Процесс сушки фарфоровых и фаянсовых изделий
Продолжительность сушки изделий зависит от физико-технологических свойств массы, начальной и конечной температуры полуфабриката и теплоносителя, относительной влажности теплоносителя, размера, вида и конфигурации изделий, температурного режима сушки, конструктивных особенностей сушильных устройств. Она колеблется от 10-13 мин до 4 и более часов в искусственных сушилках и до 2 суток при сушке на открытых стеллажах.
Длительность сушки фарфоровых и фаянсовых изделий может быть значительно сокращена при условии цикличной подачи теплоносителя, нагретого до температуры 140-320 ºC и направленного на изделия со скоростью 1,5-2 м/с как при одностадийной, так и при двухстадийной сушке. Сушка фаянсовых тарелок до влажности 3-4% происходит за 9-10 мин при одностадийной сушке и за 8-10 мин при двухстадийной сушке. Фарфоровые тарелки высушивают до влажности 3-4% на гипсовой форме при одностадийной сушке за 11-16 мин и до влажности 2-3% при двухстадийной сушке за 10-11 мин. При любом форсировании процесса сушки скорость ее не должна превышать максимально допустимую, так как возможно растрескивание изделия.
Сушка тонкокерамических изделий осуществляется преимущественно двумя способами передачи тепла: конвекцией и излучением.
При сушке конвекцией источником тепла служит нагретый воздух, направляемый центробежными вентиляторами из зоны охлаждения туннельных печей, а также пар, подаваемый в калориферы, устанавливаемые внутри или вне сушилки. При сушке конвекцией испарение влаги с поверхности полуфабриката менее интенсивно, чем при радиационной сушке, но более интенсивно, чем при естественной сушке. При конвективной сушке передача тепла изделию осуществляется недостаточно эффективно из-за плохой теплопроводности воздуха, омывающего его поверхность. Но этот метод наиболее дешевый и потому широко используется в производстве тонкокерамических изделий.
При сушке излучением (радиацией) источником тепла является электроэнергия, посредством которой нагреваются металлические теплоизлучатели (обычно нихромовая проволока), или электролампы накаливания, а также газ, сжигаемый в специальных горелках панельного типа. Использование радиационного обогрева электрическими и газовыми излучателями с направленным потоком лучистой энергии на каждое изделие в отдельности наиболее эффективно.
Широко внедряется в промышленность сушка инфракрасным излучением. Источником инфракрасных излучений служат все тела, нагретые выше 700 ºC. Особенно эффективны темные излучатели (98 % оксида магния и 0,08 % оксидов железа).
При нагреве сырого полуфабриката инфракрасными лучами происходит поглощение материалом лучистой энергии, которая, преобразуясь в тепловую, быстро проникает в тело изделий благодаря высокой теплопроводности влажного полуфабриката.
Небольшая глубина проникновения лучистой энергии и недостаточная теплопроводность керамики способствуют большим перепадам температур и влажности в полуфабрикате, что затрудняет сушку толстостенных изделий без трещин при непрерывном облучении. Поэтому более эффективна импульсная (прерывная) сушка, когда инфракрасное облучение чередуется с конвективной сушкой, что увеличивает скорость сушки на 20-30%. Рекомендуется следующий режим облучения изделий: длительность инфракрасного нагрева их поверхности 4-10 с, выдержка без облучения 20-80 с. За это время влага перемещается из внутренних слоев к поверхности. При таком режиме сушки изделия нагреваются незначительно при малом градиенте влажности, что исключает образование трещин при больших скоростях сушки.
При использовании инфракрасного излучения или комбинированной сушки необходимо обеспечить интенсивный отбор влажного воздуха, так как пары воды, образующиеся над поверхностью изделий, сильно поглощают инфракрасные лучи, снижая тем самым эффективность сушки.