Вопрос 3. Какие процессы протекают при сушке и обжиге керамических изделий?
Сушкой называется процесс удаления из твёрдых материалов содержащейся в ней влаги за счет её испарения и удаления образовавшихся паров с поверхности тела в окружающую среду. Для этого к влажному телу, то есть кирпичу сырцу, необходим подвод тепла при условии, что давление водяных паров у поверхности тела больше давления водяных паров в окружающей среде. Процесс сушки сопровождается изменением веса материала во времени вследствие удаления из него влаги.
При сушке керамических материалов влага испаряется в основном с поверхности, а поэтому концентрация влаги в середине материала остаётся большей, чем у его поверхности. Вследствие возникновения перепада (градиента) влажности или концентрации влаги она перемещается из места с большей концентрацией к месту с меньшей концентрацией, то есть из середины тела к поверхности его.
Механизм и скорость перемещения влаги зависят от ряда факторов: формы связи влаги с материалом, его строения, температуры и влажности, а также пористости материала и других его свойств. Экспериментально установлено, что чем выше температура, влажность тела и давление пара внутри него, тем скорость сушки больше.
Процесс сушки керамических изделий можно разделить на следующие периоды.
1) Период прогрева. Материал, будучи помещён в пространство с повышенной температурой, прогревается. Устанавливается постоянная температура поверхности и тепловое равновесие между количеством тепла, воспринимаемым изделием, и расходом тепла на испарение влаги. После этого наступает период постоянной скорости сушки.
|
|
|
2) Период постоянной скорости сушки. В этот период скорость сушки постоянна и численно равна скорости испарения влаги с открытой поверхности. Следовательно, происходит испарение свободной влаги с поверхности материала, и поверхность в течение этого времени остаётся влажной за счёт поступления влаги из внутренних слоев изделий. Температура поверхности материала 
, равная приблизительно температуре мокрого термометра, остаётся неизменной в течение всего периода. Давление паров над поверхностью материала равно парциальному давлению насыщенных водяных паров при температуре поверхности 
и не зависит от влажности материала.
Указанный период является наиболее ответственным и опасным, так как в течение его происходит усадка материала, порождающая усадочные напряжения. Скорость остается постоянной до тех пор, пока среднее содержание влаги в изделии не понизится до критического, а на поверхности изделия не станет равным гигроскопической влажности. С этого момента начинается период падающей скорости сушки.
|
|
|
3) Период падающей скорости сушки характеризуется тем, что с уменьшением влажности изделия сушка постепенно замедляется. Уменьшение интенсивности испарения вызывает уменьшение расхода тепла на испарение влаги, что при прочих постоянных условиях приводит к увеличению средней температуры изделия и уменьшению температурной разности между сушильным агентом и поверхностью материала.
Обжиг – конечная и важная стадия любого керамического производства. При обжиге керамических изделий происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твёрдым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.
Периоды обжига :
· подъём температуры, нагревание (наиболее ответственный);
· выдержка при постоянной температуре;
· снижение температуры, охлаждение.
Составляющие режима обжига :
· скорость нагрева и охлаждения,
· время выдержки при постоянной температуре,
· температура обжига,
· среда обжига (окислительная, в условиях свободного доступа воздуха; восстановительная, в условиях прекращения доступа воздуха и избытка угарного газа; нейтральная).
|
|
|
Физико-химические процессы, происходящие при обжиге :
1. Удаление свободной (гигроскопической) влаги – 100–250 град С.
2. Окисление (выгорание) органических примесей – 300–800 град.С.
3. Дегидратация глинистых материалов – удаление химически связанной воды – 450–850 град С.
4. Полиморфные превращения кварца – 575 град. С.
5. Выделение оксидов железа – от 500 град. С.
6. Декарбонизация – 500–1000 град. С.
7. Образование стеклофазы – от 1000 град.С
8. Восстановительный обжиг (для фарфора – 1000–1250 град С.)
9. Расплавление полевошпатных материалов – 1100–1360 град. С.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 188; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!