摘要：本文概述了國內(nèi)外多晶莫來石纖維的發(fā)展情況，重點論述了多晶莫來石纖維的形成機理和特性，指示了它在鐘罩窯上
應用獲得成功，對其節(jié)能效果進行了詳細的分析，并就纖維的結(jié)構(gòu)和安裝提出了改進意見，最后，預示了多晶莫來石纖維的發(fā)展前景。
1、引言
高溫窯爐砌筑材料的選擇，是影響窯爐熱效率的重要因素之一。為了提高窯爐的熱效率，目前國際上有從致密重質(zhì)型向輕質(zhì)或輕重相結(jié)合型發(fā)展趨勢。其中采用超輕質(zhì)陶瓷纖維作窯爐內(nèi)襯，已從實驗走上實用階段。工業(yè)窯爐特別是間歇窯上采用陶瓷纖維也是工業(yè)窯爐在技術(shù)上的一項重大改革。
2、多晶莫來石纖維發(fā)展概況
陶瓷纖維以其良好的隔熱性能和易于施工的優(yōu)點，被譽為節(jié)能的新型材料，也是國家作為重點推廣的新技術(shù)、新材料之一。由于其材料本身的特性，大大地降低了能耗而引起人們的重視。在普通硅酸鋁纖維、高純硅酸鋁纖維、高鋁纖維和高純含鉻硅酸鋁纖維相繼出現(xiàn)之后，70年代初期，國外又試制成功晶體纖維（多晶氧化鋁纖維和多晶莫來石纖維等）。多晶莫來石纖維（簡稱PMF）是由莫來石(MeIIite)微晶體構(gòu)成的高溫耐火纖維，它集晶體材料和纖維材料于一體，具有較高的熱穩(wěn)定性和纖維材料于一體，具有較高的熱穩(wěn)定性和彈性，可耐1500高溫，是一種新型超輕質(zhì)的隔熱材料。纖維制品容重是耐火磚的1/25，導熱率是耐火磚的1/6，化學性能穩(wěn)定，做高溫窯爐和熱工設備的砌體可節(jié)能5-40%。
晶體陶瓷纖維研制發(fā)展是在70年代初期，由于化學、陶瓷、冶金工業(yè)及航天工業(yè)的技術(shù)發(fā)展要求能在更高溫度下使用纖維材料。最早研制并建成規(guī)模工廠的是英國I.C.I公司，生產(chǎn)牌號“Saffil”氧化鋁纖維，A1Ot和SiO，含量分別為95%和5%，主要晶相為剛玉相，1980年產(chǎn)量達500噸。在這以后，美國、日本、蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達國家也相繼研制并建成具有一定規(guī)模的工廠。如英、美聯(lián)合舉辦世界上最大的耐火纖維公司之一的金剛砂公司（也譯為碳化硅公司），推出牌號為“Fiber-Max”多晶莫來石纖維，它含A120372%、Sio227%，使用溫度達1600-1700oC，并相應研制開發(fā)出多晶纖維和非晶態(tài)纖維制成混合制品，已成功地用在鋼鐵、化工等1500oC左右的陶瓷窯爐上。這種晶體纖維生產(chǎn)難度大，目前世界上只有美、英、蘇、日4國能生產(chǎn)，年產(chǎn)量達1400噸。
3、多晶莫來石纖維主要特性
多晶莫來石纖維和普通硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維同屬（Al2O3+ SiO2）系耐火纖維，這些纖維在980oC以上就會產(chǎn)生石英、莫來石、剛玉三種晶體。由不同晶體構(gòu)成的纖維具有不同的使用溫度特性，見表1。
在高溫條件下，因方石英發(fā)生體積變化所產(chǎn)生巨大應力，足以使纖維結(jié)構(gòu)碎裂粉化，這是造成硅酸鋁纖維不能承受1000oC以上高溫的主要原因。由莫來石和剛玉兩種晶體構(gòu)成的多晶纖維，有效地避免職上友誼賽缺陷，把使用溫度極限提高到1450-1500oC。
表1 各 種 晶 體 纖 維 的 高 溫 特 性
|
晶體的種類 |
高溫下晶體相體積變化 |
組成 |
纖維種類 |
Al2O3(%) |
使用溫度（oC） |
|
石 英
（SiO2） |
α石英 →α方石英
+15.4%（1020oC） |
→
↗
→
↘
→ |
硅酸鋁纖維 |
45-60 |
<1100 |
|
莫來石
（3Al2O3· 2SiO2） |
單一莫來石相 |
莫來石纖維 |
72-75 |
-1500 |
|
剛玉
（α- Al2O3） |
同質(zhì)異構(gòu)演變 |
氧化鋁纖維 |
80-95 |
-1400 |
綜合評價纖維的高溫性能優(yōu)劣的簡易方法，是測定其制品高溫加熱帳縮率與加熱時間之關(guān)系，收縮率變化小為優(yōu)。莫來石纖維的加熱收縮率與加熱時間的關(guān)系，見圖1。
多晶莫來石纖維和硅酸鋁纖維不同之處是：多晶莫來石纖維有效地解決了硅酸鋁纖維無法解決的有寄存器礦相方石英的存在，從而使該纖維的使用溫度提高近500oC。多晶莫來石纖維與硅酸鋁纖維的區(qū)別，見表2。
表2 多 晶 莫 來 石 纖 維 與 硅 酸 鋁 纖 維 的 對 比
|
名稱 |
制造方法 |
礦相組成 |
純度（Al2O3+SiO2）% |
損壞溫度（） |
使用溫度（） |
|
硅酸鋁纖維 |
高溫熔融法（熔體） |
玻璃態(tài)莫來石、方石英 |
<98 |
1050-1100方石英析出 |
<1000 |
|
多晶莫來石纖維 |
化學膠體法（膠體） |
晶體態(tài)莫來石 |
>99.5 |
>1600晶粒長大 |
<1500 | |
