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      陶瓷纖維的發展與應用

      發布時間:2021-12-08 10:29 文章來自:http://www.etfwxqq.cn/ 作者:天陽耐火材料/耐火

      我國的工業化進程與社會經濟水平伴隨改革開放的這四十幾年來得到了飛速發展,國家 GDP的增長百分比在很大程度上其背后付出的代價也是不容忽視的,工業化發展帶來的最大問題就是環保問題。因此開發使用各種清潔能源和節能環保材料對于調整產業結構、走綠色發展道路是極為重要的事情。陶瓷纖維作為一種輕質、高效的保溫耐火絕熱材料,在工業生產及其他應用上能減少熱能的損失,減少資源的浪費,已被廣泛應用于工業、民用、航天、國防等領域的耐高溫、絕熱部位。

      1、陶瓷纖維的發展史:

      ① 1941年,美國一家公司采用天然高嶺土,應用電弧爐熔融噴吹制成纖維;
      ② 20世紀40年代后期,美國的兩家公司開始生產硅酸鋁系列纖維,并首次將其應用于航空工業;
      ③ 20世紀50年代,陶瓷纖維開始進行工業化生產;
      ④ 20世紀60年代,美國研制出了多種陶瓷纖維制品,將其用于工業窯爐壁襯;
      ⑤ 20世紀70年代,陶瓷纖維開始在我國生產使用;
      ⑥ 20世紀80年代,陶瓷纖維應用技術在國內得到迅速推廣,但由于技術相對落后,生產的陶瓷纖維適用溫度范圍主要在1000℃以下;
      ⑦ 進入90年代,隨著含鋯纖維和多晶氧化鋯纖維的推廣應用,國產陶瓷纖維的使用溫度提高到了1000℃~1400℃,同時,由于產品質量缺陷和應用技術的落后,國產陶瓷纖維的應用領域以及使用方式均存在一定程度的限制。
      ⑧ 進入21世紀,隨著我國科學技術的發展與陶瓷纖維技術的成熟,各種陶瓷纖維材料在質量與品種上日益豐富和完善,成為耐火耐高溫應用中的常見客。

      從陶瓷纖維的發展歷史來看,陶瓷纖維生產在我國起步較晚,到20世紀70年代才研制成功并進行批量生產,并且初期生產的陶瓷纖維制品工藝技術落后,產品種類單一。直到1984年,首鋼公司耐火材料廠從美國CE公司引進電阻法甩絲成纖陶瓷纖維針刺毯生產線開始,我國多地耐火材料廠陸續開始了引進國外的生產線與技術,從而改變了陶瓷纖維落后的生產工藝和生產設備,以及產品單一的局勢。在過去近50年里,中國陶瓷纖維行業歷經了從無到有、從小到大、從多到少的發展歷程,從單一的纖維棉發展到纖維噴涂、澆注等多種形式的二次加工或深加工產品、從傳統的棉、毯、氈產品到纖維模塊、板、異型件、紙、纖維紡織品等,逐漸滿足各個行業對耐火陶瓷纖維制品的使用要求。

      2、陶瓷纖維在節能環保上的應用

      2.1 作為高溫絕熱保溫材料的應用

      陶瓷纖維屬于高效節能絕熱保溫材料,材料本身具有一般纖維的特點,同時又擁有普通纖維所沒有的耐高溫、耐腐蝕和抗氧化性能,更重要的是,陶瓷纖維避免了一般耐火材料的脆性,在一定程度上替代著被用作工業窯爐壁襯的傳統重質耐火材料。其一,使窯爐的厚度減小了二分之一,質量減輕了60-80%,窯爐砌筑時的筑爐鋼材就節省了30-50%,不僅節省了窯爐的砌筑成本,也在很大程度上減輕了窯爐的鋼結構負荷,從而延長爐體的使用壽命;其二,用輕質、低導熱率、低熱容量的纖維材料作窯爐爐壁可降低窯壁表面溫度,提高窯爐的升溫速度,從而減少爐溫操控中的能源消耗量,這對加熱爐的啟爐、停爐起到了非常顯著的節能效果。

      因此以陶瓷纖維作為窯爐爐壁砌筑而成的工業窯爐在使用中最大的優點就是節能了。

      2.2 作為過濾材料的應用

      纖維過濾材料與傳統粒狀濾料相比有更大的界面吸附并能截留懸浮物;與泡沫陶瓷過濾器相比具有更小的孔徑和更高的過濾精度;與有機纖維過濾器相比又具有更良好的熱穩定性、化學穩定性和抗熱震性。陶瓷纖維材料憑借其強度高、抗熱沖擊性好、耐化學腐蝕等特點,在空氣凈化、高溫煙氣過濾、柴油機尾氣微濾捕集、化工過濾、金屬液過濾等方面得到了廣泛應用。陶瓷纖維過濾器可以分為陶瓷纖維復合膜材料、陶瓷纖維紙、陶瓷轄內網(布)、陶瓷纖維過濾體,每種材料的制成工藝與應用范圍均不相同,這在極大程度上滿足了多種生產場景對過濾標準的要求。陶瓷纖維過濾技術在空氣凈化、高溫煙氣過濾、柴油機尾氣微濾捕集上可減少大氣環境污染與人體有害因素,在金屬液過濾、化工過濾上降低廢品率,減少無效廢料的產生,在節能環保上發揮著重要作用。

      2.3 作為吸聲隔音材料的應用

      陶瓷纖維制品是微細纖維多孔的集合體,具有優異的吸聲隔音性能。首先因為纖維制品本身在纖維之間就具有許多相連通的微小孔隙,所以當聲波入射到纖維材料并在其內部傳播時,孔隙中的空氣存在的粘滯阻力以及纖維間的摩擦阻力,會將一部分聲能轉化為熱能損耗掉。其次孔隙內空氣被壓縮時周圍環境溫度升高,稀疏時溫度降低,纖維的熱傳導會再損耗一部分聲能。陶瓷纖維主要以制成棉板的產品形態來作為吸聲材料,除超細玻璃棉板和礦渣棉板的吸聲系數較低除外,其它陶瓷纖維棉板的平均吸聲系數均高于0.80,屬于高吸聲材料,在工業、建筑、交通等領域得到了廣泛的應用,在隔絕噪聲污染上是一種值得推廣的吸聲制品。

      3、陶瓷纖維的弊端

      盡管陶瓷纖維制品在高溫工業等領域發揮了重要的作用,但世間并無十全十美之物,其存在的弊端也不容忽視,最突出的就是陶瓷纖維材料比較松軟,需要護面材料,施工安裝過程中易引起粉塵,刺激皮膚,也存在可吸入性,在生產制造過程中會對環境空氣和人體造成一定的危害。這方面就需要在實踐中,不改變陶瓷纖維本身優異性的同時,不斷提升產品使用性能,“去其糟粕,取其精華”才是任何事物保持持續發展生命力的宗旨。

       

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