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隔热砖的生产工艺及性能和选型

发布时间:2020/7/28 11:25:40 点击率:



目前,隔热砖的生产仍采用挤压成型和烧成工艺,从而形成气孔,以达到所需要的密度和导热性利用烧成工艺,可以严格控制气孔的大小,从而保证其导热性。好的隔热砖采用了硬木锯末,这种材料相对稀有,但遇水后不会产生像软木那样大的膨胀量,因此更易控制其气孔尺寸,当然这将会增加成本。
一种黏土与可燃材料相混合,如果这种可燃材料是锯未,那么它可以在结构中吸收水分,然后锯末将在水和黏土中发生膨胀,这个过程会持续1周到到1个月。再次将这批原料混合并通过压缩或挤压成型。成型后的砖进行空气干燥,由于其中的水分含量为25%?40%,干燥需要较长的时间。干燥结束后,砖被送入干燥窑,在1000℃下干燥。在烧成环节,成型砖将被装入窑车,砖在窑车的码放必须小心,需要在砖的周围留出足够的空隙以保证气流流通,同时保证锯末在氧气中充分燃烧。加热速度也必须密切控制,避免发生温度骤变或锯末燃烧不充分。不能在构件上出现未充分燃烧的碳痕迹。
伴随着干燥和烧成过程,隔热砖的体积会缩小大约30%。砖坯通过机械加工制成六面体砖形,砖的尺寸在此进行准确控制,砖在实际成型过程中也会改变气孔的形状。我们会认为这些气孔是微小的球状孔,而事实上并非如此。在多数情况下,制造商通过标准砖(230mm×114mm×76mm)的114mm一面来检测其热导率,如果通过76mm—面,则导热率会提高20%,这是因为气孔形状发生了改变。
如今,砖的气孔结构可以通过发泡工艺成型.其中的化学试剂,例如氢氧化铝或氢氧化钠,添加到黏土原料中,从而形成起到隔热性能的气泡,因此利用此方法,黏土料浇注到发泡模具中,模具可以是砖形或更大的板型。隔热砖成型后,将其取出干燥和烧成,然后再通过机械加工或切削成各种所需形状。
这种生产方法的优点是:产量高;由于不要求塑性指标,可以生产低密度的隔热砖。缺点是:很难控制气孔尺寸和气孔分布。由于密度低,耐剥落性也随之降低。
如果有可能采用发泡法,通过物理方法产生泡沫,那么将得到较好的产品,但气孔尺寸和分布会更难控制。铝含量越高,分级温度越高,但基本上随着密度增大,导热性降低,气孔率也降低。
33级和34级隔热砖由合成铝气泡制成,含有密闭的气孔,其导热性不会随着温度降低,但升到非常高的平均温度时其导热性再度攀升。
静止空气是良好的隔热体,我们应充分利用这一特性,但在某些情况下,氧气在一些工艺中不能存在,因此采用氢气或一氧化碳替代,两者都有较大下降,在某种程度上其他碳氢化合物,例如一氧化碳可以在450℃下通过降低任何铁离子使碳进行分解,其他碳氢化合物在700℃下分解。氢降低更多,在大约1080℃下使硅转化成金属硅。氢同样具有更小的分子,因此在气孔中表现更加活跃,根据温度变化,氢的导热率是空气的5?7倍。
氢中的隔热砖导热率比空气中高3倍,因此空气之外的炉子气氛是一个很重要的研究课题。
几种保温隔热砖的性能及选型 
保温隔热砖等隔热耐火材料中的热传递分通过固相进行的传递和通过气体进行的传递两部分。低温下,主要是固相传热;高温下,气相传热则很重要。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。
隔热耐火材料使用施工工艺
一、采用氧化铝空心球制作保温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
保温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勻地分散于结合剂中,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勻的粘稠物。静止一定时间后,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保温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。后,经切割、精磨、检验后制得成品。泡沫法成型过程中,发泡剂是重要的因素。
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