ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

СУШКА

Сушка представляет собой процесс удаления влаги из твердых пористых материалов путем испарения при температуре обычно ниже точки кипения.

Необходимость сушки очевидна для изделий пластич­ного формования вследствие незначительной механи­ческой прочности сырца, не превышающей 50 кПа.

В процессе сушки влажность снижается, а механи­ческая прочность повышается до 200—500 кПа, что обеспечивает сохранность сырца при дальнейшем его транспортировании в печи для обжига.

Шамотные, многошамотные и магнезиальные сырцы, приготовленные способом полусухого прессования, об­ладают достаточной механической прочностью, равной 1500—5000 кПа, и их можно сразу после прессования сажать на печные вагонетки.

Сырец из тощих масс, например дииасовых, при усло­вии применения мощных прессов получается достаточно прочным и также может быть посажен на печные ваго­нетки и направлен в туннельные печи.

1,25

В технологии производства огнеупоров применяют сушку сырца как в специальных сушилах, где изделия сушат на полочных вагонетках, так и непосредственно в туннельных печах на печных вагонетках. В последнем случае первая зона печи выполняет роль сушила.

При сушке протекают сложные физические, а в не - которах огнеупорах и химические изменения, связан­ные с процессами удаления воды (влагообмен) и нагре­вания (теплообмен).

При постоянной температу­ре, если в материале не происхо­дят химические процессы, изме­нение влажности W (%) и коли­чество удаленной влаги Ag мож­но иллюстрировать графиком, изображенным на рис. IV. 18. Из графика следует, что после про­грева сырца процесс сушки со­стоит из трех характерных перио­дов.

Первый период является главным, так как при этом из влажного материала удаляется большая часть воды путем ис­парения ее с поверхности. Скорость испарения в течение всего периода остается постоянной (период постоянной скорости сушки).

Во второй период скорость сушки уменьшается. Более крупные капилляры, выходящие на поверхность сырца, уже не подают воду на поверхность, в результа­те чего на ней образуются «сухие» пятна, которые, постепенно увеличиваясь, к концу данного периода за­нимают всю поверхность.

По мнению Лыкова, поверхность испарения переме^ щается внутрь материала, и испарение происходит уже не с наружной поверхности изделия, а с некоторой по­верхности внутри сырца. Температура поверхности мате­риала по мере высыхания в этот период поднимается до температуры сухого термометра.

СУШКА

Время сушки, ч

Рис. IV.18. Изменение влаж­ности W (%) материала и количества удаленной воды Ag при постоянной темпера­туре

Наконец, в третьем периоде сушки температура ма­териала остается постоянной и примерно равной темпе­ратуре теплоносителя; удаления воды из изделий почти не происходит. Влагу, оставшуюся в изделиях, называ­ют равновесной,

При переменной температуре сушильного агента об­щая картина изменения влажности и температуры мате­риала остается примерно такой же, однако резких гра­ниц между периодами в этом случае нет.

Рассмотренные периоды характерны для сушки из­делий с высокой начальной влажностью. При сушке изделий с низкой начальной влажностью (менее 5— 10%) первый период сушки может отсутствовать.

Движение воды из центральных участков изделий к поверхности под влиянием градиента влажности на­зывается влагопроводностью. Она зависит от состава и структуры материала, а также от вязкости и поверх­ностного натяжения воды.

Непластичные или малопластичные материалы (ди­нас, магнезит и др.) проводят влагу лучше, чем пластич­ные (глина и др.). Крупнозернистые материалы более влагопроводны, чем тонкозернистые.

Присутствие в массе лиофильных коллоидов (напри­мер, некоторых клеящих добавок) задерживает продви: жение влаги. Скорость движения влаги по капиллярным каналам сырца тем больше, чем меньше ее вязкость и больше поверхностное натяжение. С повышением темпе­ратуры вязкость воды и ее поверхностное натяжение уменьшаются. Однако вязкость снижается сильнее, чем поверхностное натяжение. Так, при изменении темпера­туры от 0 до 100° С вязкость воды уменьшается пример­но на 85%, а поверхностное натяжение на 20%, поэтому с повышением температуры влагопроводность повыша­ется.

