为了降低固相的热传导,需要选择热导率低的固相,还需要减小固体粒子之间的接触面积。例如,晶体结构越复杂,散射的声子越多,热导率越低。多晶体的结构完整性和规则性都比较差,加之晶界杂质和畸变的影响,热导率比单晶体低。再如,气孔能散射声子。一般情况下,气孔率增大,可降低热导率。还有,采用球形微粒子,使热量只能通过粒子之间微小的接触面积传递,也可以大大降低固体的热传导。
所以,提高保温隔热砖隔热能力的途径在于:
①增大气孔率;
②降低气孔尺寸;
③增大各级组织结构的复杂性;
④减少固相的接触;
⑤掺加遮光物质,阻碍辐射传热。
有三种制造轻质保温砖的方法:
其一:加入轻质骨料,用基质包裹轻骨料,再借助水泥结合、化学结合或通过烧结产生陶瓷结合制成多孔材料;
其二:加入可燃物,高温下将可燃物烧尽后,在原位留下气孔,形成多孔材料;
其三:制造泡沫浆体,用水泥将其固化,经过烧结制得多孔材料。
下面将结合自身生产经验,详细为大家介绍采用这些工艺制作隔热耐火材料的实例,以便读者从性能方面掌握隔热耐火材��的使用施工工艺。
一、采用氧化铝空心球制作隔热砖
采用氧化铝空心球、电熔刚玉粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、硅线石以及粘土粉为原料制备具有抗剥落性能的氧化铝空心球砖。原料成分见下表。
从上表可知,氧化铝空心球是轻骨料,起保证耐高温性能和降低密度的作用;刚玉粉是惰性填料;硅线石是膨胀剂,起减小烧成收缩和提高抗热震性的作用;氧化铝微粉、氧化硅微粉和粘土粉是结合剂,起降低烧结温度、形成莫来石结合相、提高保温隔热砖的耐高温和抗热震性能作用。
按设定的配料方案进行配制制砖料,经混练、成型、自然干燥24h后,再经110℃干燥24h和1600℃*4h的烧成制得保温隔热砖。硅线石掺量为12%时,制出保温隔热砖的性能为:体积密度1.48g/cm3、耐压强度26MPa、荷重软化温度1710℃、1600℃*2h重烧线变化+0.3%、抗热震性(1100℃-水冷)17次。所制保温隔热砖具有轻质、高强、耐高温、抗热震的特点。
二、采用轻骨料和可燃物制作隔热砖
采用聚苯乙烯泡沫球、膨胀珍珠岩粉、莫来石纤维、粘土、硅溶胶作为原料,经过挤压成型制备出的轻质保温隔热砖。原料成分见下表。
由上表可知,膨胀珍珠岩是轻质原料,起进一步降低体积密度,提高隔热性能的作用;莫来石纤维起增强作用,防止干燥、烧结中材料收缩开裂;粘土是结合剂,起构成基质的作用。
采用的配比为:结合粘土15%~30%、莫来石纤维3%~10%、膨胀珍珠岩15%~28%、聚苯乙烯废料泡沫球1.5%~3.5%、硅溶胶15%~25%。制作过程为:将结合粘上、膨胀珍珠岩粉、聚苯乙烯废料泡沫球混合均匀。同时,用搅拌器以一定的转速将莫来石纤维充分均�虻胤稚⒂诮岷霞林校�并加水拌和成浆体。然后,将粉料和浆体混合搅拌,直至混合物被分散成均�虻恼吵砦铩>仓挂欢ㄊ奔浜螅�挤压成型。常温干燥两天或70℃干燥数小时后,经烧结后得到成品。
三、采用传统泡沫法制作钙长石隔热砖
以蓝晶石作主要原料,以白水泥作结合剂研制了钙长石结合莫来石轻质隔热耐火砖。原料的成分见下表。
钙长石结合莫来石隔热材料是以莫来石作为主晶相,钙长石作为结合相的复合材料。钙长石的熔点只有1550℃,但具有热膨胀系数小、热导率低等特点。因此,钙长石和莫来石复合制得的隔热耐火材料,可以既具有钙长石热导率低的优点,又具有莫来石制品使用温度高的特点,同时还具有较低的烧结温度、较高的强度和较好的热震稳定性。
钙长石结合莫来石隔热材料采用泡沫法成型。首先,制作发泡剂,用松香和氢氧化钠合成松香皂,加入骨胶,制成稳定的泡沫。其次,加水将蓝晶石、白水泥粉制成料浆。接着,加入泡沫搅拌后浇注成型。然后,养护、烘干、烧成,制得坯体。最后,经切割、精磨、检验后制得成品。
泡沫法成型过程中,发泡剂是最重要的因素。
从下表可知,莫来石-钙长石保温隔热砖的耐高温性强、隔热性能好,是一种优质的隔热耐火材料。