Общие положения о сушке кирпича и черепицы

24.05.2018
Отформованный из глины сырец-кирпич или черепица должен быть высушен и обожжен. Сушка является подготовкой к обжигу. Только высушенный сырец способен перенести без искривления и трещин сравнительно быстрое нагревание, какое имеет место при обжиге. После сушки изделие делается настолько прочным, что позволяет установку друг на друга в печи в несколько рядов по высоте. Процесс сушки выдвигает ряд требований:

1. Удаление из изделия надлежащего количества влаги за возможно меньший промежуток времени.

2. Сохранение в сушке целости и правильной формы сырца.

3. Обслуживание сушила должно производиться возможно меньшим количеством рабочей силы и в особенности квалифицированной.

4. Сушило должно быть возможно более дешевым в постройке.

Сушка является весьма ответственной стадией, как в производстве кирпича, так и черепицы. Сушильный цех наиболее часто является узким местом кирпично-черепичных заводов.

Процесс сушки сырца кирпича и черепицы заключается в удалении влаги с поверхности изделия. Наружная поверхность сырца, испаряя воду, вскоре после начала сушки оказывается более бедной влагой, чем внутренние части. Во внутренних частях изделия, с большим количеством влаги, чем в наружных, капиллярные силы создают стремление к поднятию на поверхность воды, стремясь выравнять влажность по всей массе сырца.

Превращение воды в пар требует затраты тепла на испарение (595 кал/кг). 1 м3 сухого воздуха при данной температуре в состоянии поглотить определенное количество паров. Это количество резко возрастает с повышением температуры.

Оба эти обстоятельства делают процесс сушки зависимым в очень большой мере от температуры окружающего воздуха. Чем выше температура воздуха, тем меньше его необходимо для сушки.

Большое влияние на скорость сушки оказывает также и скорость обмена воздуха вокруг сушимых изделий. Воздух, находясь в состоянии покоя около испаряющей поверхности, быстро насыщается влагой, давление паров возрастает, процесс перехода воды изделия в пар, естественно, замедляется. Замена этой порции воздуха на новую, с меньшим давлением паров воды, снова ускоряет процесс испарения на поверхности изделия.

Степень насыщения воздуха парами воды (относительная влажность воздуха) тоже весьма существенно отражается на скорости сушки. Чем меньше степень насыщения воздуха парами воды, тем процесс сушки изделия идет интенсивнее; и тем меньшее количество воздуха необходимо для этого процесса. Иначе говоря, скорость испарения, примерно, прямо пропорциональна разности давления пара воды сушимого тела и пара воздуха, предназначаемого для сушки.

Большую роль играет направление потока воздуха. Поток, перпендикулярный поверхности испарения, показывает скорость испарения, примерно, вдвое большую, чем при направлении параллельном ей. Процесс сушки изделия во времени обычно делят на три периода: 1) прогрев материала сырца, 2) влажное состояние и 3) гигроскопическое состояние. Явления, протекающие в первом периоде, понятны и в объяснениях не нуждаются. Во втором периоде давление паров воды над изделием равно давлению насыщенного пара над любой свободной поверхностью воды при данной температуре. В этом случае скорость испарения воды с поверхности изделия равна или даже выше скорости испарения воды со свободной поверхности. В период гигроскопического состояния скорость испарения с поверхности изделия, наоборот, меньше чем скорость испарения воды со свободного водяного зеркала.

В периоде влажного состояния скорость испарения остается постоянной, гигроскопическое же состояние характеризуется все замедляющейся скоростью испарения. У глин, при данной температуре и влажности, скорость испарения приближается, в конце концов, к нулю. Процесс сушки прекращается при некоторой постоянной влажности изделия, характерной для данного сырья.

Сушка проходит нормально лишь при отсутствии большой разницы во влажности в различных частях сырца. В заводской практике стараются увеличить скорость продвижения воды от внутренних частей к наружным настолько, чтобы она соответствовала скорости испарения с поверхности изделия. Тогда не будет большой разницы в усадке различных частей изделия, а общая скорость сушки повысится. Скорость движения воды в капиллярах изделия в большой мере зависит от вязкости воды, которая определяется температурой. При нагревании вязкость уменьшается. Заметное уменьшение ее наблюдается при нагревании до 60° (падение, примерно, до 25 % величины вязкости при 0°С). Дальнейшее нагревание меньше влияет на вязкость.

Глина относится к материалам, легко растрескивающимся в быстрой сушке. Процесс сушки поэтому должен вестись сначала, по возможности, влажным воздухом. Испарение с поверхности будет происходить медленно — за счет тепла воздуха будет нагреваться изделие. Движение воды из внутренних слоев к наружным ускорится — будет легче компенсироваться потеря воды испарением с поверхности.

Срок сушки изделия, зависит от многих причин. Важнейшие из них: удельная поверхность (толщина черепка), пластичность глины, температура воздуха, скорость обмена, влажность воздуха. Меньшую роль играет количество воды нормальной заминки, конструкция сушила, характер укладки материала, характер движения (циркуляции) воздуха.

Глины, имеющие одинаковое количество воды нормальной заминки, но разного состава по величине частичек, могут показать различные усадки и разную скорость влагоотдачи. Сушка с ненормально высокой для данной глины температурой приводит к порче изделий. Быстро образуется наружная корка пересушенной массы сырца. Начальный период сушки характеризуется повышенной интенсивностью влагоотдачи, которая в дальнейшем чрезвычайно замедляется. Естественно, что эти условия способствуют образованию трещин. Возможно растрескивание сырца при нагревании без выделения воды, при исходной влажности. Бывает это при высокой температуре и большой скорости нагрева, характерных и отличных для каждой глины. Трещины на поверхности сырца появляются благодаря разнице во влажности его наружных и внутренних частей.

Процесс сушки ускоряется добавлением отощающих материалов: кварцевого песка, шамота и т. п. Эти материалы часто применяются в керамической практике как для ускорения сушки, так и для предохранения изделий от трещин и коробления. Однако, избыток отощающих материалов ослабляет механическую прочность сырца, изделие становится хрупким и с малой механической прочностью после обжига (при использовании песка).

Для сушки сырца применяют два типа сушил: естественные и искусственные. При рассмотрении и оценке работы сушил следует принимать во внимание еще следующее:

1) возможность механизации загрузки и выгрузки сушила;

2) легкость регулирования условий работы сушила.

Несмотря на широкое распространение в кирпичном производстве искусственных сушил, естественные еще продолжают играть большую роль.