陶瓷工艺学6第7章坯体的干燥
陶瓷工艺学之第六章
干燥：依靠蒸发而使成型后的坯体脱水的过程平衡水: 湿物料在干燥过程中其表面水蒸气分压与干燥介质中水蒸气分压达到动态平稳时，物料中的水分就不会继续减少，此时物料中的水分就称为平衡水分大气吸附水：将绝对干燥的坯体置于大气中时，坯体中的粘土从空气中吸附的与坯体粒子呈物理化学状态结合的水热湿传导：由于坯体内部的温度梯度而引起水分移动的现象湿传导:坯体在干燥过程中，由于表面水分蒸发使其与内部的水分形成浓度差（水分梯度）从而引起水分移动的现象坯体内部的水分传导形式分为湿传导和热湿传导两种坯体干燥过程分为加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡阶段四个阶段。
其中自有水排出主要在等速干燥阶段，此阶段又称为表面气化控制阶段进入降速干燥阶段，由于坯体内外粒子均已靠拢，收缩减小，产生缺陷的可能性也就大大减小，又称为内扩散控制阶段。
干燥最终的水分称为平衡水分，它与坯体性质和周围介质的温度与湿度有关常见的干燥方法分为热风干燥、辐射干燥和电干燥干燥制度也就是确定最佳的干燥速度、介质温度和湿度、介质的流速和流量坯体水分类型及结合形式自由水：（润湿水、大孔隙水及粗毛细管水）坯体直接与水接触，存在于坯体的大毛细孔及颗粒的空隙中，由内聚力与坯料结合；大气吸附水:（吸附水、渗透水、微孔水、结构水、毛细管水）小毛细孔中及分布的细小粘土胶粒表面上，受到分子引力作用；化学结合水：结晶水、结构水，包含在原料矿物的分子结构内的水分干燥三过程四阶段 1）传热过程 -- 水获得热量而汽化；2）外扩散过程 -- 蒸发水分由生坯表面扩散到外界去；3）内扩散过程 -- 水分自生坯内部向表面扩散。
⑴加速干燥阶段：水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度；⑵等速干燥阶段：干燥介质的条件恒定不变，水分由坯体内部迁移到表面的内扩散的速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散的速度相等；⑶降速干燥阶段：蒸发速度和热能消耗减小，坯体表面温度渐渐升高，坯体表面与周围干燥介质间的温差渐渐减小，坯体表面上的水蒸气分压降低；⑷平衡阶段：当坯体表面水分达到平衡水分时，表面蒸发与吸附达成动态平衡，表现干燥速度为零影响内、外扩散因素内扩散：坯泥性能的影响、坯体温度、坯体表面与内部水分浓度差的、坯体内温度分布；外扩散：空气温度与湿度、空气流动速度与流动方向、空气流量微波干燥优缺点均匀快速；具有选择性；热效率高；干燥设备体小、轻巧，便于自控；具有微波辐射，需进行特殊防护；设备费用高，耗电量大影响干燥速度的因素坯体的干燥敏感性、坯体的形状、大小和厚度、坯体的临界水分、干燥的均匀程度、坯体的初始温度、干燥介质的性能、干燥方法及干燥设备干燥缺陷的产生与消除变形：原因、由于坯体结构复杂、厚薄不均；坯体含水量过高，坯体强度不够支持坯体自身的重量；干燥温度、湿度不均匀造成坯体收缩不均。
第七章陶艺制品的烧成
(3) 保温时间：根据具体泥料而定，一般细瓷为l～2小时。 (4) 冷却速度：以关闭火门、自然冷却为佳。
第三节 陶艺的烧制
2．陶质还原焰烧成曲线。陶质材料的还原焰烧成曲线与瓷匝材料的烧成曲线相比 要简单得多，它是通过还原焰烧制使陶质坯体中渗入二氧化碳，在作品表面形成深沉、 厚重和质朴的特殊效果．强还原烧制产生过浓的二氧化碳有时还会使作品表面出现铁 质般的金属感。由于陶泥的产地不同，烧制还原焰的曲线控制也不一样，在这里我们 按照普通烧制细陶的方法作介绍。
第一节 坯体的干燥与收缩
二、坯体的体积收缩 陶艺坯体经干燥和烧成后，体积会发生收缩变化。这是由于泥料中的水分排除，
经一系列物理变化所产生的玻璃态物质填充于颗粒之间，使之相互拉紧靠拢所致。 影响收缩的主要因索有矿物种类、配方组成、泥料粗细，含水量、烧成温度等。
可塑泥料所含水分，称为可塑水分，一般占总可塑泥料的10-20％。泥土经过干 燥和烧成二次收缩后体积约为原来的5/6。在自然干燥和人工干燥及烧成过程中，泥 料中的水分会自然排出，水分排出的过程就是泥料收缩的过程。
(1) 升温曲线：常温至300℃；每分钟约2℃，为加热蒸发期；3013℃～950℃，每 分钟约4℃，为氧化分解及晶体转化期；950℃～1150℃，每分钟约6℃，为玻化成陶 期。
(2) 还原曲线：950℃时封闭烟道1/3进行还原，约0.5小时；1050℃对封闭烟道2/3进 行强还原，约0.5小时；1150℃时开肩烟道，还原结束。
第二节 现代陶艺的装窑技术
图154 氧化焰烧制，花盆的装窑
第三节 陶艺的烧制
陶瓷坯料干燥
干燥定义：受热体水分（或液体）减少到使用标准为止的过程（广义）
