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    耐火材料行业知识

    四种隔热耐火砖制备方法

    隔热耐火砖的隔热性能主要是由材料内部大量存在的气孔实现的,而内部气孔的形成是隔热耐火砖制备的重要环节 。隔热耐火砖内部气孔的大小、形状、数量及分布情况都会影响隔热耐火砖的性能,因 此隔热耐火砖制备的关键就是在材料内部形成大小与数量合适且分布均匀的气孔 。目前,制备隔热耐火砖的方法有燃尽物加入法、泡沫法、气体发生法、多孔材料法等,当然还有许多制备多孔陶瓷的方法如溶胶凝胶法、有机泡沫浸渍法和自蔓延高温合成法等,也可以用来制备隔热耐火砖 。 
    1、燃尽物加入法 
    顾名思义,燃尽物加入法就是通过在材料中加入可以完全燃烧的物质占据空间,如木屑、无机碳、高分子聚合物等,燃烧后灰分较少且在原位形成气孔,这种方法是制备隔热耐火砖最常见也是最简单的方法 。 
    在原料中加入燃尽物制备隔热耐火砖的优点是:对气孔孔径、数量和形状等都可以通过加入的燃尽物来控制,制备工艺较简单 。缺点是:燃尽物加入法得到的轻质隔热材料内部容易产生裂纹,这种方法制备的材料较难达到高的气孔率和高的力 学性能 。对燃尽物的要求较高,既要容易燃尽,燃烧后残留灰分少,又要在搅拌过程中容易在原料中均匀分散开,且对材料的成型性能影响较小 。由于在实际中可以利用的燃尽物并不容易加工到较小尺寸且加工出来的形状不规则,所以最终在材料中形成的气孔形状也不规则且孔径也不够小 。 
    2、泡沫法 
    泡沫法也叫发泡法,是先将发泡剂与水按照一定比例混合后制成泡沫液,然后再与泥浆混合均匀,经成型、干燥并烧成得到制品 。Sundermun最早发现,利用双氧水、氢氧化钙与碳酸钙做发泡体系,可以制备出一种多孔状的坯体 。与燃尽物加入法相比,利用发泡法可以得到容重较小、闭孔率较高、形状复杂的轻质隔热耐火砖 。 
    泡沫法制备隔热耐火砖的关键是泥浆中泡沫的形成与稳定 。表面活性剂、蛋白质与高分子化合物都可以改变液体水的表面性质,使液体水产生气泡 。由于对液体水的改性各不相同,它们将发泡剂分成了三大类 。目前对于发泡剂制备隔热耐火砖已取得显著成绩 。 
    3、气体发生法 
    气体发生法是在料浆中加入可以产生气体的物质或者利用可以产生气体的原料,混合均匀后在一定温度、酸碱度条件下使其在制品形成过程中产生气体并能在制品中形成多孔结构的方法 。对于原料、造孔剂和化学反应环境的要求都比较高 。若原料较粗,堆积的紧密程度较差,生成的气体会随着缝隙跑出,若原料较细,被气体均匀分散开的难度比较大 。粉末状造孔剂的粒度对最终材料内部形成的气孔影响也较大,较粗的粉末容易在局部形成大量气泡,若没有及时分散开,将会造成局部固相比例较小,降低材料的强度,而较细的粉末如果能与原料混合的非常均匀,在合适的环境下将会在材料内部形成大量均匀的气泡 。即使原料和粉末造孔剂的粒度都能达到要求,也要在合适的反应温度和酸碱度条件下才可以发生化学反应,由于实际生产对参数的控制并没有实验室精确,因 此反应会受到不利的影响 。 
    气体发生法制备轻质隔热材料的工艺参数比较难控制:一方面,对温度和酸碱度要求较高,温度和酸碱度不合适就不会形成气泡 。不容易控制生成气泡的速度,生成的气泡容易产生密集,造成内部缺陷,使材料的强度降低;另一方面,对泥料的要求也较高,粘度较大的泥料不容易形成气孔,粘度较小的泥料不容易稳固泥料内部形成的气泡 。 
    4、多孔材料法 
    多孔材料法制备轻质隔热材料是利用某些天然形成的轻骨料、人工制造的多孔轻骨料或空心球骨料制取轻质隔热材料的方法 。目前使用的有多孔莫来石制品、氧化铝空心球隔热制品和氧化锆空心球隔热质品 。这类轻质隔热耐火砖强度高、使用温度高、重烧线变化小,但是为了将骨料结合牢固,基质通常较为致密,因 此这类材料的容重和导热系数比一般隔热耐火砖大,热震稳定性差 。 
    比较上述四种制备轻质隔热耐火砖的方法,发现虽然泡沫法制备的隔热耐火砖干燥过程较繁琐,但是利用泡沫法可以较容易得到气孔率较高的隔热材料 。如果合理的控制发泡剂与稳泡剂的使用量,将会在材料内部形成大量的微小封闭气孔 。这些微小气孔的存在将会大大减小隔热材料的导热系数 。另外,如果隔热材料内部的气孔形状越接近球型,对应力 的分散就越均匀,当受到应力 时就不会产生应力 集中的现象,对材料强度的提高有一定的帮助 。燃尽物加入法制备的轻质隔热耐火砖气孔的形状取决于所加入的燃尽物,一般的燃尽物要么不能加工到很小粒径,要么形状不规则,最终得到的材料内部的气孔形状也不规则 。而利用发泡法制备轻质隔热耐火砖,由于料浆中所含水分足够多,当气泡液膜由于表面张力 的作用会趋于最小化,自动形成球型,稳泡剂又可以维持气泡的这种状态不被破坏,最终泥浆固化之后会在材料内部形成大量规则的气孔 。因 此,通过比较后发现,如果合理的控制工艺参数,利用发泡法制备轻质隔热耐火砖是比较有前景的方法 。 


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