耐火纤维可塑料的研制与应用.docVIP

耐火纤维可塑料的研制与应用 赵慧颖苏延秋 中国石油化工隔热耐磨衬里公司 天津大港 300270 摘要选用普铝耐火纤维、优质漂珠，超微粉、球形闭孔珍珠岩为主要原料，采用低温及高温两种 结合剂复合使用，通过对原材料的选择，填充粉料的掺量、结合剂掺量对可塑料的影响试验，研制出耐火 纤维可塑料，具有体积密度小，热导率低，衬体均匀，易--I-箍．,-r-等优点，文章还介绍了该耐火纤维可塑料 的施_T-．X-艺。 关键词耐火纤维可塑料、结合剂、施工工艺 1 引言 耐火纤维制品是一种良好的轻质耐火材料，具有耐高温、密度小、热导率低、蓄热小，抗热震性好等 特点，在离温工业中广泛应用。普通的纤维制品，如纤维毡、毯等采用层铺法施工，其施工速度缓慢，制 品与制品之间易形成贯通缝隙，形成热短路，影响窑炉的使用寿命。耐火纤维喷涂是近年来出现的一种新 型施工工艺，它克服了以前的施工方法的一些缺陷，碍到了较为广泛的应用。但是由于唼涂施工时纤维的 反弹，施工作业环境十分恶劣，并造成大气污染，严重危害施工人员的身体健康。因此我们提出了研制新 型纤维可塑料项目。’本文研制的纤维可塑料，不仅能保证衬体均匀，体现了耐火纤维的各项优点，而且使 用方便，无污染，是一种良好的高温隔热材料，具有广阔的应用前景。 2材科的研制 2．1原材料的选择 耐火纤维根据其矿物、化学组成不同可以分为：岩棉、普铝、高铝、含锆耐火纤维等几种，其最高使 用温度分别为：岩棉≤600℃、普铝≤100012、高铝≤120012、含锫≤1350℃、根据石化I,II,；bn热炉长期 使用温度《1000％的特点，采用普铝纤维制作可塑料其应用范围最为广泛，因此本文以普铝纤维作为研究 对象。由于窑炉节能保温的要求，选用体积密度小，热导率低的轻质隔热材料如球形闭孔珍珠岩、优质漂 珠及二氧化硅超微粉作为填充料，各主要原材料的化学及物理性能见表1。 2．2结合剂的选择 耐火纤维可塑料，一般有水硬性结合剂和气硬性结合剂两种。水硬性结合剂主要选用铝酸钙水泥作为 结合剂，其优点是常温强度高，易于脱模。其缺点是铝酸钙水泥中含有大量的Ca2+，它属于碱金属离子， 在高温状态下(80012)，与耐火纤维发生反应，生成低熔点的物质，对纤维有侵蚀作用，易使纤维出现 发脆、粉化现象，不仅影响其保温隔热性能，而且使耐火纤维可塑料的线变化率急剧增大，直接导致衬体 出现大的裂纹，大幅度降低了材料的使用寿命。因此，本文选用了气硬性结合剂。 衰l躁材料的化学或分及物理性能 化学成分。％ 材料名称 堆积密度，kg／m3 gt：03 F赴O， Si02 K20+Na20 普铝耐火纤维棉 54．62 1．12 0．38 280 漂珠 39．22 1．23 345 球形闭孔珍珠岩 20．45 098 456 硅粉 068 93．15 2，2。1高温结合剂 气硬性耐火材料常用的高温结合剂有磷酸盐、硅溶胶、铝溶胶、硅酸乙脂、水玻璃等，由于磷酸盐结 合剂含有游离磷酸根离子，它不仅与耐火纤维发生反应，而且极易腐蚀器壁，不宜作为耐火纤维可塑料的 结合剂；而硅酸乙脂为液体状态，不能与耐火纤维很好的结合；水玻璃其耐火温度较低，不宜在高温状态 下采用；硅溶胶和铝溶胶都是耐火纤维良好的高温结合剂，由于最高使用温度为1000。C，硅溶胶完全可 以满足要求，而铝溶胶成本较高，故本试验采用硅溶胶作为普铝耐火纤维可塑料的结合剂。 2．2．2常温结合剂 以硅溶胶作为耐火纤维结合剂，只能在高温状态下发生聚合产生粘结作用，而在常温状态下，它与耐 火纤维并不发生反应，因此必须选用常温结合剂，使其在常温下即可结合固化，形成衬体。耐火纤维喷涂 料大多采用羧甲基纤维素作为常温结合剂，其在常温下可以形成粘结能力，但羧甲基纤维素溶于水后，很 难长时间保存，容易腐败变质，特别是夏季，其储存时间不能超过一个月，不宜在耐火纤维可塑料。本文 采用了自制常温结合剂，具有常温水溶性好，粘结能力强，且不易变质的特点。此外该结合荆经高温热处 理后，有机物逐渐挥发，剩下的仍是无机结合剂，不影响耐火纤维的高温性能，是一种很好的粘结材料。 2．3纤维的分散 耐火纤维原棉呈团聚状态，很难与填充粉料形成均一稳定的整体，纤维分散一直是困绕耐火纤维使用 的一个难题，本文采用在纤维中加人一定量的液体状态的阳离子表面活性剂作为分散剂，通过耐火纤维散 棉机将纤维分散成松散状态，再与耐火填充料结合使用。 2．4试样制备 将分散后的耐火纤维按耐火纤维与粉料60—65：40～35的比例(质量比)混合均匀，加水搅拌，制成 160×40x40mm试样若干，自然养护1d拆模，再自然养护2d后，于110。C烘干及11006C烧后按国家及 行业相关标准测定其体积密度，常温耐压强度、烧后线变