана с минеральными частицами и по-разному проявляет свои свойства в процессе сушки.

При сушке вода удаляется частично, даже в высушенном полуфабрикате всегда сохраняется 2—4% свободной влаги, так как еще не создаются условия для разрыва химических связей влаги с материалом и удаления конституционной воды.

Обычно при сушке удаляется вода, механически удерживаемая микро- и макрокапиллярами и располагающаяся на поверхности частиц изделия. Частично удаляется вода физико-химическая, связанная адсорбционно, из гидратных оболочек глинистых частиц и вода, связанная структурно, находящаяся между гидратными оболочками.

Перемещение воды в материале в процессе сушки происходит как в жидком состоянии, до 60% общего количества, так и в виде пара — до 40% общего количества влаги. Обычно на всем протяжении сушки встречаются оба вида перемещения влаги. Перемещение влаги ускоряется с повышением температуры, так как вязкость воды при 70° С почти в 4 раза меньше, чем при 0°С, а с повышением температуры от 0 до 90° С степень насыщения окружающего воздуха увеличивается примерно в 104 раза.

Характерной особенностью сушки тонкостенных фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий является то, что скорость сушки определяется в основном скоростью внешней диффузии влаги в окружающую среду при относительно свободном поступлении ее из внутренних слоев черепка.