水分（或液体）的加热蒸发过程（狭义）
干燥技术的基本要求：干燥速度快；节能；无污染
O→A 升速干燥阶段，收缩很小。
A→B等速干燥阶段收缩较大。
B → C降速干燥阶段，收缩—基本不收缩C→D平衡阶段干燥速度为0
▪B点称为临界点
▪C点平衡状态点
干燥速度取决与内部扩散速度和表面汽化速度两个过程
自然对流干燥：以空气(大气)作为干燥介质，由于空气密度不同而引起对流，进行干燥。
热空气干燥——强制对流干燥：采用强制通风手段，利用具有一定流速的热空气吹拂欲干燥的坯体表而，使其得到干燥的方法。
（1）间歇式室式干燥室（室式烘房（2）连续式干燥干燥缺陷：变形、开裂
产生缺陷的本质原因：干燥→颗粒表面自由水膜变薄→颗粒之间靠近→发生收缩；在收缩过程中，坯料部分颗粒的取向性排列→收缩的各向异性→产生内应力
解决干燥缺陷的措施：
1 坯体配方稳定；
2 控制水分；
3 成形按规程，且均匀、合理；
4 边缘隔湿处理；
5 双面干燥；
6 控制干燥制度；
7 加强质量监控；
8 产品形状设计合理。
砖坯的干燥制度
砖坯的干燥制度一干操阶段的划分：由于砖坯中的水份分别以紧紧吸附在顺粒表面形成水膜的吸附水和被挤压积聚在颗粒之间的自由水两种形式存在。
在干燥过程中，自由水首先蒸发排出。
同时，相邻颖粒迅速占自由水排出后的剩余空间而相互靠拢，坯体产生收缩。
由于干燥总是由坯体外层向内逐步进行，收缩也总是外快而内慢，造成内部被外部压紧，外部向内部挤胀，一旦这种压紧和挤胀超过了泥料的弹性系数(1％～2％)，必将胀破坯体表层，产生干燥裂纹。
尤其在千燥的初期阶段，砖坯表层的自由水迅速蒸发，同时内层的自由水依次向表层移动形成内湿外干的湿度梯度，由于这时砖坯本身的含水量较高，其与周围环境的湿度差较大，脱水速度和干燥收缩速度也较快，到本阶段结束，约可脱去其水份的20％～50％，收缩量也将达到其总收缩量的一半，是最容易产生干燥裂纹的危险期，这一阶段常为24～72小时，对干燥敏感性系数大于2的泥料制成的砖坯有时要一周以上。
并均以砖坯表面已均匀变色，触摸时手上没有湿印为本阶段结束的标志。
世界砖瓦网进入干燥的中期阶段后，表层的自由水已基本脱去，砖坯深部的水必须在先扩散到表层以后才能蒸发脱去，砖坯的干燥和收缩度明显减慢。
至本阶段结束时，自由水已基本排完，干燥收缩也基本结束。
这时，紧裹在颗粒表面的吸附水才开始蒸发。
由于吸附水要在挣脱了颗粒约束获得自由以后才能从缝隙中挤到砖坯表面蒸发脱去，比自由水困难多了。
因此，在同一干燥条件下，脱水速度大幅度下降。
但因已停止干燥收缩，产生干燥裂纹危险已不存在，可以采取提高热风温度、降低相对湿度的办法来加速干燥。
二临界点和临界含水率：如前所述，在干燥的中期阶段结束以后自由水已基本排完，干燥收缩也基本结束，可以加快干燥。
第七章 坯体的干燥
3.经干燥的坯体可在烧成初期经受快速升温，从而缩短烧成
周 期，提高窑炉的周转率，降低燃料消耗。 干燥后生坯的水分达1％～2％。
7.1 干燥的物理过程(17)
7.1.1 生坯的水分与干燥的关系
按照水与物料结合程度的强弱，生坯中的水分可分为三类： 1.化学结合水：是坯体物质结构的一部分，干燥除不去； 2.吸附水（物理化学结合水）：与物料牢固结合，改变了 水分的很多性质，在干燥过程中可以部分排除； 3.自由水（机械结合水）：与物料结合最弱，干燥过程中 最先被排除。
湿坯放在设有坯架和加热设 备的干燥室中进行干燥的方 法。
特点：干燥缓和，间歇式操 作，干燥制度灵活。
优点：设备简单，造价低。 缺点：热效低，周期长，干 燥效果不易控制，人工运输 破损率高。
室式干燥
7.2.2 隧道干燥
采用逆流干燥方式，基本上适应了干燥过程四个阶段的标准要求，比较 合理，连续工作，热利用率高，便于调节控制，干燥效果稳定。 不足在于占地面积大，干燥速度较慢，热量有损失。
7.2.4 转盘式干燥
转盘式干燥器在日用陶瓷行业应用的比较广泛。是用一个相当大直径的 转盘作为坯体的运载机构，以一定的规律载着坯体在干燥器内运行并运 送至预定位臵。 利用热风对位集中强风喷射 坯体，转盘与风箱成一体， 风箱分两层，热风从下层分 配到喷口喷出，湿气经上层 回流带走，坯体的另一面靠 自然通风干燥。
因为到达临界含水量以后坯体的干燥是排除其中毛细管中的水分和含水矿物中的物理吸附水坯体略有收缩所以此阶段坯体内不会产生干燥收缩的应力干燥过程进入安全状态
第七章 坯体的干燥
定义：用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之为 干燥，也叫烘干。 目的： 1.提高成形后坯体的强度，便于运输和再加工，如：修坯、粘 接、施釉等； 2.提高坯体吸附釉层能力；
浅析陶瓷高湿坯体的干燥机理及模式
