隔熱耐火材料(如隔熱磚)的傳熱可分為固相傳熱和氣體傳熱兩部分。在低溫下,主要是固相傳熱;在高溫下,氣相傳熱非常重要。為了降低固相的熱傳導,須選擇導熱系數低的固體,減小固體顆粒之間的接觸面積。例如,晶體結構越復雜,聲子散射越多,導熱系數越低。由于晶界雜質和畸變的影響,多晶的導熱系數低于單晶。另一個例子是氣孔可以散射聲子。耐火磚廠表示:一般來說,孔隙率的增加會降低導熱系數。此外,采用球形顆粒,使熱量只能通過顆粒間的小接觸面積傳遞,也可以大大降低固體的傳熱。
因此,輕質保溫澆注料告訴你提高保溫磚保溫性能的途徑如下:
① 孔隙率增加;
② 孔徑減小;
③ 增加各級組織結構的復雜性;
④ 減少固相接觸;
⑤ 遮光材料的加入阻礙了輻射傳熱。
輕質保溫磚的制作方法有三種:一是加入輕質骨料,耐火磚廠說:輕骨料用基體包裹,然后與水泥、化學粘結或燒結結合生產陶瓷材料。二是加入可燃物,將可燃物高溫燃燒,在原地留下孔洞,形成多孔材料;三是制備泡沫泥漿。采用水泥固化燒結法制備多孔材料。
下面,我們將詳細介紹這些工藝制作保溫耐火材料的實例,讓讀者從性能方面掌握保溫耐火材料的使用和施工工藝。
1、 用氧化鋁空心球制作保溫磚
以氧化鋁空心球、熔融剛玉粉、α-Al2O3微粉、SiO2微粉、硅線石、粘土粉為原料,制備了具有防剝落性能的氧化鋁空心球磚。原料組成見下表。
保溫磚等保溫耐火材料的性能特點及生產工藝
由上表可以看出,氧化鋁空心球為輕骨料,可保證耐高溫、降低密度;剛玉粉為惰性填料;硅線石為膨脹劑,可減少燒結收縮,提高抗熱震性;氧化鋁粉、硅粉、粘土粉為粘結劑,可降低燒結溫度,形成莫來石粘結相,提高高電阻隔熱磚的抗熱震性。
攪拌成型自然干燥24h后,110℃干燥24h,1600℃燒制4H,制成保溫磚。當硅線石含量為12%時,保溫磚的性能為:容重1.48g/cm3,抗壓強度26mpa,荷載軟化溫度1710℃,再熱線變化1600℃*2H+0.3%,抗熱震性(1100℃—水冷)17倍。該磚具有重量輕、強度高、耐高溫、抗熱震等特點。
2、 用輕骨料和可燃材料制作保溫磚
以聚苯乙烯泡沫塑料球、膨脹珍珠巖粉、莫來石纖維、粘土、硅溶膠為主要原料,擠出輕質保溫磚。原料組成見下表。
保溫磚等保溫耐火材料的性能特點及生產工藝
從上表可以看出,膨脹珍珠巖是一種輕質原料,可以進一步降低體積密度,提高隔熱性能;莫來石纖維可以增強材料,防止干燥和燒結過程中的收縮和開裂;粘土是粘合劑,起到基體的作用。
其配比為:粘土15%~30%,莫來石纖維3%~10%,膨脹珍珠巖15%~28%,聚苯乙烯廢泡沫塑料球1.5%~3.5%,硅溶膠15%~25%。其生產工藝為:將泡沫、膨脹珍珠巖粉和聚苯乙烯廢泡沫塑料球混合均勻。同時,將莫來石纖維以相應的攪拌速度均勻地分散在粘結劑中,漿液與水混合。然后,將粉末和漿液混合并攪拌,直到混合物分散成均勻的粘度