耐火保溫材料自應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中以來(lái)，火保發(fā)揮了它重要的溫材作用，行業(yè)人員及也投入了量的多少研究，很多新產(chǎn)品被相繼開發(fā)出來(lái)。同種本文主要從使用溫度來(lái)分別闡述不同種類的類耐料解耐火保溫材料，主要是火保從低溫、中溫及高溫三個(gè)層次闡述不同種類的溫材耐火保溫材料。玻璃棉保溫材料玻璃棉是多少一種無(wú)機(jī)纖維隔熱吸聲材料，生產(chǎn)方法有火焰法、同種蒸汽立吹法和離心噴吹法。類耐料解目前，火保由于用火焰噴吹法進(jìn)行生產(chǎn)的溫材火焰棉能耗高，渣球含量高等原因，多少已被離心抽絲法所替代，此種方法能耗低，無(wú)渣球，無(wú)污染，是主要的生產(chǎn)工藝。此種方法的具體工藝過(guò)程是：將石英粉、白云石、純堿、硼砂等原料混合均勻后在熔窯內(nèi)熔化成玻璃液，借助燃?xì)夂涂諝饣旌蠚怏w從高速旋轉(zhuǎn)的離心器噴嘴中高速噴出，通過(guò)離心器漏孔甩出成一次纖維;然后在環(huán)狀燃燒室中牽拉成極細(xì)的纖維;后通過(guò)成形、沉降、聚集、噴粘結(jié)劑等工藝，就制成了玻璃棉。玻璃棉的化學(xué)成分主要是(≥%)和除此以外還含有、、堿金屬氧化物及等物質(zhì);其導(dǎo)熱系數(shù)在.～./(·)之間。玻璃棉具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、易成型、絕緣性能好、抗腐蝕和疲勞損傷，被廣泛地應(yīng)用于、石化、加工等領(lǐng)域，一般高使用溫度在℃～℃左右。礦(巖)棉保溫材料礦(巖)棉屬于礦物棉，物質(zhì)的主要成分是和其余是和少量的、等物質(zhì)。巖棉以玄武巖和輝綠巖等天然火成巖為主要原材料，再加以適量輔助性材料、粘結(jié)劑等，經(jīng)高溫熔融離心噴吹制成纖維;巖棉主要是通過(guò)噴吹法、離心法、離心噴吹法制備。目前國(guó)內(nèi)外的礦(巖)棉均采用常規(guī)生產(chǎn)工藝，即將原料高溫熔融成液態(tài)，再經(jīng)高壓空氣、蒸汽噴吹或高速離心法將其制成細(xì)纖維，得到礦(巖)棉的原棉，再將原棉通過(guò)不同工藝制成所需的板、管、粒等系列產(chǎn)品。礦(巖)棉多孔纖維狀的結(jié)構(gòu)，使得它在室溫時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)只有./(·)，有著良好的隔熱性能;同時(shí)，巖棉板也有一定的抗壓強(qiáng)度。礦(巖)棉及其系列產(chǎn)品隔熱保溫、吸聲隔音、阻燃、耐高溫、不腐、不蛀等優(yōu)點(diǎn)使它由初單一的工業(yè)保溫隔熱向核反應(yīng)堆、船舶、吸聲板等特殊領(lǐng)域進(jìn)軍。礦(巖)棉通常使用溫度在℃以下，高使用溫度可達(dá)℃，是目前國(guó)內(nèi)外使用較為普遍的保溫隔熱材料?，F(xiàn)在更多的是應(yīng)用在有防火等級(jí)要求的建筑物中，例如北歐人均使用量達(dá)到，相比之下，我國(guó)礦(巖)棉的人均消費(fèi)量還很低。國(guó)內(nèi)礦(巖)棉在建筑外墻保溫的應(yīng)用上相比于歐洲起步較晚，的建筑科學(xué)研究院辦公樓的外墻保溫是國(guó)內(nèi)在這方面早的應(yīng)用，良好;雖然這比國(guó)外晚了年左右，但近幾年，國(guó)內(nèi)礦(巖)棉行業(yè)廣泛引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，積力于礦(巖)棉的開發(fā)研制，已經(jīng)取得了快速的發(fā)展。巖棉除單獨(dú)作為保溫材料使用外，還可以和酚醛樹脂、黃麻纖維等材料按一定比例混合型復(fù)合材料。硅酸鈣絕熱保溫材料硅酸鈣絕熱材料又稱微孔硅酸鈣隔熱材料，原材料一般是石灰、石棉等硅質(zhì)原料，過(guò)程如圖所示：除上述方法外，也可以以工業(yè)生產(chǎn)中的留廢棄固相物體、陶瓷渣、石碎片為原材料通過(guò)特定工藝制得硅酸鈣材料。