浅析陶瓷高湿坯体的干燥机理及模式技术创造第一生产力，随着现代科技的进步，陶瓷机械行业正发生着日新月异的变化。
陶机的发展给陶瓷生产带来了极大的便利，并革命性地提高了陶瓷的品质。
品质的提升又给陶机提出了更高的要求，两者之间的需求平衡不断被打破，才有了今天陶瓷及陶瓷机械行业一派繁荣的景象。
但繁荣背后也存在一些不足，如一些传统陶瓷产品的部分生产环节依旧延续着80年代的生产工艺，一些新兴产品因某个生产环节脱钩而无法保证其品质。
目前，陶瓷高湿坯体的干燥情况是陶瓷行业需要共同探讨的问题之一。
2 陶瓷高湿坯体的干燥发展状况及出现的问题卫生洁具干燥成形后需放置5~10天，此时含水率约为8%~10%，然后再放入烘干房内1~2天，此时制品已完全干燥。
整个过程耗费了大量的时间与人力，同时这种干燥方式受气候的影响较大，很难保证产品的品质。
其它的高湿坯体，如新兴起的环保建材陶板、传统的西瓦及耐火材料硼板坩锅等干燥周期也较长。
如今在多年从业经验的基础上以及引入国外同行的先进理念，在高湿坯的干燥难题上终于有所突破。
高湿坯体在快速干燥过程中出现的各种开裂和变形等问题。
其主要原因为：干燥过快导致产品内外的含水量相差较大，造成坯体内外收缩不一致，从而导致坯体变形、开裂。
其根本原因是：坯体含水量对坯体体积的影响。
一般地，坯体含水量对体积的影响在一个定量前后相差很大，我们称这个含水量为临界含水量，其值为8%左右（受坯体工艺配方影响）。
如果坯体含水量小于8%时，含水量的变化对体积的影响较小。
因此，在快速干燥过程中合理地控制干燥速度就不易出现坯体变形、开裂等缺陷。
例如，目前墙地砖的成形水分都控制在7%左右，其干燥周期可控制范围为30~90min（坏体越厚需时越长）。
因此，当坯体含水量低于8%以后，可以采用一些现有的干燥手段进行快速干燥。
当坯体中的水分处于临界含水量时，坯体内外的含水量相差较大，对坯体体积的影响较大，内外体积变化不一，易致坯体变形、开裂。
《坯体干燥》ppt课件
散到外界去； 3〕内分散过程 -- 水分自生坯内部向外表
分散； 三过程同时进展，既与枯燥条件有关，也
枯燥过程可以分为四个阶段： 〔1〕加热阶段； 〔2〕等速枯燥阶段； 〔3〕降速枯燥阶段。 〔4〕平衡阶段
内热源法：是将湿物料放在高频交变的电磁场中或微波场中， 使物料本身的分子产生猛烈的热运动发热或使交变电流经过物料 而产生热量，物料中水分蒸发，得以枯燥。
微波枯燥 红外枯燥 电枯燥 最为广泛的还是外热源法中的对流加热，加热物料的介质为 枯燥介质，枯燥介质通常是热空气或热烟气。
1. 对流枯燥 原理：热空气或热烟气，对流传热 特点：热分散方向与湿度分散方向相反 设备：室式、隧道式、立式、链式、辊道式枯燥
第三节 枯燥方法 分为：
自然枯燥和人工枯燥〔机械枯燥〕。 自然枯燥特点：不耗费动力和燃料，操作简 便，但是枯燥速度慢，产量低，劳动强度高，受 气候条件的影响大，不适宜于工业规模的消费 。 人工枯燥特点：枯燥速度快，产量大，不受
人工枯燥的加热方式： 〔1〕外热源法； 〔2〕内热源法。 外热源法：是指在物料的外部对物料外表加热使物料受热， 蒸发水分，而得以枯燥。外热源法的加热方式： 〔a〕对流加热; 〔b〕辐射加热; 〔c〕对流-辐射加热。
普通出口风速：1.5～3.0m/s。
4、枯燥介质与物料的接触面 枯燥介质与物料的接触面F↑，枯燥速度v↑。 添加接触面的方法：①将固体物料破碎 ②使物料悬浮在枯燥介质中枯燥 ③在回转烘干机内添加扬料板
5、物料的性质、构造 物料的性质、构造不同，它的化学组成与水的结合方式不同，
有的物料以非结合水为主，有的物料以结合水为主。 物料中结合水↑，枯燥时间↑，枯燥速度↓。
复习思考题--陶瓷工艺学
第三篇陶瓷工艺学第一章绪论1 、传统陶瓷的概念与现代陶瓷的概念有何不同？答：（ 1 ）传统陶瓷：指以粘士和其它天然矿物为原料，经过粉碎、成型、焙烧等工艺过程所制得的各种制品。
（ 2 ）现代陶瓷：指用陶瓷的生产方法制造生产的无机非金属固体材料和制品。
2 、陶瓷如何分类？答：（ 1 ）按用途来分：①传统陶瓷（普通陶瓷）、②特种陶瓷或新型陶瓷亦称精密陶瓷（ 2 ）按物理性能分：陶器、炻器、瓷器。
3 、在按陶瓷的基本物理性能分类法中，陶器、炻器和瓷器的吸水率和相对密度有何区别？答：吸水率相对密度陶器 3-15% 1.5-2.4炻器 1-3% 1.3-2.4瓷器＜1% 2.4-2.64 、陶瓷工艺学的内容是什么？答：由陶瓷原料到制成陶瓷制品的整个工艺过程中的技术及其基本原理。
5 、陶瓷生产基本工艺过程包括哪些工序？答：有原料选定（进厂）、配料、坯釉料制备、成型、干燥、施釉烧成等工序。
6 、列举建筑卫生陶瓷产品中属于陶器、炻器和瓷器的产品？答：陶器：内墙砖；炻器：建筑外墙砖；瓷器：卫生洁具、地砖。
第二章原料1 、陶瓷原料分哪几类？答：可塑性原料；熔剂类原料和瘠性类原料。
