用铁尾矿和镁尾矿制备m_2c2_s隔热砖的工艺分析

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1、辽宁科技大学硕士学位论文第一章综述1．1隔热耐火材料第一章综述随着世界能源的R益紧张，节约能源迫在眉睫，节约能源就是降低成本。可以在竞争的市场中获得主动权，凶此隔热材料的研制是十分重要的。隔热材料是指气孔率不低于45％的耐火制品。轻质耐火材料是指气孔率高、体积密度低、导热率低、隔热性好的耐火材料111。1．1．1轻质隔热材料的分类(1)按体积密度分类体积密度为0．4～1．39／cm3的为轻质砖，低于O．49／cm3的为超轻质砖。(2)按使用温度分类使用温度600～900"C为低温隔热材料，900-～1200℃为中温隔热材料，超过1200℃的为高温隔热材料。(3)根掘轻

2、质耐火材料的使用方式可分为不直接向火的隔热材料和直接向火的隔热材料。(4)按生产方式可分为可燃物加入法、泡沫法和化学法。(5)按原料可分为粘土质、高铝质、硅质、镁质等轻质砖。(6)按制品形状分类一种是定型的轻质耐火砖，包括秸土质、高铝质、硅质以及某些纯氧化物轻质砖等；另外一种是不定型轻质耐火材料，包括俐火浇注料、耐火捣打料、耐火喷涂料、耐火可塑料、耐火涂抹料、耐火投射料、耐火压入料、不烧砖、预制砖、耐火泥浆和耐火泥等【21。1．1．2轻质隔热耐火材料的特性轻质隔热耐火材料的特性是体积密度小，目的工业常用的是O．5．1．Og／cm3，热容小、气孔率高(65％以上)、重烧

3、变化率小、导热系数小、隔热性能优良。轻质耐火材料制晶在使用过程中，随制品体积密度、气孔率的／fi同、其传热方式有差别。在主晶相和基质固相中，热量主要是以传导方式进行辽宁科技大学硕士学位论文第一章综述的，而在气7L中，热量主要是按辐射和对流的方式进行的，特别是在高温阶段，辐射传热方式尤为重要，而气体的导热系数仅为一般固体材料的十分之一口】。因此轻质隔热耐火材料的隔热性能取决于材料的导热系数。而导热系数与温度、体积密度、气孔率以及气孔的大小有关系。轻质隔热耐火材料导热系数的平均值比致密耐火材料低50．67％，轻质隔热耐火材料的导热系数与气孔大小关系_『F如G．Bole提出

4、的那样，当气孔直径增大时，在540℃时导热系数增加IO％，而在l100℃时增加14％。因此，大气孔会使隔热性能降低，尤其在高温时更加显著，而小气孔热辐射很小，隔热性能好。1．1．3隔热原理凡是有温差存在的地方必然存在着热量的传递。隔热材料的作用就是减弱热量交换的程度并阻止热量的传递。～般隔热材料是由固体颗粒、空隙、纤维等组成，所以整体材料的导热过程由固体之间的传热、固相和气相之阃的传热、空隙中气相之蚓的对流、气泡膜之恻的辐射等四部分组成。材料的有效导热系数应为这四部分对导热系数贡献的总和。当材料在高温下使用时，辐射是影响导热系数的主要闪素。而在常温下使用时，辐射则转化

5、为次要因素。多孔质隔热材料之所以具有良好的隔热性能与较低的导热系数，是由于材料中包含有大量气体的缘故。气体的导热系数远小于固体的导热系数。气体含量大，则增加了空隙中气相之间的对流，相反，则对流换热减少。多孔质隔热材料的结构多是呈闭口气孑L，因此空隙I’日J气相之间的对流对有效导热系数的贡献成为次要因素t4I。固相和气相相对有效导热系数的贡献可以用下式表示：KI=PKg+r，-一Ks(1)式中，Ks一在平均使用温度下固相导热系数，W／(m·k)Kg一在平均使用温度下的气相导热系数，W／(m·k)J口一材料的气孔率，(％)K，一固相和气相相对有效导热系数的贡献，W／(m·

6、k)由(1)式可得出，材料气孔率增大，即材料中气体含量增加，相对固体含量减少，则固相和气相有效导热系数减小，材料隔热性能提高。根掘斯蒂芬·玻尔兹曼定律(2)及傅立叶定律(3)可以计算辐射对有效导热系数的贡献。辽宁科技大学硕士学位论文第一章综述q=仃·T4(2)吁=一K2．_dt(3)‘“式中，q一热流密度，W／m2膨一辐射对有效导热系数的贡献，W／(m·k)盯一玻尔兹曼常数．566．88×10枷W／(m2·k4)卜材料使用的平均热力学温度，(K)一dt—J方向上的温度梯度，负号表示热量传递方向与温度升高方向出相反。由(2)、(3)式可以推出：K2『F比于T3，即辐射对

7、有效导热系数的贡献与材料使用的热力学温度的三次方成11i比。因此材料在高温下使用时辐射对导热系数的影响是占主导地位的。隔热材料的有效导热系数是固相和气相传热及辐射传热两部分的叠加。根据多项研究表明，多孔质隔热材料的有效导热系数可以足够精确地用简单的非耦合型的关系式表示如下15l：Ke=《l—P)Ks七PKg+4&rT04、式中，KP一材料的有效导热系数，W／(m·k)卜材料的孔径，m7’一材料使用的平均热力学温度，KP，Ks，№，盯与上相同。由(4)式可知，多孔质隔热材料的有效导热系数与材料的气iL率、固相和气相的导热系数以及材料使用的热力学平均温度