陶瓷纤维简介及发展趋势

 陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点因而在机械、冶金、化工、石油、交通运输、船舶、电子及轻工业部门都得到了广泛的应用在航空航天及原子能等科学技术部门的应用亦日益增多.发展前景十分看好。陶瓷纤维在我国起步较晚但一直保持着持续发展的势头生产能力不断增加并实现了产品系列化我国已发展成为世界陶瓷纤维生产大国。 

    陶瓷纤维的现状及发展趋势

    早在1941年美国巴布考克·维尔考克斯公司就利用天然高岭土经电弧炉熔融后喷吹成了陶瓷纤维。20世纪40年代后期美国有两家公司生产硅酸铝系纤维并第1次将其用于航空工业。进入50年代陶瓷纤维已正式投入工业化生产到了60年代已研制开发出多种陶瓷纤维制品并开始用于工业窑炉的壁衬。1973年全球出现能源危机后陶瓷纤维获得了迅速的发展其中以硅酸铝系纤维发展快每年以10%~15%的速度增长。美国和加拿大是陶瓷纤维的生产大国年产量达到了10万t左右约占世界耐火纤维年产量的1/3。欧洲的陶瓷纤维产量位于第三年产量达到6万t左右。在年产30万t的陶瓷纤维中各种制品的比例大致为:毯和纤维模块45%;真空成型板、毡及异形制品25%;散状纤维棉15%:纤维绳、布等织品6%;纤维不定形材料6%:纤维纸3%。
 
    陶瓷纤维制品的应用领域主要是加工工业和热处理工业(工业窑炉、热处理设备及其它热工设备)其消耗量约占40%其次是钢铁工业其消耗量约占25%。国外在提高陶瓷纤维产量的同时注意研制开发新品种除1000型、1260型、1400型、1600型及混配纤维等典型陶瓷纤维制品外近年来在熔体的化学组分中添加ZrO₂、Cr₂O₃等成分从而使陶瓷纤维制品的高使用温度提高到1300℃。此外有些生产企业还在熔体的化学组分中添加CaO、MgO等成分研制开发多种新产品。如可溶性陶瓷纤维含62%~75%Al₂O₃的高强陶瓷纤维及耐高温陶瓷纺织纤维等。因此目前在国外陶瓷纤维的应用带来了十分显著的经济效益导致陶瓷纤维的应用范围日益扩大一些主要工业发达的陶瓷纤维产量继续保持持续增长的发展势头其中尤以玻璃态硅酸铝纤维的发展为迅速。同时随着陶瓷纤维应用范围的不断扩大导致陶瓷纤维制品的生产结构随之发生重大改变.如陶瓷纤维毯(包括纤维块)的产量由过去占陶瓷纤维产量的70%下降至45%;陶瓷纤维深加工制品(如纤维绳、布等纤维制品)、纤维纸、纤维浇注料、可塑料、涂抹料等纤维不定形材料的产量大幅度增长接近于陶瓷纤维产量的15%。陶瓷纤维新品种的开发生产和应用大大促进了陶瓷纤维的应用技术和施工方法的发展。

    我国陶瓷纤维生产起步较晚在20世纪70年代初期才先后在北京耐火材料厂和上海耐火材料厂研制并投入批量生产。其后10余年主要以“电弧炉熔融、一次风喷吹成纤、湿法手工制毡”的工艺生产陶瓷纤维制品工艺落后产品单一。自1984年首钢公司耐火材料厂从美国CE公司引进电阻法甩丝成纤陶瓷纤维针刺毯生产线后.至1987年又有河南陕县电器厂、广东高明硅酸铝纤维厂和贵阳耐火材料厂分别从美国BW公司和Ferro公司引进了3条不同规模、不同成纤方法的陶瓷纤维针刺毯生产线及真空成型技术从此改变了我国陶瓷纤维生产工艺、生产设备落后和产品单一的面貌。

    自1986年开始.我国通过对引进的陶瓷纤维生产设备和工艺消化、吸收并结合国情研制、设计建成了不同类型的电阻法甩丝(或喷吹)成纤干法针刺毯生产线82条安装在45家企业内。年产量已达到10万t以上成为世界大的生产国。产品品种多样化.除批量生产低温型、标准型、高纯型、高铝型等多种陶瓷纤维针刺毯及轻质树脂干法毡(板)外.还可生产14%~17%ZrO2的合锆纤维毯。其使用温度可达1300℃以上。 

    80年代末期日本直井机织公司、车铁及英特莱等机织品公司相继在北京投资建成了陶瓷纤维纺织品生产企业并批量生产陶瓷纤维布、带、扭绳、套管、方盘根等陶瓷纤维纺织品纤维织品生产所需的散状纤维棉及工艺装备均已实现了国产化。90年代初北京、上海、辽宁鞍山、山东、河南三门峡等地先后从美国、法国、日本等国引进了陶瓷纤维的喷涂技术和设备;并在冶金、石化部门工业窑炉上应用了陶瓷纤维喷涂炉衬节省了能耗取得了良好的经济效益现已得到了普遍推广并在冶金、石化和机械等部门工业炉和加热装置中的应用取得了的经验。与陶瓷纤维喷涂技术同步发展的陶瓷纤维浇注料、可塑料、涂抹料等纤维不定形材料不仅已建有国内生产企业而且已在各类工业窑炉、加热装置和高温管道上推广应用。