炻炻2 、粘土的定义如何？答：粘土是一种或多种呈疏松或胶状密实的含水铝硅酸盐矿物的混合物。
3 、粘土是如何形成的？答：粘土主要是由铝硅酸盐类岩石，如长石、伟晶花岗岩等经过长期地质年代的自然风化作用或热液浊变作用而形成的。
长石转化为高岭石的反应大致如下：2[KAlSi 3 O 8 ]+H 2 CO 3 ------Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 +4SiO 2 +K 2CO34 、粘土按成因和耐火度可分为哪几类？答：按成因分类：（ 1 ）原生粘土。
又称一次粘土、残留粘土，它是由母岩风化后残留在原地形成的。
（ 2 ）次生粘土。
又称二次粘土、沉积粘土。
按耐火度分类：（ 1 ）耐火粘土。
其耐火度＞ 158 0 ℃。
（ 2 ）难熔粘土。
耐火度为 1350~ 158 0 ℃（ 3 ）易熔粘土。
陶瓷工艺学_景德镇陶瓷大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
陶瓷工艺学_景德镇陶瓷大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.坯体在干燥时发生收缩最重要的阶段是：（）答案:等速干燥阶段2.注浆成型过程中：（）答案:以上均不是3.元代出现双层结构的镂空高足杯，清代又出现外层镂空、内层绘画的转心瓶使用的是（）装饰技术答案:镂空4.渗花彩料由（）等材料，按一定的比例配制而成。
答案:助渗剂色剂稀释剂增稠剂5.针孔缺陷可由以下几种可能原因引起。
（）答案:坯釉配方烧成成型施釉6.变形产生原因与（）等有关答案:烧成制度器形设计坯釉配方7.烧成制度包括（）答案:气氛制度压力制度温度制度8.施釉的目的在于（）答案:改善坯体的表面性能提高产品的使用性能增加产品的美感9.坯体的总收缩率等于干燥收缩率加上烧成收缩率。
答案:错误10.煅烧后的合成颜料，先要破碎，然后经稀氢氧化钠碱洗答案:错误11.瓷器是陶瓷制品中，胎体玻化或部分玻化、吸水率不大于3%、有一定透光性、断面细腻呈贝壳状或石状、敲击声清脆的一类制品答案:正确12.釉粘度过大，易产生釉面不光滑和橘釉等缺陷，釉粘度过小，易产生流釉、堆釉和干釉等缺陷。
答案:正确13.对于注浆料，宜多加入膨润土，防止稠化，有利于注浆。
答案:错误14.陶器的吸水率一般>3%,不透光,未玻化或玻化程度差,结构不致密,断面粗糙,敲击声沉浊答案:正确15.传统陶瓷的原材料包括天然矿物,如粘土、石英、长石等。
根据使用领域不同,可分为日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、化工陶瓷、化学瓷、电瓷及其他工业用陶瓷。
答案: 正确。
第七章 陶瓷工艺学 烧成
烧成时，氧化分解期要求强氧化气氛；玻化成瓷期，
要注意气氛转换温度。强氧化物 前150℃左右，强还原 强还原，釉始熔
铁少、有机物、碳素多用氧化气氛；南方瓷，还原气氛， 弱还原，1200℃左右。
3.压力制度： 影响窑内温度和气氛。 倒焰窑：窑底处于零压，窑内处于微正压，烟道 内微负压。 隧道窑：预热带负压（—29.4Pa），烧成带正压
按照一次烧成法进行烧成。世界各国硬质精
细日用白瓷多采用此法。
低温素烧、高温釉烧
有 高温素烧、低温釉烧
低温素烧即用低温700-960℃左右，将已经干 燥的生坯烧成，然后施釉，再入窑用高温烧成。如 有些薄胎瓷、艺术瓷、釉下彩绘的日用瓷等。 高温素烧是先将坯高温素烧（1260-1280℃）， 再进行低温釉烧（950-1050℃），如一般精陶和英国 骨灰瓷等多采用此法。
第二节 坯体在烧成过程中的主要物理化学变化
一、低温阶段 （室温～300℃）
入窑水分低于5％以下，排除残余机械结合水和 吸附水，质量减轻，坯体体积收缩，坯体强度和气孔 率增加。
主要是物理变化，干燥过程的继续。使坯体入窑 水分降低，提高窑炉生产效率。一般隧道窑的坯体入 窑水分<1%，辊道窑0.5%以下。
（19.6～29.4Pa），冷却带正压（0～19.6Pa)，零压
位在预热带与烧成带之间。
第四节
快速烧成
一、传统烧成制度周期长的原因
1. 坯釉反应需要一定的时间；
2. 外部原因：如窑炉温差大、装窑密度、燃料、窑 具性能等条件所限制。
二、快速烧成的意义 烧成周期10h以上为常规烧成；4～10h以内称为加 速烧成；4h以下为快速烧成。 1.节约能源（燃料） 2.充分利用原料资源 3.提高窑炉和窑具的使用寿命 4.缩短生产周期，提高生产效率
陶瓷工艺学6坯体的干燥0910
干燥技术
传统工业的干燥技术有：厢式干燥、隧道干燥、 转筒干燥、转鼓干燥、带式干燥、盘式干燥、浆叶式 干燥、流化床干燥、喷动床干燥、喷雾干燥、气流干 燥、真空冷冻干燥、太阳能干燥、微波干燥和高频干 燥、红外热辐射干燥等。