硅酸鈣隔熱材料耐火保溫，容重小，高溫環(huán)境下仍有一定的機(jī)械強(qiáng)度，是一種性能優(yōu)良的保溫材料，在冶金、船舶等行業(yè)的熱工設(shè)備上有著廣泛的應(yīng)用。硅酸鈣材料的導(dǎo)熱系數(shù)在./(·)左右，按使用溫度可分為低溫型和高溫型兩種：低溫型的絕熱保溫材料主要成分是雪鈣石，亦稱托貝莫來(lái)石，其分子式為··，高使用溫度在℃左右;高溫型使用溫度可達(dá)到℃左右，其主要成分是硬硅鈣石，分子式為··。低溫型的隔熱材料主要應(yīng)用在石化工業(yè)上，而高溫型硅酸鈣絕熱保溫材料主要應(yīng)用在冶金、工業(yè)設(shè)備及管道、化工上等。硅酸鈣絕熱保溫材料從美國(guó)的歐文斯康寧纖維玻璃()率先研究出來(lái)至今有近年的時(shí)間，我國(guó)在這方面的研究是從上世紀(jì)七十年代開始，主要是采用澆注法研制托勃莫來(lái)石型耐火保溫材料，通過(guò)研究人員的不懈努力，硅酸鈣保溫材料在八十年代中期得到快速發(fā)展。目前，行業(yè)人員已經(jīng)研制出了超輕微孔硅酸鈣保溫隔熱材料以及硅酸鈣復(fù)合納米孔超級(jí)絕熱防火板材料;硅酸鈣材料應(yīng)用廣泛，未來(lái)的研究方向主要是超輕、憎水、高強(qiáng)度、高絕熱的硅酸鈣絕熱材料。復(fù)合硅酸鹽保溫材料復(fù)合硅酸鹽耐火保溫材料是以固體基質(zhì)連接的封閉孔型的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，主要是以鋁鎂硅酸鹽的特種非金屬礦為基料，摻入定量輔助材料及填充材料，再加入合適化學(xué)添加劑制備而成的材料。之所以具有保溫特性是因?yàn)樗哂蟹忾]的微孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一般用靜電原理和濕法工藝以玄武石、白玉石等礦物原材料制備。其主要化學(xué)成分為和，以及少量的、等;室溫導(dǎo)熱系數(shù)為./(·)，℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為./(·)。復(fù)合硅酸鹽材料阻燃隔熱，力學(xué)上有一定的抗拉抗沖擊性能，常用于冶金、電力、化工等行業(yè);混合攪拌凝膠化壓濾成型干燥成品除了一般熱力設(shè)備的保溫，它對(duì)于異型設(shè)備和一些非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備也有著重要作用，是隔熱材料的優(yōu)選產(chǎn)品。近年來(lái)，復(fù)合硅酸鹽保溫涂料也有了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，如稀土復(fù)合保溫材料等。(稀土)系列復(fù)合保溫材料是專利產(chǎn)品，它以礦物和多種化學(xué)試劑為原料，經(jīng)特殊工藝制成的一種白色或灰白色粘稠狀膏體;常溫或高溫狀態(tài)下均可施工，適用于各種管道、加熱爐等熱工設(shè)備和傳統(tǒng)保溫材料不易解決的異形閥門、室內(nèi)異形管道和變徑管等設(shè)備，施工簡(jiǎn)單，干燥后與設(shè)備本身緊密結(jié)合，耐腐蝕、防水，無(wú)氣孔和縫隙，使用壽命長(zhǎng)，并且能起到良好的隔熱，高使用溫度可達(dá)℃。海泡石類的保溫材料是近期研究出來(lái)的復(fù)合硅酸鹽隔熱材料中的成果，憑借保溫隔熱，高溫體積穩(wěn)定、抗侵蝕等諸多優(yōu)異的性能條件，在耐火保溫材料行業(yè)中占有一席之地，有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。其他復(fù)合硅酸鹽系列產(chǎn)品也廣泛的應(yīng)用于保溫行業(yè)，通常其使用溫度在℃～℃左右。