隔熱耐火材料的組成、分類及各種生產工藝的優缺點

在能源日趨緊張、環境日益惡化的今天,節能減排是國民經濟和社會可持續發展的關鍵技術,在我國中長期科學和技術發展規劃綱要中被列為優先發展的主題。隔熱保溫材料的研究是節能技術發展的關鍵問題之一,其新材料體系、新制備技術以及使用性能提升等方面的研究己成為節能環保領域的研究熱點和前沿課題。隔熱耐火材料是指應用在鋼鐵冶金等熱工窯爐保溫層的材料,其具有導熱率低、顯氣孔率高、體積密度低等特點,因此也稱為輕質耐火材料。隔熱耐火材料的使用在工作襯外側的保溫層能有效降低熱工窯爐的熱量損失,為工業生產達到節能減排的目的作出重要貢獻。隔熱耐火材料有多種類型,主要依據是其化學成分、使用溫度、存在形態和顯微結構進行分類。

隔熱耐火材料的組成、分類及各種生產工藝的優缺點

(莫來石隔熱保溫磚)

根據使用溫度的不同,可將隔熱耐火材料分為三類:

(1)低溫隔熱耐火材料,使用溫度小於600℃;

(2)中溫隔熱耐火材料,使用溫度為600-1200℃;

(3)高溫隔熱耐火材料,使用溫度大於1200℃。

根據化學礦物組成的不同,有高鋁質隔熱耐火材料、硅質隔熱耐火材料、與莫來石隔熱耐火材料等。

根據製品形態的不同,分為粉粒狀、定型、纖維狀隔熱耐火材料和複合隔熱耐火材料。

隔熱耐火材料的組成、分類及各種生產工藝的優缺點

根據結構特點的不同,可分為如圖1所示的三種:

(1) 氣相連續結構型或開放氣孔結構型;

(2)固相連續結構型或封閉氣孔結構型;

(3)固相和氣相都為連續相的混合結構型。

製備輕質隔熱耐火材料的主要目的就是提高孔隙率,設法在材料內部形成小孔徑的封閉氣孔,這樣在降低了材料質量的同時也達到隔熱的效果。如何將孔隙引入材料是製備隔熱材料的關鍵技術,常見的隔熱材料製備方法包括髮泡法、化學反應法、燃盡物加入法和多孔材料法。

隔熱耐火材料的組成、分類及各種生產工藝的優缺點

高鋁隔熱磚

(1)發泡法:在已經混合好的原料中加入增泡劑和穩定劑,來製備氣孔率高的隔熱耐火材料,此方法適用於澆注成型的隔熱耐火材料,製備方法簡單、成本低,缺點是製備的氣孔分佈和尺寸難以控制。

(2)化學反應法:利用原料中的組分間發生的反應,產生氣泡,該氣體能穩定的存在並在製品中形成孔隙,達到造孔的目的。此方法只適用於漿料流動性好,且發生特定反應的材料中。

(3)燒盡物法:將可燃物質加入到配方中,燒結的過程中可燃物燒盡留下孔隙。該方法是目前製備隔熱耐火材料的主要方法,主要優點是製備工藝簡單可控,造孔劑經濟實惠,如聚乙烯球或鋸末碎屑,缺點是燒盡物不能與原料均勻混合,燒後留下的孔隙不均勻,造成結構缺陷。

(4)多孔材料法:將天然或人工製造的多孔骨料作為原料,直接引入氣孔。該方法原料成本高,常用於製備氧化鋯、氧化鋁等高檔隔熱耐火材料。


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