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          研發輕型漂珠保溫磚

          添加時間:2018年4月12日  瀏覽次數:

                  粉煤灰漂珠作為一種新興多功能材料,由于它具有輕質、絕熱、耐酸堿、無毒、不燃燒、無臭味等特點,將之用作生產輕質保溫材料首選材料,并探索出一條合理的生產工藝線路,為粉煤灰的綜合利用開辟了一條心途徑,對窯爐工業的發展產生積極的推動作用,生產的輕型漂珠保溫磚的耐火度為1100~1300℃,最佳使用溫度為400~1150℃,導熱系數為0.105~0.127W(m·K)。

                  漂珠和泡沫形成機理

                  漂珠的形成

                  煤粉在爐膛中呈懸浮燃燒狀態,顆粒中的可燃物絕大部分在爐內燃盡,可燃燒產生的高溫,使煤粉顆粒變成為熔融狀態,在強大的擾動下,近乎超流體狀況。超流態物質的初始溫度和冷卻速度是形成漂珠的關鍵因素。粒徑較大的物質熔融體,在波動熱氣流的沖擊下,被吹成氣泡嗎。煙氣作為氣泡的載體介質,當煙氣溫度降低到一定值時,氣泡酒冷卻、收縮、形成漂珠。

                  漂珠屬玻璃物質,常溫情況下,其對溫度的反射系數達20%左右,隨著溫度增加,反射系數增大。封閉在珠內的氣體,在漂珠形成過程中遇冷收縮,珠內部產生一定的真空度。因此,漂珠具有優良的保溫性能,常溫下導熱系數為0.025~0.033W(m·k)。

                  泡沫(孔隙)的形成

                  不溶性氣體分散在液體或溶融固體中所形成的分散系成為泡沫,而液體膜與氣體所構成泡沫屬二相泡沫。它的生成與液體分散介質的粒度、表面張力等有極密切的關系。一般來說,純液體介質的表面張力往往超大型過25mN/m。分散介質硅酸鹽的水溶液,雖然粘度較大,但界面能太高,無法產生泡沫。在該分散系中加入表面活性劑——一種起泡劑,可以降低界面能;钚詣┓肿邮怯捎H水性極性基因和憎水性非極性基因組成的。它能定向地排列在任意兩相界面層上,使界面的不親和力得到某種程度的平衡,從而降低了表面張力。而且表面張力降低越多,則界面上的吸附量也增加地越多,因此可以形成排列更緊密的吸附層,從而增加了界面膜強度。由此可見,良好的起泡劑分子,在吸附層內必須具備有比較強的相互吸引力,同時,親水基因有較強的水化力。皂類是一種優良的起泡劑,它分散在硅酸鈉水溶液介質中,在機械力的作用下,整個體系產生振動,從而擾動界面的空氣,發生激烈的撞擊,一些液體包裹氣體,形成二相泡沫。

                  原材料

                  漂珠的選擇

                  在選擇漂珠的過程中,漂珠的粒度組成很重要,它可以影響制品的成型

                  性能、燒成工藝和使用性能

                  漂珠的化學成分

          漂珠的化學成分見表1

                  物理性能

                  主要呈灰白色,在光學顯微鏡下觀察,有的為無色透明體、有的為乳白色半透明及非透明體,多為單個存在,但也由一些粘連在一起,粒徑在0.3~200um之間,堆積密度為0.48g/cm3。

                  耐火度

                  漂珠中Al2O3含量偏低,而含助熔物Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等偏高。經檢驗,漂珠的耐火度為1350℃。

                  外加劑的選擇 

                  粘合劑

                  粘合劑不僅使漂珠顆粒聚合起來,而且加入起泡沫,進行機械攪拌,在粘滯力的作用下,形成泡沫,實現第二次制造孔隙,試驗表明,在堿金屬硅酸鹽水溶液中,硅酸鈉溶液性能較佳。因此,粘合劑一般采用密度為1.3~1.45g/cm3的硅酸鈉,模數為2.45。

                  起泡劑

                  常見的表面活性類起泡劑有松香皂、肥皂、十二烷基苯硫酸鈉、十二硫酸鈉等。皂類泡沫持久性好,而烷基苯磺酸鈉雖然比較容易起泡,但穩定性差,為此,一般要加入穩泡劑才能使用。常見的穩泡劑有:尼鈉樂(即月桂酰、乙醇胺),十二烷基二甲基安的氧化物等,而后者的穩泡效果更佳。一般情況下,用普通肥皂即可以獲得滿意的泡沫。

                  固化劑和添加劑

                  氟硅酸鈉是較好的固化劑,用量在總量的14%~16%。添加4%~10%的氧化鋅,可以改善產品的耐火度和抗水性。

                  配方

                  1m3體積混合物物料的配合比

                  硅酸鈉(1.34g/cm3)0.25m3,氟硅酸鈉50kg,漂珠120kg,起泡劑0.36m3,添加劑適量。

                  起泡劑濃度與制品密度及強度的關系

                  起泡劑濃度與制品的關系見表2

          表2  起泡劑與磚的密度及強大的關系

                  起泡劑用量對制品的密度及強度等物理性能有大影響,可以根據實際的使用效果,調整其用料的多少,直至達到制品的性能指標要;起泡劑的濃度一般控制在40-60g/L之間較合適。

                  生產工藝

                  工藝流程

                  輕型漂珠保溫磚生產工藝流程見表1。

                  攪拌

                  攪拌機轉速要適當。攪拌機的轉速窯根據拌合物的數量及稠度決定。轉達速低,氣泡效果差;轉速高,漿料在離心力的作用下,沿攪拌機內壁運動,影響拌和效果。

                  困料

                  通常在半干法混煉后,短時間內有的原料很難達到水分均一。如立即成型,坯體容易變形,影響制品質量。困料時間一般為8個小時,泥料表面在困料時間內應盡可能避免干燥。困料還可使泥料中的粘土充分水解,泥料塑性提高,便于成型。

                  成型

                  漂珠呈玻璃狀,表面光滑,成型時物料容易移動,所需壓力不太大,以15~30t靜壓為宜。

                  干燥

                  烘房內溫度要適宜,溫度場分布窯均勻。漂珠壁薄,中部呈真空狀態,熱傳度慢,在干燥過程中,如果紅房內溫度很不均勻,導致漂珠壁內外溫差較大,熱應力大,會造成珠壁破裂或破碎,影響保溫效果。因此,在150~400℃范圍內,突然升溫、降溫都會破壞漂珠的形貌。為此,適宜的干燥溫度還可以避免制品在干燥過程中產生形變、裂紋或較大的線收縮。

                  結論

                  (1)用粉煤灰中的漂珠生產保溫材料制品,其導熱系數、抗壓強度完全能滿足保溫材料制品技術指標要求。

                  (2)漂珠保溫磚與其它保溫材料制品相比有其獨特的優點,制品抗壓強度高、吸水率低、耐酸堿、耐高溫等,最高使用溫度可達1200℃以上。

                  (3)漂珠保溫材料制品的生產成本低,漂珠可直接從沉灰池中撈取,無需經過分選工藝。

                  目前我國粉煤灰及其空心微珠的利用尚處在初期階段,利用率和利用水平都有待發展,因此任何能使粉煤灰變害為利的方法都應該重視;尤其是空心微珠的綜合利用,作為一種新興多功能材料,其應用前景將越來越好。

          關鍵詞:漂珠保溫磚      
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