閉孔珍珠巖保溫材料閉孔珍珠巖是選用天然珍珠巖礦經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜工藝制得，其工藝過(guò)程：珍珠巖原礦→粉碎篩選成珍珠巖礦砂→預(yù)熱→多級(jí)加熱→膨脹?；鋮s處理→成品。其主要成分如表。閉孔珍珠巖膨脹燒結(jié)后，呈?；蛐吻覂?nèi)部為封閉的空心結(jié)構(gòu)，即通過(guò)的控制加熱溫度和時(shí)間，使礦砂在短時(shí)內(nèi)迅速膨脹，內(nèi)部形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，淺表溶融并形成封閉氣孔，表面玻化成微圓球狀顆粒，與外形不規(guī)則，表面多空的膨脹珍珠巖相比，閉孔珍珠巖具有吸水率低、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)熱系數(shù)在./(·)到./(·)之間;再加上它具有環(huán)保無(wú)污染、吸聲隔音、保溫不燃、輕質(zhì)多孔、流散性好、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使得它可以作為耐火磚的保溫骨料及爐窯隔熱層的填充材料等。耐火度高達(dá)℃，通常珍珠巖類產(chǎn)品使用溫度為℃左右。閉孔膨脹珍珠巖主要是作為保溫骨料和添加到耐火類材料制成新型隔熱材料，如珍珠巖保溫耐火磚、保溫砂漿及保溫混凝土等。珍珠巖保溫磚是將閉孔珍珠巖和耐火骨料混合，添加合適的結(jié)合劑、穩(wěn)定劑和固化劑等制成輕質(zhì)保溫磚，這種耐火磚性能優(yōu)良，具有較好的實(shí)際應(yīng)用，是一種新型工業(yè)墻體材料。保溫砂漿是將適量閉孔膨脹珍珠巖添加到砂漿中制得的保溫材料，它有著質(zhì)輕隔熱、阻燃耐高溫和凝結(jié)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，目前閉孔珍珠巖保溫砂漿在這方面取得了好的成果。如輕質(zhì)隔熱保溫澆注料專利中(專利號(hào)：)采用閉孔珍珠巖作為保溫骨料(含量%～%)，另加入莫來(lái)石空心球、高鋁水泥、固體水玻璃、鋁硅溶膠等制成保溫澆注料，施工簡(jiǎn)單，保溫隔熱性能良好。鑄造生產(chǎn)中將閉孔珍珠巖和耐火骨料等按一定比例混合制成保溫冒口和保溫補(bǔ)貼，可以提高鑄件質(zhì)量，減少生產(chǎn)工序?；炷林屑尤肭蛐伍]孔膨脹珍珠巖及減水劑，在不影響材料本身的抗折性、抗壓性等力學(xué)性能的前提下，可以起到隔熱降噪的作用。漂珠類耐火保溫材料漂珠是粉煤灰在電鍋爐內(nèi)燃燒時(shí)，高溫環(huán)境下脫水、熔融成微液滴，并在空氣作用下形成渾圓球體;經(jīng)過(guò)多種物理化學(xué)反應(yīng)，生成的氣體在球體內(nèi)膨脹，再配合表面張力作用，球體變成中空玻璃泡，然后迅速冷卻、硬化，終形成高真空的玻璃態(tài)空心漂珠。主要成分是和還含有、、和等，其中硅鋁氧化物占%以上。不同產(chǎn)地的漂珠其物質(zhì)含量、色澤都稍有不同，多數(shù)是呈灰白色，薄壁中空，表面封閉而光滑的具有透明半透明白色珍珠光澤的球形顆粒，其導(dǎo)熱系數(shù)為./(·)。粉煤灰漂珠具有容重小、耐火度高，阻燃、耐侵蝕、高強(qiáng)度、保溫絕緣等特性，是使用廣泛的耐火原材料，是在冶金、石油、機(jī)械、熱處理等部門的工業(yè)窯爐和鑄造生產(chǎn)中的保溫補(bǔ)貼上。通常情況下，漂珠類保溫材料的工作溫度不高于℃。國(guó)外對(duì)于漂珠類制品的開發(fā)研究開始于上世紀(jì)中期，主要是研究粉煤灰漂珠的形成機(jī)理、化學(xué)物理性能、隔熱機(jī)理以及以漂珠為主要保溫骨料的漂珠磚等耐火材料。國(guó)內(nèi)對(duì)漂珠的研究相對(duì)于國(guó)外較落后，很多方面的理論知識(shí)都是借鑒了國(guó)外的文獻(xiàn)，但是，經(jīng)過(guò)多年的研究開發(fā)，也取得了諸多成就，漂珠保溫磚、漂珠復(fù)合保溫材料和漂珠隔熱涂料相繼研制成功。