我國的工業(yè)化進(jìn)程與社會經(jīng)濟(jì)水平伴隨改革開放的這四十幾年來得到了飛速發(fā)展,國家GDP的增長百分比在很大程度上其背后付出的代價也是不容忽視的,工業(yè)化發(fā)展帶來的問題就是環(huán)保問題。因此,開發(fā)和使用各種清潔能源和節(jié)能環(huán)保材料對于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),走綠色發(fā)展之路十分重要。陶瓷纖維作為一種輕質(zhì)的保溫材料,在工業(yè)生產(chǎn)等應(yīng)用中可以減少熱能損失,減少資源浪費,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、航空航天、國防等領(lǐng)域。
陶瓷纖維的應(yīng)用技術(shù)在我國得到了迅速的推廣,但主要的溫度范圍是10000℃下面,應(yīng)用技術(shù)相對簡單落后。隨著鋯纖維和多晶氧化鋯纖維的推廣應(yīng)用,使用溫度提高到1萬℃~1400℃,但由于產(chǎn)品質(zhì)量缺陷和應(yīng)用技術(shù)落后,應(yīng)用領(lǐng)域有限。各種陶瓷纖維材料伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與研制的成功,陶瓷纖維管已成為耐火耐高溫應(yīng)用中的常見客,并在質(zhì)量與品種上日益豐富和完善。
從上面列出的時間線可以看出,陶瓷纖維生產(chǎn)在中國起步較晚,直到20世紀(jì)70年代才在北京耐火材料廠和上海耐火材料廠成功開發(fā)和批量生產(chǎn),陶瓷纖維產(chǎn)品技術(shù)落后,產(chǎn)品類型單一。在過去的50年里,中國的陶瓷纖維行業(yè)經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從多到少的發(fā)展過程,從單一的纖維棉到纖維噴涂、客戶投訴率、澆注等形式的二次加工或深加工產(chǎn)品,從傳統(tǒng)的棉、毛毯、毛氈產(chǎn)品到纖維模塊、板材、異形件、紙張、纖維紡織品等,逐步滿足各行業(yè)耐火陶瓷纖維產(chǎn)品的使用要求。
陶瓷纖維是一種節(jié)能的保溫材料。材料本身具有普通纖維的特點,具有普通纖維所沒有的耐高溫、耐腐蝕、耐氧化性。更重要的是,它避免了普通耐火材料的脆性,在一定程度上取代了傳統(tǒng)的重質(zhì)耐火磚作為工業(yè)窯壁襯材料。窯的厚度減少了1/2,質(zhì)量減少了60-80%。窯砌筑過程中的建筑鋼材節(jié)省了30-50%,不僅節(jié)省了窯的砌筑成本,而且大大降低了窯的鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷,從而延長了爐體的使用壽命;其次,以輕質(zhì)、低導(dǎo)熱、低熱容量的纖維材料作為窯壁,可以降低窯壁表面的溫度,加快窯爐的加熱速度,從而降低爐溫運行控制中的能耗,對加熱爐的啟動和停止起到非常顯著的節(jié)能作用。
作為過濾材料的應(yīng)用
與傳統(tǒng)顆粒過濾材料相比,纖維過濾材料具有更大的界面吸附性,可以截留懸浮物;與泡沫陶瓷過濾器相比,孔徑小,過濾精度高;與有機(jī)纖維過濾器相比,它具有更好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和沖擊性。因此陶瓷纖維材料憑借其強(qiáng)度高、抗熱沖擊性好、耐化學(xué)腐蝕等特點,在空氣凈化、高溫?zé)煔膺^濾、柴油機(jī)尾氣微濾捕集、化工過濾、金屬液過濾等方面得到了廣泛的應(yīng)用。陶瓷纖維過濾器可以分為陶瓷纖維復(fù)合膜材料、陶瓷纖維紙、陶瓷轄內(nèi)網(wǎng)(布)、陶瓷纖維過濾體。各種材料的制造工藝和應(yīng)用范圍不同,極大地滿足了各種生產(chǎn)場景對過濾標(biāo)準(zhǔn)的要求。陶瓷纖維過濾技術(shù)可減少空氣凈化、高溫?zé)煔膺^濾、柴油機(jī)尾氣微過濾和人體有害因素,降低金屬液體過濾和化學(xué)過濾廢物率,減少無效廢物的產(chǎn)生,在節(jié)能環(huán)保中發(fā)揮著重要作用。
作為吸聲隔音材料的應(yīng)用
陶瓷纖維制品是微細(xì)纖維多孔的集合體,具有好的吸聲隔音性能。首先,由于纖維產(chǎn)品本身在纖維之間有許多連接的小孔,當(dāng)聲波進(jìn)入纖維材料并在其內(nèi)部傳播時,孔中空氣的粘性阻力和纖維之間的摩擦阻力將部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能,形成損失。其次,當(dāng)空氣壓縮時,周圍環(huán)境溫度升高,稀疏時溫度降低,纖維的熱傳導(dǎo)會損失部分聲能。陶瓷纖維主要以棉板的產(chǎn)品形式作為吸聲材料,除超細(xì)玻璃棉板和礦渣棉板的吸聲系數(shù)較低外,其他陶瓷纖維棉板的平均吸聲系數(shù)高于0.80、屬于高吸聲材料,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域。
盡管陶瓷纖維制品在高溫工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用,但世間并無十全十美之物,其存在的弊端也不容忽視,突出的就是陶瓷纖維材料比較松軟,需要護(hù)面材料,施工安裝過程中易引起粉塵,刺激皮膚,也存在可吸入性,在生產(chǎn)制造過程中會對環(huán)境空氣和人體造成一定的危害。這方面就需要在實踐中在不改變陶瓷纖維本身優(yōu)異性的同時,不斷提升產(chǎn)品使用性能,“去其糟粕,取其精華”才是任何事物保持持續(xù)發(fā)展生命力的宗旨。