При внешнем обогреве изделий во время сушки тем­пература на поверхности выше, чем в центре. Жидкость в капиллярах всегда движется в направлении от участка с большей температурой к участку с меньшей темпера­турой, т. е. в случае сушки изделий, имеющих разную температуру на поверхности и в центре, вода в капил­лярных каналах будет двигаться от поверхности к цент­ру. Это явление называют термовлагопроводностью.

При внешнем обогреве влагопроводность и термо - влагопроводность имеют противоположные направле­ния, и действительное движение воды определяется алгебраической суммой этих потоков. Отсюда следует, что процесс сушки при внешнем обогреве необходимо вести при таких условиях, когда термовлагопроводность незначительна.

Термовлагопроводность зависит прежде всего от раз­ности температур в толще и от влажности материала. Для каждого материала существует вполне определен­ная влажность, при которой при наличии разницы тем­ператур в толще материала проявляется максимальная термовлагопроводность. Термовлагопроводность появля­ется в начальный период прогрева изделий, так как в это время наблюдается наибольшая разница между темпе­ратурами поверхности и центра.

При внутреннем обо­греве изделий в процессе сушки направления влаго - проводности и термовлаго- проводности совпадают, по­этому скорость сушки уве­личивается.

Огнеупорные изделия при сушке претерпевают усадку, т. е. уменьшаются в объеме. Величина усадкц зависит от природы мате­риала, способа изготовле­ния, влажности и типа изде­лий, а также скорости суш­ки. Чем больше влажность изделий, тем больше их усадка и чем больше скорость сушки, тем меньше усадка.

Уменьшение размеров при сушке объясняется сбли­жением твердых частиц при удалении влаги.

СУШКА

68 время, ч

Рис. IV.19. Изменение усадки и влажности при сушке в зависимо­сти от времени

Физическая влага, т. е. вода, не входящая в химичес­кий состав вещества, по-разному связана с твердыми частицами. Большая часть ее находится между тверды­ми частицами, механически заполняя собой свободное пространство. Механически связанная вода слабо или почти совсем не удерживается твердыми частицами и легко удаляется при сушке. При этом происходит сбли­жение твердых частиц, т. е. процесс усадки. Некоторое количество воды образует вокруг каждой твердой час­тицы тончайшую оболочку в несколько десятков моле­кулярных слоев. Эта вода в силу физического взаимо­действия прочно удерживается твердыми частицами, и удаление ее при сушке затруднительно. Удаление пленочной влаги также вызывает сближение частиц, но
сравнительно с предыдущим случаем весьма незначи­тельное. Наконец, вода может содержаться в мельчай­ших внутренних капиллярах твердых частиц, причем удаление ее не вызывает усадки.

Следовательно, удаление воды и усадка связаны между собой; эта связь наглядно иллюстрируется кри­выми (рис. IV. 19). На графике по оси ординат отложены объемы сухой глины, воды и пор. Линия БГЛМ показы­вает усадку образца глины, линия БГИН — удаление воды; до момента Г объемная усадка равняется объему удаленной воды, затем объем удаляемой воды становит­ся больше объемной усадки. Отрезок БМ соответствует объемной усадке, МН — объему пор в образце.

Неравномерность усадки часто приводит к образо­ванию трещин. Чем меньше усадка, тем меньше склон­ность глин к образованию трещин при сушке. Эта законо­мерность может быть примерно выражена коэффициен­том восприимчивости (чувствительности) глин к сушке:

,, объемная усадка, см3 ,„т

Кг — ------------------------------------------ —Г * (IV.44)

Г объем пор в воздушно-сухом состоянии, см3 '

Чем больше величина Кг, тем восприимчивее глина к сушке. Для низкочувствительных ГЛИН Кг<1, для среднечувствительных он равен 1—2 и для высокочув­ствительных >2.

В процессах усадки и удаления влаги можно выде­лить три характерных периода (см. рис. IV.19). В I пе­риоде уменьшение объема соответствует количеству (объему) удаленной воды. Во II периоде количество удаленной воды больше, чем уменьшение объема, и в массе возникают поры, заполненные воздухом. В III пе­риоде удаление влаги не вызывает изменения объема, но количество и объем свободных пор увеличиваются.

Усадка не может происходить равномерно для всего изделия, так как влажность в поверхностных и централь­ной зонах его в процессе сушки изменяется неодинаково.

