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隔热耐火材料的组成、分类及各种生产工艺的优缺点

发布日期: 2020-03-18 09:23:43    阅读量(117)    作者:刘梓明

在能源日趋紧张、环境日益恶化的今天,节能减排是国民经济和社会可持续发展的关键技术,在我国中长期科学和技术发展规划纲要中被列为优先发展的主题。隔热保温材料的研究是节能技术发展的关键问题之一,其新材料体系、新制备技术以及使用性能提升等方面的研究己成为节能环保领域的研究热点和前沿课题。隔热耐火材料是指应用在钢铁冶金等热工窑炉保温层的材料,其具有导热率低、显气孔率高、体积密度低等特点,因此也称为轻质耐火材料。隔热耐火材料的使用在工作衬外侧的保温层能有效降低热工窑炉的热量损失,为工业生产达到节能减排的目的作出重要贡献。隔热耐火材料有多种类型,主要依据是其化学成分、使用温度、存在形态和显微结构进行分类。

(莫来石隔热保温砖)

根据使用温度的不同,可将隔热耐火材料分为三类:

(1)低温隔热耐火材料,使用温度小于600℃;

(2)中温隔热耐火材料,使用温度为600-1200℃;

(3)高温隔热耐火材料,使用温度大于1200℃。

根据化学矿物组成的不同,有高铝质隔热耐火材料、硅质隔热耐火材料、与莫来石隔热耐火材料等。

根据制品形态的不同,分为粉粒状、定型、纤维状隔热耐火材料和复合隔热耐火材料.

根据结构特点的不同,可分为如图1所示的三种:


(1) 气相连续结构型或开放气孔结构型;

(2)固相连续结构型或封闭气孔结构型;

(3)固相和气相都为连续相的混合结构型。

制备轻质隔热耐火材料的主要目的就是提高孔隙率,设法在材料内部形成小孔径的封闭气孔,这样在降低了材料质量的同时也达到隔热的效果。如何将孔隙引入材料是制备隔热材料的关键技术,常见的隔热材料制备方法包括发泡法、化学反应法、燃尽物加入法和多孔材料法。

(1)发泡法:在已经混合好的原料中加入增泡剂和稳定剂,来制备气孔率高的隔热耐火材料,此方法适用于浇注成型的隔热耐火材料,制备方法简单、成本低,缺点是制备的气孔分布和尺寸难以控制。

(2)化学反应法:利用原料中的组分间发生的反应,产生气泡,该气体能稳定的存在并在制品中形成孔隙,达到造孔的目的。此方法只适用于浆料流动性好,且发生特定反应的材料中。

(3)烧尽物法:将可燃物质加入到配方中,烧结的过程中可燃物烧尽留下孔隙。该方法是目前制备隔热耐火材料的主要方法,主要优点是制备工艺简单可控,造孔剂经济实惠,如聚乙烯球或锯末碎屑,缺点是烧尽物不能与原料均匀混合,烧后留下的孔隙不均匀,造成结构缺陷。

(4)多孔材料法:将天然或人工制造的多孔骨料作为原料,直接引入气孔。该方法原料成本高,常用于制备氧化锆、氧化铝等高档隔热耐火材料。

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