Introducción a la fibra refractaria

Tiene las características de las fibras generales, como suavidad, elasticidad y cierta resistencia a la tracción, y puede procesarse posteriormente en diversos productos como papel, hilo, cuerda, cinturón, manta, fieltro, etc. También tiene resistencia a altas temperaturas y a la corrosión que las fibras comunes no tienen. Como material refractario y aislante térmico, se utiliza ampliamente en metalurgia, industria química, maquinaria, materiales de construcción, construcción naval, aviación, aeroespacial y otros sectores industriales. En 1941, la American Babcock & Wilcox Company (Babcock & Wilcox.) descubrió que soplando el flujo de fusión del caolín con aire comprimido se obtenían fibras con una forma similar a la del amianto. Posteriormente, en 1954, se anunció la patente para el equipo y la tecnología de producción de esta fibra y se puso oficialmente en producción. A principios de la década de 1960, Estados Unidos desarrolló la tecnología de producción de productos de fibra refractaria y la extendió a Japón y Europa. A mediados de la década de 1960, varios países comenzaron a utilizar mantas de fibra refractaria y mantas de fibra refractaria húmedas para reemplazar los ladrillos refractarios como revestimientos de hornos industriales, y sucesivamente desarrollaron nuevas variedades, como fibra de silicato de aluminio de alta pureza y fibra refractaria con alto contenido de aluminio. En la década de 1970, la fibra policristalina se desarrolló con éxito y rápidamente. En 1974, Imperial Chemical Industries Co., Ltd. construyó por primera vez un conjunto de equipos de prueba semiindustriales para la producción de fibras de alúmina policristalina. En 1979, construyó una línea de producción industrial con una producción anual de 500 a 700 toneladas. En la década de 1980, Japón desarrolló fibra de mullita que contenía 80 Al2O3 y Estados Unidos también produjo fibra de mullita que contenía 72 Al2O3. El ámbito de aplicación se ha ampliado desde los hornos de tratamiento térmico hasta campos de alta temperatura, como los hornos de calefacción.

Mi país comenzó a producir pruebas de fibras refractarias de silicato de aluminio a principios de la década de 1970 y las aplicó con éxito a hornos industriales. En la década de 1980, se lograron grandes avances en la teoría básica de las fibras, el desarrollo de nuevos productos y la promoción y aplicación. Se han desarrollado con éxito tres tipos de fibras refractarias policristalinas, 72 Al2O3, 80 Al2O3 y 95 Al2O3. La fibra policristalina ZrO2 también se ha desarrollado con éxito en el laboratorio. Las fibras refractarias se pueden dividir en dos categorías: amorfas (estado vítreo) y policristalinas (estado cristalino). Las fibras refractarias amorfas incluyen aluminosilicatos, aluminosilicatos de alta pureza, aluminosilicatos que contienen cromo y fibras refractarias con alto contenido de aluminio. Fibras refractarias policristalinas, incluidas fibra de mullita, fibra de alúmina y fibra de circonio. (Tabla 1) también se clasifica según la temperatura máxima permitida de uso de las fibras refractarias.

Características

La fibra refractaria también es un buen material de radiación infrarroja, con buena capacidad calorífica y efecto de calentamiento por infrarrojos. El uso de productos de fibra refractaria puede ahorrar energía de manera efectiva y es un material ideal para ahorrar energía y mejorar la eficiencia. La práctica de producción ha demostrado que la aplicación de fibra refractaria en hornos industriales de calentamiento continuo puede ahorrar más del 15% de energía, y en hornos de calentamiento industrial intermitente puede ahorrar más del 30% de energía. Al mismo tiempo, puede mejorar la productividad y la calidad del producto, lograr estructuras de hornos livianas y de gran escala y tener un buen rendimiento general.

La fibra refractaria es suave y elástica y también es un material de sellado ideal. Debido a su aislamiento, silenciador, antioxidante, resistencia al aceite, resistencia al agua y otras propiedades, y a su fácil construcción, se usa ampliamente en metalurgia, materiales de construcción, petróleo, industria química, construcción naval, energía eléctrica, aeroespacial y otros campos.

