工业上，陶瓷的生产有不同的工艺，坯料与坯体的干燥是陶瓷工业中重要的工艺过程之一。在坯料(砂石、黏土)及釉料的制备过程中，一般需要对泥浆进行压滤脱水或喷雾干燥，使其达到一定的含水率。一般地，注浆成型法，坯料含水率为28%～38%；可塑成型法，坯料含水率为19%～25%；压制成型法，坯料含水率为3%～7%。坯体中含有一定量的水分，其强度较低，在运输和再加工(如黏结、修坯)过程中，很容易变形或因强度不高而破损，因而为了提高成型后坯体的强度，要进行干燥。通过干燥处理，坯体失去可塑性，具有一定的弹性与强度。另一方面，坯体中含水率高，其吸附釉浆的能力差，所以为了提高坯体吸附釉层能力，其含水率应达到一定的程度(比如对于日用陶瓷，施釉时坯体需要干燥至含水率2%～4%)。此外，经干燥除去坯体中绝大多数的自由水之后，坯体很少发生收缩，从而使坯体在烧成阶段可以快速升温，而不发生制品变形或开裂，既保证了烧成质量又可以缩短烧成周期，最终提高窑炉利用率，降低能耗。通常坯体入窑前的含水率应干燥至2%以下。但过分干燥，也是不必要的，因为当坯体放置在大气中时，会再吸附水分而膨 图23—3坯体强度与含水率及干燥温度的关系胀，也可能发生开裂。不过，日用陶瓷坯体的干燥是与整个成型过程相联的，应根据各工序操作的工艺需求来确定排除多少水分。例如，许多陶瓷制品在成型后要进行湿修、镶接或干修，它们都有自己合适的坯体含水量，因此，成型后的坯体的水分不能一次干燥到1%～3%，而要根据成型中各加工工序的要求，分阶段地进行干燥，最后干燥到适合进窑的最终含水率。

水分扩散

干燥过程中，水分扩散是靠外扩散和内扩散来进行的。外扩散指坯体表面的水分以蒸汽形式从表面扩散到周围介质中的过程；内扩散则是水分在坯体内部进行移动的过程，内扩散根据水分移动的推动力不同，有湿传导和热湿传导两种形式。

(1)湿传导：坯体在干燥过程中，由于表面水分的蒸发，在其表面与内部之间形成了水分浓度差，因此在坯体厚度的方向上有一个水分浓度梯度，由此引起水分的移动。水分从坯体内部移动到表面，主要是靠扩散渗透和毛细管力的作用来进行的。因为水分的扩散及移动速度与水分浓度梯度成比例，所以这种现象称为湿传导，又叫湿扩散。

(2)热湿传导：使用辐射热或高温热空气干燥坯体时，由于坯体的导热性较差，或者由于坯体表面水分蒸发时需要吸收大量的热量，往往造成坯体的内、外温度不同，在坯体的厚度方向上产生温度梯度，由于坯体内的温度梯度而引起水分移动的现象称热湿传导，也叫热扩散。产生热扩散的原因可由毛细管现象来解释。水的表面张力是随温度的增加而减小的，毛细管两端存在温差，导致两端的表面张力不同，从而产生水分移动，由表面张力较小处向表面张力较大处移动，即由热端向冷端移动。因此热扩散的方向与热流的方向是一致的。

干燥特性

(1)加热阶段：坯体置于干燥介质(热空气)中，坯体表面被加热，水分蒸发速度很快地增大。但由于该阶段时间很短，除去的水量不多。

加热阶段应防止黏土制品表面上凝聚水分，因为这样会使其强度(结合性)下降，并且产生的应力可能使制品中出现开裂现象。最有效的加热方法是制品在成型以前用蒸汽加热黏土坯料，这不但可以缩短干燥时间，还可降低坯体中的应力，提高制品质量。也可以在相对湿度高的介质中利用红外线辐射来加热制品。

(2)恒速干燥阶段：当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)，坯体表面维持湿润状态。干燥介质传给坯体表面的热量等于水分汽化所需的热量，坯体表面温度不变，等于介质的湿球温度。此时，干燥速度稳定，故称恒速干燥阶段。在这一阶段，是自由水(非结合水)进行蒸发，坯体会产生体积收缩，并往往产生能使坯体成为废品的收缩应力。干燥过快，坯体容易变形、开裂。恒速干燥阶段结束时，物料水分降低到临界值。此时尽管物料内部可能仍有自由水，但在表层内已为结合水。到达临界点后，表层停止收缩，再继续干燥时仅增加坯体内的孔隙，因此恒速干燥阶段是干燥的重要阶段。