如有些專利產(chǎn)品中漂珠耐火保溫磚的導(dǎo)熱系數(shù)可以在./(·)上下，常溫抗壓強(qiáng)度達(dá)到，熱震穩(wěn)定性℃空冷分鐘的次數(shù)可以達(dá)到次;納米孔硅質(zhì)隔熱材料氣體的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流、固體材料的熱傳導(dǎo)是材料傳遞熱量的主要途徑，因此探索一種能夠同時(shí)阻礙材料各種傳熱方式的新材料是關(guān)鍵所在，通過(guò)科研人員不斷的努力研究，終納米孔硅質(zhì)隔熱材料進(jìn)入人們的視野?？諝夂筒糠謿怏w雖然在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的熱導(dǎo)率很小，但是熱對(duì)流的存在了熱量傳遞的幅度，而納米孔硅質(zhì)絕熱材料中氣凝膠微孔尺寸小于，微孔尺寸足夠小且小于氣體分子的平均自由程，使得氣體分子之間不發(fā)生碰撞或碰撞幾率很小，基本無(wú)法進(jìn)行對(duì)流傳熱，從而阻斷了氣體分子的熱傳導(dǎo);硅質(zhì)氣凝膠這一理想的微孔結(jié)構(gòu)使得它在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)在.～./(·)之間，比空氣的熱導(dǎo)率還要低;而且它在常溫下還有良好的透光性，以及遮蔽紅外線的功能。所以無(wú)定型憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和本身性能優(yōu)點(diǎn)成為了制備納米微孔絕熱材料的主體材料，目前得到實(shí)際應(yīng)用的納米絕熱材料的納米孔載體就是氣凝膠。氣凝膠更是和真空絕熱板()一起被稱作是先進(jìn)、有發(fā)展前景的絕熱材料。相對(duì)于氣凝膠納米孔隔熱材料，氣相是制備納米孔隔熱材料的又一研究方向以氣相為主要原料，為遮光劑，無(wú)堿玻璃纖維為增強(qiáng)劑，通過(guò)干法成型工藝制備了納米多孔絕熱材料，其制品的斷裂應(yīng)力達(dá)到.，℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為./·，氣孔率為.%。國(guó)內(nèi)對(duì)于氣相法制備納米隔熱材料也有很成果，采用水蒸氣蒸養(yǎng)法用納米粉體、等材料制成納米多孔絕熱材料。納米孔硅質(zhì)隔熱材料憑借著其輕質(zhì)、多孔、隔熱性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為了很多科研人員的研究目標(biāo);這種輕質(zhì)多孔高效絕熱材料在、船舶、建筑等行業(yè)有很的開發(fā)空間。此類材料可以在℃高溫環(huán)境下使用，更高溫度可以達(dá)到℃，甚至一些優(yōu)化型材料可以在℃高溫環(huán)境下工作一段時(shí)間。蛭石隔熱材料蛭石是鐵、鎂含水硅鋁酸鹽類礦物，主要是黑云母、金云母和粘土礦物等熱液蝕變或風(fēng)化的產(chǎn)物，也有些是由基性巖受酸性巖漿的侵蝕變質(zhì)而成。目前，蛭石的應(yīng)用主要還是體現(xiàn)在膨脹蛭石上，膨脹蛭石是蛭石經(jīng)膨脹(又叫剝分)工藝后的產(chǎn)物，在國(guó)外又稱作剝分蛭石，國(guó)內(nèi)外普遍采用物理方法和化學(xué)方法對(duì)蛭石進(jìn)行剝分，剝分后的產(chǎn)物分別稱作熱膨脹蛭石和化學(xué)剝分蛭石，綜合比較下，后者能耗相對(duì)于前者較低，而且此方法不會(huì)破壞蛭石的結(jié)構(gòu)。蛭石多為層狀結(jié)構(gòu)，膨脹后的蛭石層片間有空氣間隔層，起到隔熱作用，其導(dǎo)熱系數(shù)在.