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微孔硅酸钙—隔热板原材料选择方案

微孔硅酸钙—隔热板原材料选择方案

    微孔硅酸钙隔热材料可分为低温型和高温型两种。这两种类型材料除了化学成分都属于硅酸钙之外,其具体的化学组成、晶型组成和显微结构都不相同。根据国家标准GB/T10699-1998,硅酸钙材料又分为低温型(I型)和高温型(II型)两种。


    低温型微孔硅酸钙材料的最高工作温度为650ºC,主要成分是雪钙石,亦称托贝莫来石(tobermorite),其分子式可写为5CaO·6SiO2∙5H2O,材料的实际化学组成除CaO、SiO2、H2O之外还有原料中带入的Al2O3Fe2O3。高温型微孔硅酸钙隔热材料由硬硅钙石(xonolite)组成,分子式可写为6CaO∙6SiOH2O,最高工作温度可达1000ºC


    低温型微孔硅酸钙隔热材料的典型化学成分列于表13-32。所用原料包括硅质原料、钙质原料、水和增强纤维四大部分。材料中含有Al2O3Fe2O3是杂质,主要由硅质原料引入。硅质原料主要有硅藻土、石英粉、沸石等,钙质原料主要是生石灰。增强纤维用中碱或耐碱玻璃纤维,同时添加少量木质或棉质纸浆以帮助玻璃纤维在料浆内均匀分散。早期曾用石棉作为增强纤维,但是自从发现石棉纤维对人体有害之后已禁止添加石棉纤维。


低温微孔硅酸钙隔热板的生产工艺


    低温I型微孔硅酸钙隔热材料的制造工艺如图所示。生石灰经过加水消化后形成石灰浆,用筛网过滤去其中大颗粒杂质(主要是不能水化的碳酸钙),再同一定数量的硅藻土(或石英粉、沸石)、水玻璃(模数为2.4~3.3)以及定长玻璃纤维/纸浆搅拌混合。所用的硅藻土内SiO2含量应大于65%180目筛余小于10%。加入水玻璃的作用就是促进硅藻土同氢氧化钙在120ºC左右进行溶胶凝胶反应,生成水合硅酸钙凝胶,并且有利于滤压成型。添加到料浆中的玻璃纤维直径小于20毫米、长度1~2厘米。玻璃纤维/纸浆的加入总量为料浆质量的2%~5%,其中玻璃纤维和纸浆的比例为10:1。经过加热凝胶化后的料浆送入用金属滤板做成的压滤模具内,以大致1~3MPa压力排除料浆内多余的水分并形成湿肧,然后送入蒸压釜内,在温度180~190ºC、压力1.0~1.3MPa下进行水热反应,将CSH转化成针状雪钙石晶体。完成水热反应后从蒸压釜出来的胚体内仍旧含有大量水分,须在干燥室内脱水,干燥室的入口温度在150ºC左右,出口温度大约为50ºC。经过干燥脱水后这种低温型微孔硅酸钙隔热材料的结构疏松,内部含有大量气孔。


参考资料:杨文颐、彭炳林. 传统硅酸盐陶瓷泥浆的胶凝注浆成型工艺. 硅酸盐学报,32(6),2004:704-708

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