干燥速度(蒸发速度)与坯体表面和周围介质的水蒸气浓度差、分压差、温度差有关，也与坯体表面的空气速度有关(增大坯体表面的气流速度可以使气膜阻力下降)。

(3)降速干燥阶段：进入降速干燥阶段，坯体含水率减少，内扩散速度小于表面水分蒸发速度及外扩散速度，表面不再维持湿润状态，干燥速率逐渐降低。此阶段，物料温度开始逐渐升高，由于是排出结合水，坯体不产生体积收缩(有时略有收缩)，不会产生干燥废品。降速阶段的干燥速度，取决于内扩散速率，故又称内扩散控制阶段，此时坯体的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。

(4)平衡阶段：当坯体干燥到表面水分达到平衡水分时，干燥速度降为零。此时，坯体与周围介质达到平衡状态。平衡水分的多少与坯体材料性质和周围介质的温度和湿度有关，用吸附等温线表示。

干燥收缩及缺陷

未经干燥的湿坯体内固体颗粒被水膜所分隔。在干燥过程中，随着自由水的排除，颗粒逐渐靠拢，从而坯体发生收缩，收缩量大约等于排除的自由水的体积。Hasatani等指出，收缩量并不总是等于所除去的自由水的体积，它与温度也有关系。当水膜厚度减薄到临界状态一坯体中各颗粒达到相互接触的程度，内扩散阻力增大，干燥速度及收缩速度发生显著变化，收缩基本结束。若干燥继续进行，坯体中相互比邻的各颗粒间的孔隙水开始排出，此时固体颗粒不再有显著的靠近，收缩很小，孔隙逐渐被空气所占据，最后坯体孔隙中的水分被干燥到只剩下平衡水。 2100433B

陶瓷干燥技术一般采用热风烘干技术，能源来源方式有天然气燃烧，煤炭燃烧及电炉等三种方式，但是其干燥周期长而致资金周转慢，均匀性稍差，并且陶瓷干燥窑炉占地面积大，能耗较大。SYNOTHERM陶瓷微波干燥技术的出现适时的解决了这些问题。

微波干燥技术的原理微波是频率在300兆赫的电磁波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。

按泥料的不同含水量，可分为等速干燥和降速干燥两个阶段。以可塑成型坏体为例，此种坯体含水分高，其固体物料量相对较少，水分充填于坯体的固体颗粒之间，表面水分均布，干燥时表面水分蒸发。固体颗粒间水分逐步排除而相互靠拢。整个坯体产生收缩。这时，当周围温度、湿度等环境条件不变时，水分以近于相等的速度排除。这一阶段为等速干燥阶段。当坯体进一步干燥，颗粒逐步相互靠拢贴紧。此时水分连续体不复存在，水分仅存在于颗粒间的空隙。干燥所排除的水分已不再来自坯体水分的连续体，而必须经由坯体内的通道扩散至表面再蒸发排出。随着坯体水分的减少，干燥速度逐渐下降，由于颗粒已经靠拢、坯体不再收缩。这一阶段为降速干燥阶段。半干和干法成型坯体含水分少。没有等速于燥阶段，坯体干燥收缩少，非大型或特异型制品不致因坯体收缩而产生废品，干燥控制比较容易。干燥过程中，为防止产生废品，可先在常温下预干燥，然后再进一步进行燥。

褐煤干燥技术分六类

（1）转筒干燥技术——转筒干燥的核心是一个略带倾斜并能回转的圆筒体，筒体的倾斜度可以调节，范围一般为2°~10°；按照湿物料和热载体的接触方式，工业中开发利用的褐煤转筒干燥装置主要有直接加热转筒干燥器、回转管式干燥器和蒸汽管间接加热转筒干燥器。

（2）带式干燥技术——褐煤由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上，输送带通常用穿孔的不锈钢薄板制成，由电机经变速箱带动，可以调速，最常用的干燥介质是热空气或热烟气。

（3）气流干燥技术——气流干燥也称为“瞬间干燥”，是流态化稀相输送在干燥方面的应用；按照干燥介质和操作温度的不同，气流干燥可分为直管式和床混式两种。

（4）流化床干燥技术——工业上开发应用的褐煤流化床干燥设备主要是以过热蒸汽或空气作为流化介质(或干燥介质)，并且流化床内部带有换热器；褐煤流化床干燥技术主要包括过热蒸汽流化床干燥技术和蒸汽-空气联合干燥技术。