～./(·)之間，熱絕緣性好，同時(shí)它高達(dá)℃的熔點(diǎn)以及低至./的密度使得它在輕質(zhì)材料和防火隔熱材料上有著重要的應(yīng)用，不僅可以把它單獨(dú)作為隔熱層，還可以和水玻璃、水泥等結(jié)合劑混合壓制成隔熱材料使用，有時(shí)也把它作為隔熱層的填充料，但是由于制品強(qiáng)度不夠高，一般不用于承重結(jié)構(gòu);使用溫度一般不高于。此外，膨脹蛭石的聲絕緣性和吸附性讓它在隔音材料和吸附劑等方面也有應(yīng)用。硅酸鋁纖維耐火保溫材料硅酸鋁耐火纖維又稱為陶瓷纖維，其主要組成是、等，其中和占%以上，約占.%，和約占.%。硅酸鋁纖維的表面光滑，內(nèi)部固相物質(zhì)以連續(xù)骨架形式存在，配合間隙中的低熱導(dǎo)率空氣，起到了保溫。生產(chǎn)硅酸鋁耐火纖維的方法是將精選的焦寶石原料在℃以上的電爐里融化，再采用噴吹或離心等方法使之纖維化。硅酸鋁耐火纖維按照其成分和使用溫度可以分為類，如表所示：近幾十年來(lái)，由于硅酸鋁纖維的優(yōu)良性能，國(guó)內(nèi)外硅酸鋁行業(yè)高速發(fā)展，新型產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，如硅酸鋁纖維板、纖維紙、纖維毯、硅酸鋁纖維模塊等。硅酸鋁的研究也取得了很的成果，耐高溫溫度也從℃提高到℃，甚至更高的溫度。此外，以硅酸鋁耐火纖維為原料，配以結(jié)合劑、穩(wěn)定劑等制備的耐火纖維紙可作為高溫環(huán)境中的隔熱材料、緩沖材料，還可以制成管形和各種異型保溫材料及鑄造保溫冒口等材料。把硅酸鋁纖維紙應(yīng)用在器的隔熱層上是目前前沿的研究;美國(guó)的金剛砂在這方面的研究較為深入。而國(guó)內(nèi)的硅酸鋁纖維紙是采用高純度的陶瓷纖維制成，纖維紙的各項(xiàng)優(yōu)良性能讓它在高溫隔熱領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。結(jié)語(yǔ)除上述保溫材料外，硅藻土保溫材料、保溫砂漿、保溫涂料和陶瓷混凝土等在耐火保溫行業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用;是陶瓷混凝土保溫材料采用蛭石、粉煤灰做填料，硅鋁酸鹽做粘結(jié)劑的研究，使材料具有低熱導(dǎo)率和較高的抗熱震性能。巨的市場(chǎng)需求推動(dòng)著耐火保溫材料的快速發(fā)展，但是在發(fā)展過(guò)程中也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，如耐火原材料的無(wú)序開采和不當(dāng)利用導(dǎo)致了嚴(yán)重的資源浪費(fèi);環(huán)境問(wèn)題還沒有徹底解決，使用過(guò)期、被破壞的廢棄耐火材料還未得到妥善的處理等;因此“綠色、高性能”是今后判斷耐火保溫材料好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。除此以外，耐火保溫材料多數(shù)都是疏松多孔的，材料中空隙占很比重，材料在接觸到水分時(shí)，會(huì)量吸水，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)于空氣，這就會(huì)嚴(yán)重影響材料的保溫性能，目前解決的方法都是在保溫材料外層加置防水層，這就增加了成本，所以材料本身吸水率低，具有疏水特點(diǎn)的憎水性耐火保溫材料也是一個(gè)重要的研究目標(biāo)。目前，市場(chǎng)對(duì)耐火保溫材料的要求是多樣的，如爐窯墻壁耐火保溫材料有著高耐火度，低熱導(dǎo)率，良好的抗熱震性，耐侵蝕等優(yōu)異的力學(xué)性能和較小的體積密度，施工方便，以及無(wú)毒無(wú)污染等要求;所以，高性能多功能，環(huán)保無(wú)污染、性價(jià)比高的復(fù)合型耐火保溫材料必定是國(guó)內(nèi)外發(fā)展的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。