硅酸鋁纖維制品的特性及其應(yīng)用
- 最后修訂： 2015-11-03
硅酸鋁纖維制品的特性及其應(yīng)用
1、概述
硅酸鋁纖維制品是60年代初期高溫膠水發(fā)展起來(lái)的一種纖維狀的輕質(zhì)耐火材料。按其結(jié)構(gòu)形態(tài)來(lái)說(shuō)它屬于非晶質(zhì)（玻璃態(tài)）纖維。它是以硬質(zhì)粘土熟料或工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉合成料為原料，采用電弧爐或電阻爐熔融，經(jīng)壓縮空氣噴吹（或甩絲法）成纖而制成的。其化學(xué)組成主要為三氧化二鋁（30～55%）和二氧化硅。經(jīng)再高溫纖維噴涂料加工成毯、氈、板、紙、繩等制品及各種預(yù)制塊及組件等。
2、分類及特性
2.1低溫硅酸鋁纖維：一般Al2O3含量大于40%。這種纖維生產(chǎn)成本低、收縮率高、有害雜質(zhì)含量要求不嚴(yán)、售價(jià)便宜，僅比礦物纖維略貴，但耐熱高鋁纖維針刺毯性較礦物棉好。使用溫度700～800℃，為工業(yè)爐復(fù)合爐襯提供了有利條件，解決了一般纖維狀隔熱材料不能承受使用溫度700～900℃間的空檔。
2.2普通硅酸鋁纖維：以天然硬質(zhì)粘土熟料為原料，纖維Al2O3含量≥45%，有害雜質(zhì)含量3%～4%。纖維使用溫度1000℃。
2.3高純硅酸鋁纖維：以工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉的合成料為原料，使有害雜質(zhì)含量<1%。不僅使用溫度高于普通硅酸鋁纖維，且適用于還原性氣氛。纖維使用溫度1100℃。
2.4高鋁纖維：以工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉合成料為原料。纖維Al2O3含量≥55%，有害雜質(zhì)含量<1%。由于纖維Al2O3含量較高，并使纖維中Al2O3與SiO2含量的比值接近于莫來(lái)石組成，減少了方石英析晶量，從而提高纖維耐熱性及抗熱振性能。纖維使用溫度1200℃。
2.5含鉻硅酸鋁纖維：在高純硅酸鋁纖維合成料中加入3%～6%三氧化二鉻，以抑制非結(jié)晶纖維受熱條件下出現(xiàn)的析晶變化，故又稱鉻穩(wěn)定化纖維。纖維使用溫度1200℃。
2.6含鋯硅酸鋁纖維：在氧化鋁粉及硅石粉合成原料中加入鋯英砂，使纖維中ZrO2含量達(dá)12%～15%。纖維使用溫度提高到1300℃。
3、主要生產(chǎn)方法及工藝流程
3.1主要生產(chǎn)方法
硅酸鋁纖維原料的熔融一般采用電爐作為熔化設(shè)備，主要有電阻爐和電弧爐兩種。纖維的成形方法分為噴吹法、甩絲法和甩絲-噴吹法等。
3.2工藝流程
電弧法噴吹成纖、濕法制氈工藝：
合格配合原料加入電弧爐中熔融，形成流股，流股經(jīng)壓縮空氣或蒸汽噴吹后成為纖維，經(jīng)過(guò)除渣器除渣后，集棉形成成品纖維。成品纖維被送入攪拌槽旋渦除渣后，被送至貯料槽，施加粘接劑后形成漿料。漿料經(jīng)壓機(jī)模壓或真空吸濾，干燥形成硅酸鋁棉成品。
電阻法噴吹（或甩絲）成纖、干法針刺制毯工藝：
硅酸鋁纖維干法針刺毯，根據(jù)其成纖方法不同，有兩種生產(chǎn)工藝；電阻法噴吹（包括平吹和立吹）成纖、干法針刺制毯工藝；電阻法甩絲成纖、干法針刺制毯工藝。
"針刺制毯"是借鑒無(wú)紡針刺工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)而成，散狀纖維坯送入針刺機(jī)針刺時(shí)，由于刺針上鉤狀針腳，使纖維層互相緊密交織，以提高纖維毯的抗拉強(qiáng)度及抗風(fēng)蝕性能。
4、硅酸鋁棉及其制品的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)：
GB/T16400-1996《絕熱用硅酸鋁棉及其制品》規(guī)定產(chǎn)品指標(biāo)中物理性能有：長(zhǎng)度、寬度、厚度、密度、含水率、渣球含量、導(dǎo)熱系數(shù)（平均溫度500℃）、抗拉強(qiáng)度、加熱線收縮率。另外不同種類棉的化學(xué)成分也不完全相同。
5、國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況
硅酸鋁纖維材料已在冶金、建材、機(jī)械、石油、化工、電子、船舶、交通運(yùn)輸、輕工等部門(mén)行到廣泛的應(yīng)用，并用于宇航及原子能等尖端科學(xué)技術(shù)。我國(guó)的硅酸鋁棉工業(yè)始于70年代初，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)硅酸鋁棉及其制品的生產(chǎn)和應(yīng)用已形成了完整的系列，生產(chǎn)技術(shù)已接近國(guó)際水平。如德清縣物通耐火材料有限公司的部分產(chǎn)品已出口歐美等國(guó)。硅酸鋁纖維及其制品以其優(yōu)良的絕熱保溫性能、方便快捷的施工方式被廣泛應(yīng)用于各類高溫窯爐的保溫，使用溫度可從700℃到1400℃。國(guó)內(nèi)目前硅酸鋁棉及其制品產(chǎn)量約為3萬(wàn)噸/年。