近年来的新型干燥技术：脉冲干燥、对撞干燥、 冲击穿透干燥、声波场干燥、超临界流体干燥、过热 蒸汽干燥、接触吸附干燥等。
干燥方法
自然干燥法：将湿坯置于露天或室内的场地上，借 助风吹和日晒的自然条件使物料得以干燥的办法。成本 低，但干燥速度慢，产量低，劳动强度大，受气候影响 大，难以适应大规模的工业生产。
人工干燥法：也称机械干燥，将湿物料放在专门的 设备中进行加热，使物料的水分蒸发而得以干燥。特征： 干燥速度快，产量大，不受气候条件的限制，便于实现 自动化，适合于工业生产。
设备的制造是近20年的事。 现约有干燥设备厂400余家，数量上是世界
第一大国。 不论在干燥技术还是设备制造水平上，至今
尚未在世界上有一定影响。 国产的干燥设备主供国内市场，很少出口，
即使偶尔出口，售价也不可观。
干燥技术的应用及设备厂的管理
中国干燥技术与先进国家的差距 1）基础研究的差距 自1975年在南京举行了第一次全国干燥技
2、电热干燥与红外干燥、热风干燥相结合
干燥含水率高的大型复杂坯件如注浆坯时，可以先用电热 干燥以除去大部分水，然后再施釉后采用红外干燥、热风 干燥交替进行，以除去剩余水分，可以大大缩短干燥时间 同时又节约能源。
干燥技术的应用及设备厂的管理
中国干燥技术现状 干燥设备的应用已有几十年的历史，但干燥
2、微波干燥 微波是介于红外线和无线电波之间的一种电磁波， 波长在1~1000mm范围内，频率为 300~300000MHz，微波加热原理基于微波与物 质相互作用吸收而产生的热效应。
单元六陶瓷坯体干燥
内、外扩散哪个慢，哪个就成为控制因素。影响生坯内扩散的 内因有含水率、生坯的组成与结构等。瘠性原料可以减少成型水分、 减少干燥收缩、加速内扩散。生坯温度是内扩散的重要外因。温度 升高，水的粘度降低、毛细管中水的弯月面表面张力及其合力也降 低，可提高水的内扩散速度。同时，也可加快处于降温干燥阶段的 生坯内水蒸气的扩散速度。当温度梯度与湿度梯度方向一致时会显 著加快内扩散速度。
（3）降速干燥阶段 在降速干燥阶段，生坯失去外表面的水膜，颗粒靠拢，毛细管 的直径更小，使内扩散阻力增大，外扩散因此受到制约，μ 随有绝 对含水率ω 的降低而降低。 （4）平衡阶段 坯体的水分与环境的交换呈平衡状态,干燥过程终止, μ =0,J 不变,此时的含水率为最终含水率。最终含水率除与周围介质温度、 相对湿度有关外,还与坯料组成有关。 此时，一般含水率＜2%。
（3）自由水 自由水又称机械结合水，它分布于固体颗粒之 间，可以在干燥的过程中全部除去。在自由水的排出过程中坯体的 颗粒相互靠拢而使坯体收缩，其收缩体积约等于所排出自由水的体 积。因此，自由水又称为收缩水。
干燥过程只需排除自由水即可。赶走吸附水没有什么实际意义， 因为它很快又从空气中吸收水分达到平衡。而结构水一般不在干燥 过程中排除，而要在烧成过程中除去。一般确定干燥后的含水率时， 不应低于平衡水分，否则坯体还会从大气中吸湿“反潮”。
6．1 干燥原理 6．1．1湿坯中水分类型及结构形式
陶瓷湿坯中的水分，按其不同的结构形式共分三种类型： （1） 化学结合水 化学结合水是指参与组成矿物晶格的水分。 例如高岭土中有两个分子的结构水（Al2O3·2SiO2·2H2O），不能经 过干燥除去，排出时需要较高的能量。高岭土的结构水要在450～ 650℃之间才能除去。 （2） 吸附水 吸附水是指依靠坯料质点静电引力和质点间毛 细结构形成的毛细管力，存在于物理颗粒表面或微毛细管中的水分。 这种水的吸附量取决于坯料性质，特别是粘土原料的种类和用量。 当坯体的吸附水量与外界达到平衡时，该水称为平衡水。
陶瓷坯体的干燥过程
陶瓷坯体的干燥过程在对流干燥过程中介质与坯体之间既有热交换，又有质交换，可以将其分为下面三个既同时进行又相互联系的过程：(1)传热过程干燥介质的热量以对流方式传给坯体表面，又以传导方式从表面传向坯休内部。
坯体表面的水分得到热量而汽化，由液态变为气态。
(2)外扩散过程坯体表面产生的水蒸汽，通过层流底层，在浓度差的作用下，以扩散方式由坯体表面向干燥介质中移动。
(3)内扩散过程由于湿坯体表面水分蒸发，使其内部产生湿度梯度，促使水分由浓度较高的内层向浓度较低的外层扩散，称湿传导或湿扩散。
当坯体中存在有温度梯度时，也会引起水分的扩散移动，移动的方向指向温度降低的方向，即与温度梯度的指向相反，这种单由温度梯度引起的水分移动称热湿传导或称热扩散。
在实际的干燥过程中，水分的内扩散过程一般包括湿传导和热湿传导的共同作用。
(二)坯体干燥过程的特点干燥过程依次分为如下几个阶段；(1)加热阶段由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量，因此受热表面温度逐步升高，直至等于干燥介质的湿球温度，即到达图中A点，此时表面获得热与蒸发耗热达到动平衡，温度不变。