129

Неравномерность усадки вызывает внутренние мест­ные напряжения в материале, которые могут превысить его механическую прочность и вызвать деформацию сырца и образование трещин. Именно неравномерность усадки и обусловленные усадкой внутренние местные напряжения служат причиной образования трещин и брака при сушке. Неравномерность усадки вызывается также неоднородностью массы. Чтобы уменьшить мест-

9—298
ные внутренние напряжения, в начальный период сушки влагу следует удалять медленно. При быстрой сушке могут возникнуть наружные и внутренние (структурные) трещины. В те периоды сушки, когда частицы уже сбли­зились и усадка изделий прекратилась, сушку можно вести интенсивно, так как условий для образования тре­щин при этом нет.

При сушке сырца, как уже отмечалось, повышается механическая прочность вследствие увеличения сцепле­ния между частицами.

Механическая прочность сырца шамотных изделий зависит от природных свойств глины, соотношения гли­ны и шамота в шихте, зернового состава шихты, влаж­ности и температуры сушки.

Механическая прочность динасовых изделий зависит от характера и количества связки Са(ОН)2, с. с. б., тем­пературы и влажности массы. Механическая прочность магнезитовых изделий — от количества физических и химически связанной воды (от содержания гидратов в сырце), а также от температуры сушки.

При сушке некоторых огнеупорных изделий происхо­дит химическое взаимодействие материала с водой.

При сушке магнезитовых изделий происходит про­цесс гидратации MgO и СаО, а при сушке динасовых изделий на известковой связке — кристаллизация гидро - ксида кальция. В случае химических реакций часть фи-' зической влаги переходит в химически связанную, кото­рая при сушке не удаляется.

При сушке шамотных изделий химических реакций не происходит. Иногда наблюдается только отложение на поверхности испарения растворенных в воде солей.

Под режимом сушки понимают совокупность усло­вий процесса: времени сушки, температуры и влажности входящего и выходящего сушильного агента, начальной и конечной влажности изделий.

Начальная влажность изделий зависит от технологи­ческого процесса и составляет, %:

Для шамотных:

TOC o "1-3" h z при пластичном формовании............................. 18—22

При полусухом прессовании....................................... 5—9

Для динасовых.................................... "............................. 3—9

Для магнезитовых и хромомагиезитовых. . 2—4

На основании опытных данных считают достаточным в процессе сушки удалить влагу из шамотных изделий

Таблица IV.7

Оптимальные параметры сушильного агента

При сушке иа полочных вагонетках с металлическими рамками

Изделия

Температура сушильного агента, °С

"Относитель - ] ная влажно­

Иа входе

На выходе

Сть сушиль­ного агента на выходе, %

Шамотные пластичного фор­мования:

Нормальные.......................

Фасоииые...........................

Динасовые фасоииые. . .

120—140 100—120 150—200

№ Щ

35-40 30—35 40—50

75-90 80-95 Любая, ио <90

Магнезитовые фасоииые (магнезитовые, хромомагне­зитовые, доломитовые) . .

80—120

40—50

Полусухого прессования (при обжиге их в туннельных печах) до 2—3% и при обжиге во всех других печах до 4—5%. Допускаемая конечная влажность для динасовых изделий равна 1—2%, для магнезитовых 0,6-1,0%.

Регулирование процесса сушки сводится к измене­нию времени сушки, температуры и влажности теплоно­сителя. Зависимость между этими параметрами весьма сложная, поэтому оптимальные режимы сушки разных изделий устанавливают опытным путем, а при расчетах сушильных процессов обычно исходят из данных практи­ки. Рекомендуемые параметры сушки некоторых изде­лий приведены в табл. IV. 7.

Продолжительность сушки динасовых изделий мас­сой до 12 кг составляет до 17 ч, свыше 12 кг до 24 ч.

ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Под химической стойкостью понимают способность огнеупоров не разрушаться в результате различных химических реакций — кор­розии. Коррозия заключается в раствореннн огнеупоров, т. е. в пере­ходе его из твердого состояние в жидкое. …

ОГНЕУПОРНЫЕ ГЛИНЫ И КАОЛИНЫ

Огнеупорными глинами называют землистые обломоч­ные горные породы осадочного происхождения, которые состоят в основном из высокодисперсных гидроалюмо­силикатов, дают с водой пластичное тесто, сохраняющее при высыхании форму, и приобретают после обжига проч­ность …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.