磚坯干燥的重要性和各階段機理研究

在燒結磚的生產實踐中，干燥環節是實現企業效益的關鍵環節之一。沒有干燥坯體的產量和質量，就沒有企業的效益。干燥前端的混合料制備與成型環節，以及干燥后端的燒成環節，固然對提高企業的效益有較大的影響，然而現今的干燥環節則成為了目前最重要的工序。無論是自然干燥輪窯燒成的小型企業，還是采用二次碼燒的隧道窯生產線或是現代化的大型一次碼燒隧道窯生產線，濕坯的干燥過程，仍然是制約燒結磚產量和質量的關鍵因素，對企業效益的高低起著決定作用。因此燒結磚企業提高產量的重點環節應該落實到干燥環節，而不是焙燒環節。

（1）水分來源及存在形式

坯體除去水分的過程叫做干燥。

坯體中的水主要由三部分組成，自由水、吸附水和化學結合水。

自由水也叫機械水或游離水：分布在顆粒之間和毛細管中，結合松弛，較易排除。自由水在干燥階段排出，體積要收縮。

吸附水：附著于顆粒表面，其數量與環境溫度和濕度相關，并有一定平衡關系，即隨周圍介質條件可逆性地變化，體積不變。

化學結合水：包含在礦物的分子結構中，結合牢固，排除時需要較大能量。化學結合水含量較少，一般需要在焙燒窯的預熱段排出溫度430℃~750℃。

在干燥條件固定的前提下，可以把坯體中的水分為自由水分和平衡水分，在干燥階段就要最大限度除去自由水分。

從工藝角度講，磚坯中的水分來自于原料自身含水，一攪、二攪和擠出機的加水。不同成型工藝生產的磚坯含水率差別較大。實踐中人們往往過分追求產量，降低了磚坯擠出壓力，導致強度下降，磚坯含水率提高。還有的盲目碼高，嚴重超出底層磚坯的承受能力，燒出的產品成品率很低。在允許的前提下應該尋求低含水率的成型工藝，能夠保證磚坯碼上窯車后不變形、不開裂，底層磚坯能夠承受住上層坯體的壓力。

（2） 坯體干燥機理

在干燥室內，干燥介質（余熱和熱煙氣）通過熱交換將熱量傳給坯體表面，坯體表面受熱后，又以傳導的方式將熱傳遞給坯體內部，這是傳熱過程。坯體表面受熱后，表面水分汽化蒸發，而坯體內部水分則因物料水分差而移向表面，再由表面蒸發，直到坯體得以干燥，這是傳質過程。

由此可見，整個干燥過程既是傳熱過程，又是傳質過程。傳質過程又可分為兩個過程，表面水分汽化蒸發到空氣的過程稱之為外擴散，內部水分移向表面的過程稱之為內擴散。在整個干燥過程中，傳熱過程、外擴散過程和內擴散過程是相互聯系并同時進行的。

在干燥介質穩定的情況下，坯體不發生化學變化時，坯體干燥可分為四個階段：

①升速階段

干燥室內不停地有新車進入，在這里階段，坯體表面被加熱到等于干燥介質濕球溫度的溫度，水分蒸發速度很快增大。這一階段時間短，排除水量不大 。干燥介質溫度最低、濕度最大。

②等速干燥階段

坯體表面蒸發的水分由內部向坯體表面源源不斷補充，坯體表面總是保持濕潤。這一階段干燥速度不變，坯體表面溫度保持不變，水分自由蒸發。干燥介質濕度逐漸增大。

③降速干燥階段

表面停止收縮，繼續干燥僅增加坯體內部孔隙。干燥速度下降，熱能消耗下降，坯體表面溫度提高。

④平衡階段

坯體表面水分達到平衡水分時，干燥速度為0 。干燥最終水分取決與干燥介質的溫度和濕度。干燥各階段并不是固定不變的，隨著干燥介質溫度、濕度的變化也會有所調整，實踐中要根據具體情況摸索出適合原料特點的干燥曲線。

通過研究干燥機理及干燥速率可知，影響干燥速率的因素實質上就是影響傳熱速率和擴散速率的因素，其中，影響傳熱速率的因素為干燥介質的溫度、濕度和流速，總體而言是單位時間送入干燥室內多少熱量。

在實踐中經常出現這樣的現象，有的生產線送進干燥室的熱風溫度較高，但是干燥速度就是很慢，干燥效果很差，這是因為風機抽取的風量偏少了，干燥室里并沒有獲得足夠的熱量。有的生產線送風溫度較低，但干燥效果卻很好，這是因為風量較大，干燥室已獲得足夠的熱量。

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