La fibra refractaria policristalina es un nuevo tipo de material aislante de alta temperatura desarrollado a partir de la fibra refractaria amorfa a principios de los años 1970. Se utiliza principalmente en hornos de alta temperatura con temperaturas de funcionamiento superiores a 1400 °C, lo que puede ahorrar entre un 25 y un 40 % de energía. La fibra refractaria policristalina también se puede utilizar como refuerzo compuesto y portador de catalizador, con buenos resultados de aplicación. Las fibras refractarias policristalinas también se pueden utilizar en misiles aeroespaciales y campos de energía atómica. Las fibras refractarias policristalinas que se han producido industrialmente y aplicado internacionalmente incluyen principalmente fibra de alúmina policristalina (Al2O380~90~90, SiO2 21~20) y fibra de mullita policristalina (Al2O372~79~79, SiO2 21~28) y fibras de circonio policristalino ( ZrO292, ZrO292).

Las cuestiones energéticas han atraído una atención generalizada en todo el mundo. Por un lado, el consumo de energía aumenta año tras año.

Por otro lado, la tasa de utilización de energía sigue siendo muy baja y esta contradicción es particularmente prominente en China. La tasa de utilización de energía de los hornos térmicos de mi país es sólo del 50 al 60% de la de los países desarrollados. La investigación y el desarrollo de materiales que ahorran energía se han convertido en una tarea urgente en el campo de los materiales. La fibra refractaria se ha convertido en un tema candente en el desarrollo de materiales que ahorran energía debido a sus excelentes propiedades de aislamiento térmico.

La investigación y el desarrollo de fibras refractarias policristalinas extranjeras comenzaron temprano. La tecnología de producción es madura, el proceso es estable y el rendimiento integral de los productos de fibra es superior y se ha aplicado en muchos campos.

Como variedad principal de fibra refractaria policristalina, la fibra de alúmina policristalina tiene una excelente rentabilidad y un enorme valor comercial. Desde la década de 1970, muchos países desarrollados han invertido mucha energía en la investigación y el desarrollo de fibras de alúmina policristalina. Tomemos como ejemplo la empresa británica ICI. La empresa produce fibras de alúmina policristalina desde hace más de 20 años y las fibras policristalinas producidas se pueden utilizar a temperaturas de hasta 1.600°C. Las fibras refractarias policristalinas extrañas no solo se utilizan como materiales aislantes de alta temperatura, sino también como materiales de refuerzo para cerámicas, metales y plásticos avanzados.

Las fibras refractarias policristalinas de mi país son principalmente fibras de mullita policristalina y fibras de alúmina policristalina. A finales de la década de 1970, el Instituto de Investigación de Materiales Refractarios de Luoyang y la Fábrica de Materiales Refractarios No. 2 de Shanghai comenzaron a desarrollar fibras de mullita policristalinas. En la actualidad, la producción nacional de mullita multigrado utiliza principalmente una solución acuosa de cloruro de aluminio y polvo de aluminio como materia prima, y ​​se produce mediante el método coloide. Se utiliza principalmente para carillas de cerámica a 1350 ℃ ~ 1400 ℃. La fibra de alúmina policristalina (al2o 3 380 ~ 95 ~ 95) desarrollada y producida por el Instituto de Investigación de Materiales Refractarios de Luoyang se utiliza principalmente en hornos de alta temperatura de 1500 ℃ ~ 1650 ℃, con una producción anual de 80 toneladas.

En China, las fibras de alúmina policristalina se fabrican principalmente mediante el método coloide, en el que las sales de aluminio se convierten en una solución y se calientan para encogerse.

Se fabrica el coloide de hilatura, para luego conformarse con fibras y tratarlas térmicamente en condiciones específicas para obtener fibras de alúmina policristalina. En comparación con los países extranjeros, el nivel técnico y la calidad del producto de las fibras refractarias policristalinas nacionales todavía están por detrás, y la tecnología y los equipos de producción están relativamente atrasados.

La fibra refractaria policristalina es un nuevo material de aislamiento térmico de alta calidad y tiene un gran potencial de desarrollo. La dirección de desarrollo futuro es desarrollar una serie de productos relacionados con fibras refractarias policristalinas con temperaturas de funcionamiento más altas y mejor rendimiento para cumplir con diversos requisitos especiales. El uso de fibra refractaria policristalina como materia prima para producir moldes de fibra, materiales y recubrimientos refractarios plásticos, reemplazando materiales refractarios tradicionales como ladrillos refractarios y materiales refractarios sin forma, puede aprovechar al máximo el excelente rendimiento de la fibra refractaria policristalina en la conservación de energía y la protección del medio ambiente. y ampliar el alcance de la gama de aplicaciones de fibra refractaria policristalina.