此阶段坯体水分减少，干燥速率增加。
(2)等速干燥阶段本阶段仍继续进行自由水排除。
由于坯体含水分较高，表面蒸发了多少水量，内部就能补充多少水量，即坯体内部水分移动速度(内扩散速度)等于表面水分蒸发速度，亦等于外扩散速度，所以表面维持潮湿状态。
另外，介质传给坯体表面的热量等于水分汽化所需之热量，所以坯体表面温度不变，等于介质的湿球温度。
坯体表面的水蒸汽分压等于表面温度下的饱和水蒸汽分压，干燥速率恒定，故称等速干燥阶段。
因本阶段是排除自由水，故坯体会产生体积收缩，收缩量与水分降低量成直线关系，若操作不当，干燥过快，坯体极易变形、开裂，造成干燥废品。
等速干燥阶段结束时，物料水分降低到临界值，K点即为临界水分点。
此时尽管物料内部仍是自由水，但在表面一薄层内已开始出现大气吸附水。
精选陶瓷生产技术及设备之坯体的干燥培训课件
0 ①——坯体含水率
②——干燥速度 ③——坯体表面温度
即在干燥后期使坯体接触高温、低湿的热风。
F
K 平衡水分
C
时间，t
4.3 干燥方法及设备
● 干燥方法分类：
热风干燥（对流干燥） 电干燥——工频电干燥、高频电干燥 辐射干燥—— 微波干燥、远红外干燥
4.3 干燥方法及设备
一、热风干燥（对流干燥）
根据干燥器的结构不同，对流式干燥器有：室式、隧道式、 链式、推板式干燥器等几种形式。
4.3 干燥方法与设备
三、辐射干燥
（二）远红外干燥
水分子也是红外敏感物质。当入射的红外线频率与含水物质的固有 振动频率一致时，就会大量吸收红外线，从而改变和加剧其极性分 子的振动与偶极矩的转动，使物体温度升高。
远红外干燥就是利用远红外辐射器发出的远红外线为湿坯体所吸收， 直接转变为热能而使生坯干燥的方法。 水分在远红外区域有很宽的吸收带，因此远红外的干燥效果要比近红 外干燥好的多。
2. 浇（淋）釉
● 概念。适用于 墙地砖、圆形浅底 盘（碟、碗）类制 品。
5.1 施釉方法与设备
一、传统施釉方法
2. 浇（淋）釉
● 特点：施釉效率高；釉 面光滑平整、少有波纹。
● 影响釉层厚度及均匀性 的因素
--坯体含水率 --釉浆浓度 --施釉时间（传送带速）
钟罩式浇釉法示意图
5.1 施釉方法与设备
2. 坯体的形状、大小及厚薄。 3. 干燥强度——干燥介质（热风）的温度、湿度、流速及流量。 4. 坯体的受热面积（与热风接触面积）。 5. 干燥平衡水分的高低。 6. 干燥器的结构与热工性能。
4.2 干燥制度的制定
二、影响坯体干燥质量的因素
● 坯体干燥质量的衡量标准：各部位干燥比较均匀，平衡水分 （干燥残余水分）达到要求，无变形或开裂现象。
陶艺(第六章)-坯体的干燥
干燥：依靠蒸发而使成型后的坯体脱水 的过程。 干燥的目的
提高坯体强度，减少生坯的变形和破损
提高坯体的吸水率，以便进行施釉操作解坯体干燥过程的实质和产生 收缩的原因 掌握坯体干燥过程中的变化规律
选择合适的干燥制度和干燥设备
平衡阶段：当坯体干燥到表面水分达到 平衡水分时，表面干燥速度降为零。 表面蒸发 坯体 吸附 周围介质
平衡水分的多少取决于坯体的性质和周 围介质的温度和湿度，此时坯体中的水 分称为干燥最终水分。
干燥前状态
临界状态
干燥中止状态
干燥收缩与变形
自由水排出
颗粒表面水膜变薄 颗粒靠拢 直至与周围介质水分平衡 排除孔隙水
G I ( 0.2) M a b F Z L H
G—干燥排出水份的质量，kg； F—坯体受辐射表面积，m2； Z—干燥时间，h； I—辐射强度，w／m2；
β—坯体对辐射线的吸收能力； L—辐射距离，cm。
辐射干燥的优点：
能保证坯体清洁； 设备结构简单，易于实现自动化控制； 干燥速度较快；
干燥过程
外扩散－－表面蒸发。 内扩散－－表面水分蒸发后，坯体内部 的水分移动分为湿传导和热湿传导。
湿传导－－∵水分梯度，∴水分移动 热湿传导－－∵温度梯度，∴水分移动
加热阶段（升速阶段）：坯体表面被加 热升温，水分不断蒸发，直到表面温度 达到干燥介质的湿球温度，坯体吸收的 热量与蒸发水分所消耗的热量达到动态 平衡，则干燥进入等速阶段。 由于升速阶段时间很短，因此排出水 量不多。
影响干燥速度的因素
1、影响内扩散的因素
组成坯体物料的性质：粗颗粒、瘠性料 量多时，毛细管粗、内扩散阻力小而利于 内扩散速度的提高。 生坯温度：温度升高，水的粘度降低， 表面张力降低，内扩散阻力减小。采取措 施使坯体温度梯度与湿度梯度方向一致。
陶瓷坯体的干燥-精讲课件
• 举例：“陶瓷砖”按吸水率可分为五大类：
