华北理工矿物材料基础课件第7章 保温材料

Chap.7保温材料§1概述§2多孔质保温材料§3纤维质保温材料§4硅酸钙保温材料教学目的与要求：保温材料的概念、作用原理，产生微孔的八种方法各种保温材料的原料、制备、性能、应用；重点、难点：保温材料的作用原理第一节

概述1、保温材料定义：用以阻止热流传递，减少能量损失的所有材料的总称。(保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料)。

2、特点：保温材料一般具有体积密度小，气孔率高和导热系数低等。如超轻的微孔硅酸钙的容重只有100-300

kg／m3

，气孔率高达95%，导热系数只有0.035W／(m·℃)，是石墨砖的1/1000，是碳化硅制品的1/500，是一般粘土砖的1/100。3、应用：（1）主要应用于建筑物墙体和屋顶的保温绝热；（2）热工设备、热力管道的保温；（3）冷藏室及冷藏设备上也大量使用。第一节

概述4、分类：（1）按使用温度分：

A、常温绝热及保冷材料：使用温度为常温、低于室温。主要品种：加气混凝土、泡沫塑料、石膏制品等。

B、低温绝热材料：使用温度<900℃。主要品种：硅藻土砖、托贝莫来石型硅酸钙制品等。

C、中温绝热材料：使用温度900-1200℃。主要品种：膨胀珍珠岩、轻质粘土砖等。

D、高温绝热材料：使用温度>1200℃。主要品种：轻质镁砖，空心球制品，漂珠制品等。第一节

概述4、分类：（2）按内部结构形态分：

A、多孔质保温材料

B、纤维状保温材料

C、复合结构保温材料第二节多孔质保温材料一、产生微孔的方法有机物燃烬法：目前生产轻质耐火制品的常用方法。机械打泡法：主要用于生产轻质高铝砖。化学发泡法：加入化学药剂发生化学反应产生气泡。泡沫熟料法：轻质多孔熟料+结合剂。空心球法：空心球原料+粘结剂→高温烧成。废物利用：分选废物中的多孔结构制作保温材料。天然多孔材料：如硅藻土，制作优质保温材料的原料。加热膨胀法：加热→膨胀→轻质多孔。第二节多孔质保温材料二、举例1、轻质耐火砖主要品种：轻质高铝砖、轻质莫来石砖、轻质粘土砖等。原料：轻质高铝砖：二级或三级矾土熟料+少量可塑粘土轻质莫来石砖：高纯粘土、工业氧化铝粉、蓝晶石。有机物燃烬法：压制成型塑性挤出成型人工捣打成型浇注成型机械打泡法工业氧化铝煤矸石蓝晶石粘土配料湿法混磨压滤脱水+有机质混练困料成型烘干煅烧切割、研磨检验包装我国某厂生产轻质莫来石耐火砖工艺流程煤矸石硅灰石蓝晶石粘土混磨压滤脱水+泡沫搅拌浇注成型室温养护脱膜烘干煅烧切割、精磨检验包装我国某厂生产钙长石耐火砖工艺流程纯铝酸钙水泥松香皂泡沫2、刚玉及氧化锆空心球制品生产方法：最常用的是电熔喷吹法将原料在电炉内熔融成液态，用压缩空气或高压蒸汽喷吹成直径不等的空心散状球体。性能：耐高温、保温性好、较好的耐热震性、较高的强度应用：可作钼丝炉、二氧化钼炉等高温电炉炉衬材料、高温火焰炉内衬、真空感应电炉的充填材料。3、硅藻土制品原料：天然硅藻土性能：体积密度0.45-0.68kg/m3；气孔率>72%;

耐压强度低，约0.39-6.8MPa；

400时的导热系数为0.19-0.938W/(m·℃)；最高使用温度为900-1000℃。4、膨胀蛭石生产工艺：预热→煅烧→冷却性能：强度一般较低，躲在1MPa以下；容重：一般在1230kg/m3以下；最高使用温度：300-1000℃之间，大部分为600℃应用：大量用于建筑业，冶金业、电力等的建筑和窑炉的保温；汽车、飞机、车箱的外部保温层；水冷却器、冷藏室的隔热；农业、环保及化工等。5、漂珠制品漂珠：电厂粉煤灰中能够浮于水面上的轻质部分性能：耐火度1610-1730℃；软化变形温度1200-1250℃；最高使用温度900-1200℃。应用：各种加热炉、隧道窑的保温层。6、膨胀珍珠岩膨胀机理：煅烧时，珍珠岩结构内的水气化，产生很大压力，使粘稠的玻璃质体积迅速膨胀。生产工艺：破碎→焙烧性能：容重（衡量绝热材料质量的重要指标之一）导热系数、耐火度1280-1360℃和安全使用温度800℃

