1、硅酸鈣隔熱材料簡介

　　硅酸鈣隔熱材料分為托貝莫來石（6CaO·5SiO2·6H2O)型和硬硅鈣石(6CaO·6SiO2.H2O)型。托貝莫來石型材料的最高使用溫度為650℃，采用常壓蒸養(yǎng)合成；硬硅鈣石材料的最高使用溫度為1000℃，采用動(dòng)態(tài)蒸壓水熱合成。一般情況下，耐火材料行業(yè)只用硬硅鈣石隔熱制品。硬硅鈣石具有結(jié)晶水含量低、耐溫性好、隔熱性好、安全環(huán)保等特點(diǎn)，備受高溫行業(yè)好評(píng)，被廣泛用于水泥工業(yè)。

　　目前，世界上超輕硅酸鈣隔熱材料產(chǎn)量最大、技術(shù)最為先進(jìn)的國家，已能批量生產(chǎn)密度在110kg/m2的超輕質(zhì)硬硅鈣石制品。20世紀(jì)80年代末，中國建筑材料科學(xué)研究院研制成功了容重200kg/cm3的硬硅鈣石制品。但是，很長時(shí)間后在此方面提高不大。目前，我國與發(fā)達(dá)國家的硬硅鈣石產(chǎn)品在最主要的性能指標(biāo)一密度和隔熱性能上，還有不小差距。

　　2、H2O的壓力和溫度的關(guān)系

　　硅酸鈣制品的合成需要在高溫條件下進(jìn)行。所以，需要采用蒸壓工藝在超過100℃的條件下進(jìn)行水熱合成反應(yīng)。圖顯示了水固比為40時(shí)蒸壓釜內(nèi)溫度和壓力的關(guān)系。

　　常壓下，水在100℃沸騰。如果想在>100℃的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)，就必須在密閉容器中，通過提高壓力來獲得需要的溫度。一般情況下，提高溫度有利于提高反應(yīng)速率。但是，提高溫度就要提高壓力，提高壓力就要考慮設(shè)備的耐壓性。因此，為了安全起見，蒸壓溫度多控制在230℃以內(nèi)。

　　3、CaO、SiO2的溶解

　　當(dāng)遇到水時(shí)，石灰顆粒的表面立即就會(huì)水化，生成氫氧化鈣，并放出大量熱能。由于反應(yīng)產(chǎn)物的體積效應(yīng)，氫氧化鈣崩解進(jìn)入水中。石灰顆粒暴露出新的表面，繼續(xù)進(jìn)行水化。由此，一直到全部石灰都發(fā)生水化。氫氧化鈣的溶解度并不大，并且隨溫度的提高而減小，如圖所示。

　　二氧化硅的溶解度隨溫度的升高而增大。對(duì)石英而言，在低溫下溶解度很小即使在150℃時(shí)其溶解度也僅為0.06g/L。而150℃以后，溶解度增加較快，到174℃為0.15g/L。到200℃為0.24g/L，240℃時(shí)達(dá)0.43g/L，如圖所示。

　　4、CaO-SiO2-H2O系相平衡

　　CaO-SiO2-H2O系統(tǒng)共有12個(gè)礦物。其中，與硅酸鈣隔熱制品有關(guān)的有CSH(A)、CSH(B)、托貝莫來石、硬硅鈣石這幾種礦物。

　　CSH(B)是一種結(jié)晶不良的物質(zhì)，尺寸多在1um左右，晶體呈纖維狀。

　　CSH(B)可以用石灰和無定形SiO2反應(yīng)制得，也可以由石灰和磨細(xì)的石英砂在125~175℃下通過蒸壓反應(yīng)制得。在CaO-SiO2-H2O系統(tǒng)中，還可以生成一種比CSH(B)結(jié)晶更差的水化物，稱為C-SH凝膠。

　　CSH(A)是一種長片狀晶體，可由CSH(B)轉(zhuǎn)化而來。

　　托貝莫來石（6CaO·5SiO2·6H2O)是薄片狀晶體，尺寸大約2um以內(nèi)。托貝莫來石可由石灰和石英粉在130~175℃合成，但時(shí)間要比CSH(B)長一倍左右。

　　一般情況下，硬硅鈣石（6CaO·6SiO2·H2O)是纖維狀晶體，約850℃分解。

　　硬硅鈣石可以用與其化學(xué)式相符的CaO、SiO2在150~400℃合成。隨溫度升高，合成速率加快。在200℃合成結(jié)晶良好的硬硅鈣石需要100h。但是，在300℃只需要5~10h。CaO-SiO2-H2O系相圖如圖所示。

　　從圖可知，硬硅鈣石在180℃以上才能存在。因此，為順利合成硬硅鈣石，需要200℃以上的溫度。