GB／T4100.1-1999 干压陶瓷砖—第1部分 瓷质砖 GB／T4100.2-1999 干压陶瓷砖—第2部分 炻瓷砖 GB／T4100.3-1999 干压陶瓷砖—第3部分 细炻砖 GB／T4100.4-1999 干压陶瓷砖—第4部分 炻质砖 GB／T4100.5-1999 干压陶瓷砖—第5部分 陶质砖
第八章 显微结构与性质
第九章 粘结、修坯与施釉
第十章 烧成与窑具
第十一章 陶瓷装饰
▪ 以材料性质─结构─工艺之间的关系为纲，阐明材 料的组成，结构与性能的内在联系；讨论工艺方法 对产品性能的影响；将技术基础的有关原理与生产 工艺，性能控制融合在一起。
五 陶瓷的发展历史
四个时期
✓无釉陶器时期 ✓原始瓷器时期 ✓透明釉时期 ✓ 半透明胎时期
5.1 干燥过程
坯体干燥性能
3) 吸附阳离子的种类和数量 Na+ > Ca2+ >Ba2+ >H+ >Al3+ ——>气孔率提高 吸附离子数量多则强度提高 吸附Na+ ，泥料干后强度最高（粘土颗粒平行排列）
4) 成型方法 可塑：压力提高，有序排列颗粒较多，强度提高 注浆：泥浆胶溶程度完全， 颗粒面－面排列，强度
5.1 干燥过程
坯体干燥性能
2、影响干坯强度和气孔率的因素 1) 原料的组成和矿物组成 可塑性提高，干后强度提高 颗粒形状和堆积方式决定干坯强度与气孔率 高岭土：边——面堆积，气孔率高， 渗透性好 伊利石：面——面堆积，气孔率低， 渗透性低 致密坯体——抗开裂性能好 2) 坯料细度 细度提高，晶片越薄则干后强度提高
类别 种类
陶瓷坯体干燥过程与变形开裂的原因
陶瓷坯体干燥过程与变形开裂的原因
陶瓷坯体干燥过程与变形开裂的原因主要有以下几个：
1. 坯体内外的湿度差异：坯体在干燥过程中，表面和内部的湿度会有一定差异，如果湿度差异过大时，会使得坯体出现变形和开裂。
这是因为湿度差异导致了坯体内外的收缩速度不一致。
2. 干燥速度过快：干燥速度过快会导致坯体表面快速失去水分，而坯体内部的水分蒸发速度较慢，从而引起坯体收缩不匀，产生开裂和变形。
3. 瓷胚内部含有较多有机物：如果瓷胚内部含有过多的有机物，当进行干燥过程时，有机物会分解产生气体，产生了一定的气压，从而导致坯体的变形和开裂。
4. 瓷胚的不均匀性：如果瓷胚在成型时没有得到充分均匀的加压，会导致瓷胚内部存在较大的压力差，从而在干燥过程中引起变形和开裂。
为了避免坯体在干燥过程中出现变形和开裂，可以采取一些预防措施：
1. 控制干燥速度：逐渐增加干燥速度，避免过快干燥造成水分失衡，可以利用一个阶段的干燥时间，让坯体逐渐适应干燥环境。
2. 增加干燥时间：将干燥时间延长，让坯体内部的水分充分散
发，减小湿度差异。
3. 控制环境湿度：控制好干燥室的湿度，避免湿度变化较大。
4. 控制坯体成型质量：保证坯体成型时的均匀性，提高坯体的抗变形能力。
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影响速度的参数
温度、湿度， 流量、流速等
坯体的性质
1. 影响干燥速度的因素
1.1 影响内扩散的因素
热湿传导：温度差引起的水分沿温度梯度方向扩散。
内扩散形式
热端
冷端
湿传导：湿度差引起的水分沿湿度方向的扩散。
湿端 干端 1）热湿传导方向与湿传导方向一致性。
微波干燥、远红外干燥。
9
2）坯料的颗粒组成和矿物组成 粗颗粒，瘠性料，毛细管粗扩散阻力小有利于水分的扩散。
D
时间
4
干燥过程各阶段的特征： OA 升速干燥阶段，温度—逐渐升高至干燥介质湿球温度TA。
干燥速度—由零升至最大，蒸发表面水分。 吸热—蒸发水分，提高坯体温度。 收缩—很小。
A B等速干燥阶段，表面温度—不变， 干燥速度—保持衡定，内扩散速度等于外 扩散速度。 吸热—全部用于蒸发水分。 收缩—较大，相当于成份水分的体积。
2.2 干燥介质的湿度 湿度太低，干燥太快，容易产生变形和开裂。 例如：大件的卫生瓷坯体，通常采用分段干燥方法。
11
2.3 干燥介质的流速和流量 提高介质的流速和流量可以提高干燥速度。 注意防止变形、开裂。
12
§7 – 3 干燥方法
1）热空气干燥 2）工频电干燥 3）直流电干燥 4）辐射干燥 5）综合干燥
第六章 坯体的干燥
1
第七章 坯体的干燥
§7 – 1 干燥作用与干燥过程 §7 – 2 干燥制度的确定 §7 – 3 干燥方法 §7 – 4 干燥缺陷分析
2
§7– 1 干燥作用与干燥过程
1. 干燥的作用： 排除坯体中的水分
注浆法 30％～35％
坯体成形含水率 可塑法 压制法
15％～26％ 3％～14％
17
1.5 喷雾干 燥
泥浆含水率：30％～50％ 造雾方式：压力式、气流式 热空气温度：400～600℃ 流体流动方式：逆流、顺流式 特点：工艺简单，生产效率高 产量大， 颗粒流动性好，坯体 强 度高，致密度高 。
18
1.6 热泵干燥 基本原理：高温热湿气体经过冷凝换热，排除水分后再加热 循环使用。
