陶瓷纖維耐火材料的節(jié)能和效果

• 近年來陶瓷纖維在高溫燒成窯爐方面的應(yīng)用前景日益擴大，以陶瓷纖維制成的耐火氈、毯類制品，使用溫度可達到1649℃。它以隔熱效果好，使用簡便，特別是蓄熱小等特征，普遍采用于各式窯爐中，大大顯示出很高的節(jié)能效率。

• （１）品種與性能：陶瓷耐火纖維重要的指標是纖維的直徑與熱穩(wěn)定性。陶瓷工業(yè)中常用的是al2o3sio2纖維，根據(jù)al2o3的含量高低分為不同的使用范圍，也在其中引入cr2o3材料以提高其耐火與抗氧化特性。一般氧化鋁含量高、氧化鐵等雜質(zhì)含量低的纖維制品呈純白色、引入氧化鉻的纖維呈銷帶奶黃調(diào)的顏色。陶瓷纖維的平均直徑為22—33微米。纖維細、密度小、導熱率低者使用溫度高。若纖維粗、密度大時使用效果不理想。纖維的熱穩(wěn)定性指標更為重要。al2o3－sio2纖維各種產(chǎn)品在1260℃的線收縮范圍為35—88％之間。收縮量也直接影響到熱穩(wěn)定性。由于纖維導熱率低、密度小、重量輕，在設(shè)計建造窯爐時均采用較輕的鋼架支撐結(jié)構(gòu)，從而使陶瓷窯爐的發(fā)展進入“窯爐輕量化”時代。纖維蓄熱小、適應(yīng)快速升溫、冷卻燒成方式。纖維有柔性可加工成帶凹槽或開口的制品，且具有良好的抗機械震動與沖擊的能力，化學穩(wěn)定性也較好，這些優(yōu)點為新型窯爐的發(fā)展，并波及到陶瓷工藝、行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的推動作用。

• 目前陶瓷纖維制品有：氈、毯、砌塊、散狀纖維、纖維紙及真空成型的各種制品，工作范圍一般在871—1427℃，特殊情況下可短期在極限溫度以上的高溫下使用。 散狀纖維分清過渣或未清過渣兩種：加潤滑劑或未加潤滑劑者；長、短纖維摻合一起者等。幾種纖維亦可摻合使用。未經(jīng)清渣纖維便宜，可用于填充接縫處的填料。加入潤滑劑的纖維制品便于操作施工，粉塵小。安裝纖維時散入空氣中的粉塵雖無很大毒害，但會導致皮膚發(fā)癢或刺痛咽喉，故在施工時要注意防護。

• （２）砌筑方法與注意事項：耐火纖維氈、適用于窯爐內(nèi)襯可大大提高節(jié)能效率。一般使用有機粘合劑使纖維卷合成筒形或薄板形織物。窯爐內(nèi)壁采用高溫輕質(zhì)耐火磚砌筑后，可用陶瓷纖維耐火氈粘貼成內(nèi)襯，經(jīng)燒成后，纖維氈或板形成一定的剛性并具有令人滿意的回復能力，冷卻時能彈回使接縫繃緊。 砌筑纖維通常有兩種方法：一是將氈毯一層一層敷貼，再用栓桿鉚接起來，一般在1222℃以下采用耐溫金屬栓桿，1223℃以上采用陶瓷質(zhì)鉚接件。靠熱面一端用散狀纖維和耐熱水泥填充。采用陶瓷質(zhì)鉚接件還可防止因碳素沉積引起的纖維變質(zhì)。第二種方法是采用預(yù)制組合件、即用氈毯堆疊而成的預(yù)制件或用寬305mm的氈毯折疊成手風琴式的預(yù)制件。兩者相比，后者因緊挨爐殼到熱面均為同樣材料，節(jié)能效率更高、但成本較高。 溫度升高時，纖維預(yù)制件砌筑形成的接縫需用有伸縮性的纖維鑲嵌。用預(yù)制組合件安裝方便、迅速且維修方便，只需將損壞部分替換下來。

• 就熱效率來說，層層敷貼方式明顯優(yōu)于預(yù)制組合件。因為前者的纖維方向垂直于熱流，堆疊形的預(yù)制組合件纖維方向平行于熱流，兩者的導熱量差值約為20—40％，如手風琴狀折疊的預(yù)制組合件則介于兩者之間，它的纖維方向?qū)τ跓崃骷绕叫杏执怪薄?/p>

• （３）發(fā)展前景展望：由于能源價格不斷上漲，燃料成本將會成為扼制陶瓷業(yè)發(fā)展的瓶頸，節(jié)能愈加重要。人們對窯爐熱損失愈來愈關(guān)心，有的直接在原有耐火內(nèi)襯表面加貼一層耐火陶瓷纖維以提高熱效率。在加貼前必須將窯壁上明顯的裂紋或剝落部位修復好。不過隔熱耐火磚與耐火纖維也不能任意濫用。迄今為止如堿性吹氧煉鋼爐、水泥回轉(zhuǎn)窯等內(nèi)襯，由于高溫化學侵蝕嚴重，都暫時不能用纖維作內(nèi)襯。 對于連續(xù)加熱設(shè)備如陶瓷隧道窯，早已實現(xiàn)了采用耐火陶瓷纖維用作連續(xù)加熱設(shè)備的內(nèi)襯，據(jù)有關(guān)資料報道，快速推板窯與隧道窯中采用耐火陶瓷纖維節(jié)能效果都很顯著。尤其是超高溫加熱，如燒成溫度在1538℃—1649℃的窯爐中，采用耐火纖維的節(jié)能效果。

• 目前，歐美及日本的陶瓷窯爐設(shè)備全部采用陶瓷纖維內(nèi)襯。不久前日本將燃氣隧道窯分解為諸如車廂結(jié)構(gòu)進行分節(jié)制造、然后再運抵瓷廠施工現(xiàn)場組裝，這一切都是由于采用陶瓷纖維材料，大大節(jié)省了窯爐造價，更簡便的緣故。從材質(zhì)改型方面推進陶瓷纖維制品節(jié)能效果的研究也正在進行中。