、吸水性400%、吸湿性0.006-0.08、抗冻性（-12℃，15次）、其他（耐酸性强、耐碱性较差、吸音性）。7、泡沫石棉原料：石棉+填料+分散剂+粘结剂+水质+发泡剂+防水剂生产工艺：性能：容重（依填实不同而异）、导热系数0.047W/(m·K)

、疏水性、强度：0.5-0.7MPa、有机物百分含量1-10%、吸音性、回弹性。应用：

绝热保温材料、吸音建筑材料和某些工业用填料；飞机、火箭、车辆、水箱、房屋、消音器等所需的构成部分；包装材料、缓冲材料、膨胀收缩调整材料等。泡沫石棉生产工艺流程石棉浸泡打浆机械发泡浇模干燥定型去除有机物包装分散剂水压缩空气有机物水水第三节纤维质保温材料一、纤维质保温材料的种类定义：所有的具有纤维状结构、并以纤维互相交错缠绕而形成的微孔隙为主要绝热功能的一类保温材料。纤维质保温材料有机纤维无机纤维人造纤维天然纤维棉、麻、丝、绒、木纤维人造纤维天然纤维海泡石<600℃石棉<600℃水镁石<600℃中低温纤维耐火纤维岩棉<400℃矿棉<400℃玻璃棉<400℃高级硅酸铝纤维<1400℃普通硅酸铝纤维<1200℃石英纤维<1200℃刚玉纤维<1400℃氧化锆纤维<1600℃第三节纤维质保温材料二、纤维质保温材料举例1、矿物棉及制品矿物棉矿渣棉：工业废料矿渣→高温熔化等制得岩棉：以天然玄武岩或辉绿岩为原料制品岩棉岩棉板、岩棉毡岩棉玻璃布缝毡岩棉铁丝网缝毡岩棉保温带制品岩棉管壳制品第三节纤维质保温材料二、纤维质保温材料举例2、耐火纤维及制品耐火纤维是耐高温无机纤维的总称。A、原料普通硅酸铝纤维高纯硅酸铝纤维高铝纤维含铬硅酸铝纤维生产工艺：电阻炉熔化→离心机成纤→双面针刺机制毯美国C·E公司年产1000t第三节纤维质保温材料B、耐火纤维性能项目指标密度130球含量>0.25mm5加热线收缩≤4含水量0.5毡的物理性能第三节纤维质保温材料B、耐火纤维性能耐火纤维板的一般性能项目1260级高强级1400级1600级最高使用温度/℃1260126014001600密度/kg/m3260330225200第一次灼烧损失/%5-75-105-105-10断裂模量未烧成的10503200990880煅烧过的3201100290235压缩强度/kPa-560--第三节纤维质保温材料C、耐火纤维应用工业炉的内衬材料：硅酸铝纤维用途最多的一种

隔热材料：炉壁的充填隔热材料

密封材料：退火炉内外罩的密封材料

衬垫材料：高温部位的衬垫材料和充填材料

吸声材料：高温部位的吸声材料

过滤材料：高温气体的过滤材料

触媒载体：硅酸铝纤维（无活性/纤维细/杂质少/表面积大）原子反应堆内衬材料：原子反应堆的隔热材料第四节硅酸钙保温材料实验原料工艺流程雪硅钙石的结构性能应用第四节硅酸钙保温材料一、实验原料高铁白云母正长岩矿石的化学成分分析结果(wB/%)样品号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OP2O5H2O+LSYK58.010.9317.873.930.320.301.060.2814.690.091.44高铁白云母正长岩矿石粉体的X射线粉末衍射图

第四节硅酸钙保温材料一、实验原料高铁白云母正长岩显微结构矿物相SiO2TiO2Al2O3TFeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5总量钾长石65.240.0017.65

0.370.150.000.000.4516.230.05100.13白云母47.110.0030.45

6.970.050.420.000.3210.790.35

96.53磁铁矿

0.270.05

0.0292.720.210.000.000.80

0.000.00

94.06主要矿物相化学成分的电子探针分析结果(wB/%)第四节硅酸钙保温材料二、工艺流程加入CaO+H2O雪硅钙石KOH溶液原矿精矿混合物料水热反应固相液相第四节硅酸钙保温材料三、雪硅钙石的结构第四节硅酸钙保温材料三、雪硅钙石的结构合成雪硅钙石样品的扫描电镜照片第四节硅酸钙保温材料三、雪硅钙石的结构不同反应时间第四节硅酸钙保温材料随着反应时间的延长，C-S-H凝胶和水钙铝榴石转变为雪硅钙石晶相。第四节硅酸钙保温材料四、雪硅钙石的性能雪硅钙石为纤维状晶体交织成的空心球形团聚体。耐火温度为650℃。密度小、强度高、导热系数低、不燃烧、易加工