3.1收缩与变形的原因： 干燥 颗粒表面自由水膜变薄 颗粒之间靠近 发生收缩 坯料部分颗粒的取向性排列 收缩的各向异性 产生内应力 注意：1）B点称为临界点，转折点（阶段、收缩）后进入干燥
安全状态。 2）C点平衡状态点，标志着干燥结束。但含水率不为零。 3）“返潮”问题。
7
3.2 影响坯体收缩变形的主要因素
1）坯体中粘土的性能
粗细 多少 分布
细 吸附水膜厚 可塑性好 收缩变形大
2）粘土吸附阳离子的种类
表8-1
3）坯体的含水率 含水率大 收缩大 变形开裂的可能性大
4）坯体的成形方法 与含水率的关系
5）坯体的形状 形状复杂、 薄厚不匀容易变形开裂。
8
§7 – 2 干燥制度的确定
干燥介质的种类
干燥过程各阶段的速度
3）生坯的温度以及内外湿度差 温度高，水分粘度小、表面张力小有利于扩散。 湿度差大，湿扩散速度快。
1.2 影响外扩散的因素 表面水分汽化，向介质扩散。（表面水蒸气分压与介质分压差）
相关因素：干燥介质、生坯的温度；
干燥介质的流速、方向。
1.3 其它因素
1）干燥方式； 2）坯体厚度和形状
3）干燥设备的结构以及坯体放置位置是否合理。
1.7 脉冲干燥 基本原理：墙地砖坯体输送的流动方向的两侧，脉冲利用 干热空气来干燥坯体。
2. 工频电干燥 基本原理：将坯体两端加交流电压（相当于并联进入电路）， 通电后坯体内部发热，蒸发水分干燥。 特点：热湿扩散方向与湿扩散方向一致，干燥效率高， 质量好，干燥后期耗电量大。适用于大厚制品。
19
kw·h/kg
等静压法 1％～3％
自由水 （通过干燥排除）
坯体中水分的种类 化学结合水
吸附水
干燥的目的：排除坯体中的水分，同时赋予坯体一定的干燥 强度，满足搬运以及后续工序（修坯、粘结、施釉）的要求。
3
2. 干燥过程
升速阶段
坯体干燥过程四个阶段示意图
等速阶段
降速阶段
平衡阶段
1
A2 3
介质温度
B
C O
1—坯体含水率 2—干燥速度 3—坯体表面温度
5
B C降速干燥阶段，表面温度—升高至介质温度。 干燥速度—逐渐减小至零，与介质达到平衡。 吸热—蒸发水分，提高坯体温度。 收缩—基本不收缩。
CD平衡阶段，坯体与介质达到平衡状态，干燥过程完成。
6
3. 干燥收缩与变形
内应力大于塑性状态屈服值时 变形
内应力大于或塑性状态的破裂破裂值或弹性状态抗拉强度时 开裂
通电时间（min）
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4. 辐射干燥 基本原理：坯体中的水分选择性吸收特定波长的电磁波， 产生热效应，排除水分。
特点：设备简单，易于实现自动化，干燥速度快，质量好。
种类：高频干燥、微波干燥、红外干燥。 电磁波分类：按波长（um）分。
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2. 干燥介质参数的确定 2.1介质温度： 1）坯体的大小、形状、厚度、组成、含水率
大件、复杂坯体 低温高湿高温低湿（临界点）； 小件、简单坯体 高温低湿干燥。 带石膏模干燥时 温度不大于70℃，否则模型强度降低。 2）热能的充分利用和设备的因素 介质温度太高，热效率低，传热设备使用寿命降低。
15
1.3 链式干燥
修坯
脱模
成形
常利用隧道窑余热与成形机、自动脱模机、修坯机配套 形成自动流水线。适应中、小件产品，热效率高。 国产链式干燥机比较落后。
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1.4 辊道传送式干燥
近年来发展起来的一种与辊道窑一体（下层）的干燥方式。 热源：辊道窑余热或热风机供热。 特点：热效率高，干燥质量好，干燥后可直接入窑烧成。
含水率与耗电量的关系：
电 能 消 耗 （ ）
含水率％
电压：初期 30～40v 后期 220v以上。
20
3. 直流电干燥
基本原理：泥料中的水分以水化阳离子的形式存在，在电场 作用下，发生电动现象，水分子向负极运动排除。 特点：干燥均匀，速度快，不易变形质量好。
剩余少量水分需要用其它干燥方法排除。
湿坯质量（g）
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1. 热空气干燥
室式干燥、隧道式干燥、喷雾干燥、链式干燥及热泵干燥。 1.1 室式干燥（室式烘房）
分类：固定坯架式；活动坯车式。 暖气式；热风式；温度湿度可调式。
特点：设备简单，造价低廉，热效率低，干燥周期长。
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1.2 隧道式干燥
1—鼓分机 2—总进热风道 3—连通进热风道 4—支进热风道 5—干燥隧道 6—废气排除通道 7—排风机