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硅酸鈣絕熱保溫材料性能及用途
硅酸鈣絕熱材料又稱微孔硅酸鈣保溫材料，系用硅質原料、石灰和石棉等，經攪拌、凝膠化、水熱合成、成型、烘干等一系列過程制成的一種絕熱材料，具有良好的絕熱、耐火和高強度等特點，是一種性能優良的絕熱材料。硅酸鈣絕熱材料中以含水硅酸鈣為主要結晶相。含水硅酸鈣結晶包括天然和合成的在內，多大20多種。工業上通過水熱合成方法生成的主要結晶有兩種：一種是雪硅鈣石，稱為托貝莫來型，分子式為5CaO·6SiO2·5H2O；另一種是硬硅鈣石，分子式為6CaO·6SiO2·H2O。雪硅鈣石的結晶細長，雖針狀或纖維狀。硬硅鈣石的結晶扁平，呈板狀或長條狀。雪硅鈣石或硬硅鈣石等含水硅酸鈣結晶，加熱時發生結晶水脫水和變質，大約到800℃時變成無水硅酸鈣結晶——硅灰石。如進一步加熱到1120℃，就變成假硅灰石。含水硅酸鈣的耐熱性取決于結晶變化時產生的原子重新排列狀態，雪硅鈣石的耐熱溫度大致為650℃，硬硅鈣石的耐熱溫度較高，可達1000℃.但是后者要求采用高純原料，高溫高壓條件下合成。在生產過程中所使用的主要原料如下所述。硅質原料主要是硅藻土，含SiO2最輕的一種原料，并未無定形SiO2，在100℃以下的溫水中容易與石灰其反應，生成膠體。也可以用膨潤土、粉煤灰、石英砂、硅灰、硅質頁巖粉等。鈣質原料以石灰為主，最好選用CaO有效含量不小于85%的石灰。新鮮石灰加水消化呈石灰漿，CaO粒徑小于1mm。它不僅有良好的懸浮性，還容易附著在SiO2顆粒表面上。增強纖維：石棉雖然屬于良好的增強纖維，由于硅酸鎂對人體有害，國際上禁用?，F在代替的有無堿玻璃纖維、耐堿礦棉纖維、純水鎂石纖維等。其中純水鎂石纖維是中國特有的含水碳酸鹽纖維，對人體無害。代替石棉的有機纖維有紙漿、麻絲、聚丙烯絲等。為了促凝、增強及降低容重，需要加入助劑，包括水玻璃、硅鈣粉、SiO2超微粉、聚丙烯酰胺等。其中水玻璃為促凝劑，硅鈣粉和SiO2超微粉起核化晶種作用，聚丙烯酰胺的作用如下：一是促凝；二是因其分子鏈長，可將分散相連接在一起，形成網狀結構，起增強作用。按配料比稱好原料，與水一起放入攪拌器中混合攪拌，硅藻土中非晶態SiO2在100℃以下與消石灰發生凝膠反應，形成SiO2粒子表面吸附CaO的顆粒團凝膠化。這種顆粒團在蒸壓釜中飽和蒸汽的溫度和壓力作用下發生水熱反應，水熱合成。當CaO/ SiO2為0.8左右時，先生成富鈣CaO·SiO2·H2O，進一步生成低結晶度的托貝莫來石，最后轉為孔隙率為90%以上的告誡經度托貝莫來石骨架，經干燥除去空隙中的水分，就成為硅鈣保溫材料，加以整形就成為制品。當為1.0左右時，就成了硬硅酸鈣。硅鈣板可鋸、可釘、了可制成板、塊或管等形狀。硅酸鈣絕熱材料的性能見下表： 類型 雪硅鈣石型 硬硅鈣石型 硬硅鈣石型 最高使用溫度/℃ 體積密度/( g/cm3) 抗折強度/Mpa 線收縮率/% 熱導率/[W/(m·K)] 化學成分/% SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 灼減/% 650 0.20 0.54 1.3 0.047+0.0011t 36.19 30.92 8.34 2.17 17.98 850 0.11 0.36 0.7 0.038+0.00013t 46.3 43.3 0.9 2.5 5.9 1000 0.20 0.59 1.0 0.047+0.0011t 由于硅酸鈣絕熱材料具有不被有色金屬熔體濕潤的性能，因此，適合用作熔融有色金屬的保存和輸送用保溫材料，還可用硅酸鈣材料組裝熔化槽的里襯、流槽或蓋板。由于硅酸鈣材料的熱容量小和絕熱性能好，因而可以降低熔煉溫度并可保證正常的澆注過程。石棉與金屬熔體接觸時，石棉的結晶水分解，使金屬內部產生氣泡。因此，使用含石棉的制品時，應預先進行加熱處理，以排除水分。但用無石棉的硅酸鈣制品時則不必預燒處理，這是它的優點之一。