硅酸鋁纖維制品是60年代初期高溫膠水發(fā)展起來(lái)的一種纖維狀的輕質(zhì)耐火材料。按其結(jié)構(gòu)形態(tài)來(lái)說(shuō)它屬于非晶質(zhì)（玻璃態(tài)）纖維。它是以硬質(zhì)粘土熟料或工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉合成料為原料，采用電弧爐或電阻爐熔融，經(jīng)壓縮空氣噴吹（或甩絲法）成纖而制成的。其化學(xué)組成主要為三氧化二鋁（30～55%）和二氧化硅。經(jīng)再高溫纖維噴涂料加工成毯、氈、板、紙、繩等制品及各種預(yù)制塊及組件等。
2、分類及特性
2.1低溫硅酸鋁纖維：一般Al2O3含量大于40%。這種纖維生產(chǎn)成本低、收縮率高、有害雜質(zhì)含量要求不嚴(yán)、售價(jià)便宜，僅比礦物纖維略貴，但耐熱高鋁纖維針刺毯性較礦物棉好。使用溫度700～800℃，為工業(yè)爐復(fù)合爐襯提供了有利條件，解決了一般纖維狀隔熱材料不能承受使用溫度700～900℃間的空檔。
2.2普通硅酸鋁纖維：以天然硬質(zhì)粘土熟料為原料，纖維Al2O3含量≥45%，有害雜質(zhì)含量3%～4%。纖維使用溫度1000℃。
2.3高純硅酸鋁纖維：以工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉的合成料為原料，使有害雜質(zhì)含量<1%。不僅使用溫度高于普通硅酸鋁纖維，且適用于還原性氣氛。纖維使用溫度1100℃。
2.4高鋁纖維：以工業(yè)氧化鋁粉與硅石粉合成料為原料。纖維Al2O3含量≥55%，有害雜質(zhì)含量<1%。由于纖維Al2O3含量較高，并使纖維中Al2O3與SiO2含量的比值接近于莫來(lái)石組成，減少了方石英析晶量，從而提高纖維耐熱性及抗熱振性能。纖維使用溫度1200℃。
2.5含鉻硅酸鋁纖維：在高純硅酸鋁纖維合成料中加入3%～6%三氧化二鉻，以抑制非結(jié)晶纖維受熱條件下出現(xiàn)的析晶變化，故又稱鉻穩(wěn)定化纖維。纖維使用溫度1200℃。
2.6含鋯硅酸鋁纖維：在氧化鋁粉及硅石粉合成原料中加入鋯英砂，使纖維中ZrO2含量達(dá)12%～15%。纖維使用溫度提高到1300℃。
3、主要生產(chǎn)方法及工藝流程
3.1主要生產(chǎn)方法
硅酸鋁纖維原料的熔融一般采用電爐作為熔化設(shè)備，主要有電阻爐和電弧爐兩種。纖維的成形方法分為噴吹法、甩絲法和甩絲-噴吹法等。
3.2工藝流程
電弧法噴吹成纖、濕法制氈工藝：
合格配合原料加入電弧爐中熔融，形成流股，流股經(jīng)壓縮空氣或蒸汽噴吹后成為纖維，經(jīng)過(guò)除渣器除渣后，集棉形成成品纖維。成品纖維被送入攪拌槽旋渦除渣后，被送至貯料槽，施加粘接劑后形成漿料。漿料經(jīng)壓機(jī)模壓或真空吸濾，干燥形成硅酸鋁棉成品。
電阻法噴吹（或甩絲）成纖、干法針刺制毯工藝：
硅酸鋁纖維干法針刺毯，根據(jù)其成纖方法不同，有兩種生產(chǎn)工藝；電阻法噴吹（包括平吹和立吹）成纖、干法針刺制毯工藝；電阻法甩絲成纖、干法針刺制毯工藝。
"針刺制毯"是借鑒無(wú)紡針刺工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)而成，散狀纖維坯送入針刺機(jī)針刺時(shí)，由于刺針上鉤狀針腳，使纖維層互相緊密交織，以提高纖維毯的抗拉強(qiáng)度及抗風(fēng)蝕性能。
4、硅酸鋁棉及其制品的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)：
GB/T16400-1996《絕熱用硅酸鋁棉及其制品》規(guī)定產(chǎn)品指標(biāo)中物理性能有：長(zhǎng)度、寬度、厚度、密度、含水率、渣球含量、導(dǎo)熱系數(shù)（平均溫度500℃）、抗拉強(qiáng)度、加熱線收縮率。另外不同種類棉的化學(xué)成分也不完全相同。
5、國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況
硅酸鋁纖維材料已在冶金、建材、機(jī)械、石油、化工、電子、船舶、交通運(yùn)輸、輕工等部門(mén)行到廣泛的應(yīng)用，并用于宇航及原子能等尖端科學(xué)技術(shù)。我國(guó)的硅酸鋁棉工業(yè)始于70年代初，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)硅酸鋁棉及其制品的生產(chǎn)和應(yīng)用已形成了完整的系列，生產(chǎn)技術(shù)已接近國(guó)際水平。如德清縣物通耐火材料有限公司的部分產(chǎn)品已出口歐美等國(guó)。硅酸鋁纖維及其制品以其優(yōu)良的絕熱保溫性能、方便快捷的施工方式被廣泛應(yīng)用于各類高溫窯爐的保溫，使用溫度可從700℃到1400℃。國(guó)內(nèi)目前硅酸鋁棉及其制品產(chǎn)量約為3萬(wàn)噸/年。
作者：浙江晶爐耐火材料有限公司
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