（5）振动干燥技术——振动干燥是利用机械振动实现固体颗粒在干燥器中流动，并同时在干燥介质（如热烟气等）的作用下实现干燥过程。褐煤振动干燥设备主要有振动混流干燥器和振动流化床干燥器。转筒干燥技术中的回转管干燥技术是工业中应用最为成熟的褐煤脱水干燥技术。

（6）K-燃料技术 ——最为一项非蒸发式干燥技术，该项技术利用原煤与蒸汽在提质装置中直接接触，通过调节时间、温度和压力三个要素，将原煤中的水分以液态水的方式脱除，在“挤”出煤中水分的同时，改变煤的孔隙结构及亲水性能，提升低阶煤的品质。在美国怀俄明州建设有年处理75万吨的提质工厂。

（7）高温流化床干燥技术

（a）高温流化床煤炭干燥技术简介

流化床干燥用于煤炭干燥始于1955年前后，在其后逐渐成为煤炭干燥的首选干燥机。1958年全美有6台转筒干燥机，64台振动流化床干燥机，44台气流干燥机，6台振动流化床干燥机用于煤炭干燥，到了1961年，则有11台转筒干燥机，66台振动流化床干燥机，40台气流干燥机，23台振动流化床干燥机用于煤炭干燥。截止到1980年，总共有170余台流化床干燥机用于煤炭干燥。其中一些干燥机运行时间已超过30年。主要是由于流化床干燥机用于煤炭干燥具有以下优势：

1. 可以采用高温进气，最高可达950度；

2. 由于采用高温进气，因此设备紧凑，投资低，能耗低；

3. 单机产量大：已投产的最大水份蒸发量可达150吨/时（流化面积为33平米，根据需要可达100平米）；

4. 可以直接干燥宽筛分物料：0-2"(0-50mm);

5. 可以实现粗细颗粒干燥和分离。

(b)煤炭干燥的爆炸问题

众所周知，煤粉的Kst大约为80，属于轻微但有破坏性爆炸的粉尘。煤粉的爆炸问题是煤炭干燥首先要解决的安全问题。

褐煤干燥技术防爆措施

1. 由于粉尘爆炸的三角形（褐煤更容易爆炸，其氧气浓度：7-8%）为：1），温度：600度；2），氧气浓度：11%；3），粉尘浓度：80g/m3。所以在设计和运行中至少必须去除粉尘爆炸的三角形中的一个边。

2. 根据相关部门对流化床煤炭干燥机的粉尘爆炸进行调查结果显示：60%左右的爆炸是由于人为操作不当所致；40%左右的爆炸是由于错误的操作规范所致。因此流化床煤炭干燥机的全自动控制可以避免为操作不当而导致的粉尘爆炸。另外，所有设备的开车程序，设备连锁，紧急停车程序，干燥工艺的HAZOP分析，重要仪表都必须仔细地，严格地，定期地进行检查，以彻底杜绝因错误的操作规范而导致的粉尘爆炸。

3. 系统泄爆装置的设计和安装。

根据实际运行经验，流化床煤炭干燥的爆炸问题是可以完全得到彻底地解决。

（c）工艺流程

待干燥的煤炭（0-50mm）加入料斗（Wet Coal Bin）, 通过加料器（Feeder）进入流化床干燥机的内部（即布风板(Bed Plate)的上部），在其中被来自燃烧室的高温烟气（500-1000度）所加热干燥：粗颗粒（0.5-50mm）由流化床干燥机侧部的溢流口（Discharged Gate）排出；细颗粒（0-1mm）则被热风带到除尘器（Dust Collector）分离后由底部关风器（Rotary Discharge）排出；尾气经由布袋除尘器或湿式除尘器（Scrubber）进一步除尘后排出。

(d) 高温流化床干燥机的设计要点

由于布风板(Bed Plate)的下部（燃烧室及管道系统）为内衬耐火水泥，其工作温度可达1200度以上；而布风板(Bed Plate)的上部（大约50mm），即干燥室的内部温度大约为尾气出口温度（60-100度），高温流化床干燥机的设计只要解决布风板及其上部50mm-100mm处的耐高温设计即可。采用用于航空发动机的耐高温材料制作布风板，经多年证实，完全可以在1000度以下长时间工作。