陶瓷纖維耐火材料的節能和效果

近年來陶瓷纖維在高溫燒成窯爐方面的應用前景日益擴大，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能效率。

（１）品種與性能：陶瓷耐火纖維最重要的指標是纖維的直徑與熱穩定性。陶瓷工業中常用的是al2o3sio2纖維，根據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。纖維的熱穩定性指標更為重要。al2o3－sio2纖維各種產品在1260℃的線收縮范圍為35—88％之間。收縮量也直接影響到熱穩定性。由于纖維導熱率低、密度小、重量輕，在設計建造窯爐時均采用較輕的鋼架支撐結構，從而使陶瓷窯爐的發展進入“窯爐輕量化”時代。纖維蓄熱小、適應快速升溫、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，化學穩定性也較好，這些優點為新型窯爐的發展，并波及到陶瓷工藝、行業的發展產生重要的推動作用。

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、適用于窯爐內襯可大大提高節能效率。一般使用有機粘合劑使纖維卷合成筒形或薄板形織物。窯爐內壁采用高溫輕質耐火磚砌筑后，可用陶瓷纖維耐火氈粘貼成內襯，經燒成后，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。采用陶瓷質鉚接件還可防止因碳素沉積引起的纖維變質。第二種方法是采用預制組合件、即用氈毯堆疊而成的預制件或用寬305mm的氈毯折疊成手風琴式的預制件。兩者相比，后者因緊挨爐殼到熱面均為同樣材料，節能效率更高、但成本較高。 溫度升高時，纖維預制件砌筑形成的接縫需用有伸縮性的纖維鑲嵌。用預制組合件安裝方便、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于預制組合件。因為前者的纖維方向垂直于熱流，堆疊形的預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制組合件則介于兩者之間，它的纖維方向對于熱流既平行又垂直。

（３）發展前景展望：由于能源價格不斷上漲，燃料成本將會成為扼制陶瓷業發展的瓶頸，節能愈加重要。人們對窯爐熱損失愈來愈關心，有的直接在原有耐火內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、水泥回轉窯等內襯，由于高溫化學侵蝕嚴重，都暫時不能用纖維作內襯。 對于連續加熱設備如陶瓷隧道窯，早已實現了采用耐火陶瓷纖維用作連續加熱設備的內襯，據有關資料報道，快速推板窯與隧道窯中采用耐火陶瓷纖維節能效果都很顯著。尤其是超高溫加熱，如燒成溫度在1538℃—1649℃的窯爐中，采用耐火纖維的節能效果。

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