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文檔簡介
1、一種值得重視的新型功能材料漂珠發(fā)表在消防技術產品與信息2004年 2期一種值得重視的新型功能材料漂珠摘 要 本文對漂珠的產生過程、理化性質以及當前應用狀況作了介紹,并對這種新型功能材料在消防領域的應用前景進行了分析和探討。關鍵詞材料漂珠滅火漂珠是指從火力發(fā)電廠的粉煤灰中提取出來的一種硅鋁質珠狀微小玻璃顆粒,其結構具有壁薄中空的特點,能夠漂浮在水面上,故稱之為“漂珠” 。作為一種近年來新開發(fā)的新型功能材料,漂珠有著耐磨、無毒、分散性、流動性、耐水性、耐酸堿性、耐高溫、電絕緣性、低的導熱系數等許多優(yōu)良特性,目前在建筑材料、石油化工、冶金、機械等行業(yè)和領域中已有著非常廣泛的用途,在其他一些領域中也正
2、顯示出其廣闊的應用發(fā)展前景和深厚的發(fā)展?jié)摿?,被譽為“空間時代材料”。產生過程在電廠總排灰量中,漂珠所占的含量一般為 0.51.5%,目前我國眾多的燃煤熱電廠每年排放粉煤灰逾億噸,其中所含的漂珠總量可達幾百萬噸,數量非???觀。漂珠的生成與燃燒的煤種、煤質、燃燒溫度、燃燒方式等諸多因素有關,如燃用發(fā)熱量高、含硫量低的煙煤的電廠,其粉煤灰中產生的漂珠含量一般就多一些,反之燃用無煙煤或褐煤的電廠則粉煤灰中產生的漂珠就少一些 2 ;在燃燒方式上,懸浮燃燒的鍋爐有利于漂珠的生成,其它燃燒類型的鍋爐如層燃爐、旋風爐等就不易產生漂珠。當煤粉在鍋爐中燃燒時,一般需要經歷分解、燒結、熔融及冷卻等幾個階段。在分解
3、階段,煤粉中氣化溫度較低的揮發(fā)分會首先逸出,并燃燒發(fā)熱;在燃燒作用下,煤粉會形成多孔性碳粒(焦炭) ,隨后待碳分全部燃燒完畢后,將進一步變?yōu)槎嗫撞Aw,形狀仍保持原先不規(guī)則形態(tài);隨著溫度升高( 1400oC 左右)進一步燃燒后,進入到熔融階段,多孔玻璃體將從棱角等尖薄處開始出現鈍化,逐步熔融收縮,孔隙率不斷降低,圓度不斷增加,粒徑不斷減小,在冷卻作用下最終會形成密度較高、粒徑較小的密實玻璃珠體,其中有一部分會形成具有薄壁空心結構的玻璃微珠,這就是漂珠。目前熱電廠一般都采用濕法對粉煤灰進行采集回收,再通過管道輸送至貯灰場,在灰漿濃縮池中通過人工或溢流的方式對漂珠進行打撈和選取。按一般熱電廠現有生
4、產條件,都可及時對漂珠進行分離和處理,生產流程和工藝較為簡單,生廠成本也較低。理化性質漂珠的性能受煤源、燃燒方式以及鍋爐效率等因素影響呈現出較大的波動性。 2.1 化學成分及礦物組成漂珠是煤粉在高溫燃燒時形成的,常溫下化學性質較穩(wěn)定,水浸液的 pH值為 7 左右,其主要化學成分為 SiO2、Al 2O3,含量分別為 60%和 30%左右(見表),一種值得重視的新型功能材料漂珠1一種值得重視的新型功能材料漂珠SiO2、 Al 2O3 在二元系相圖中屬粘土質耐火材料,熔點較高,這就為漂珠作耐火材料提供了必要的化學條件。經 射線衍射分析,其主要晶體礦物組成為硅線石和3莫來石。表 13漂珠化學成分化學
5、成分含量()化學成分含量()SiO25463Al 2O32934Fe2O32.24.0CaO0.73.8MgO0.50.7TiO211.4K 2O0.91.5Na2O0.40.72.2 物理性能漂珠大部分為外表光滑的球形顆粒,壁薄中空,外觀呈銀白色、銀灰色和棕色,玻璃珍珠光澤,半透明,莫氏硬度為 67;由于其內部是真空或者是 N2、 CO2 氣體,密度較小,因而能浮于水上,并具有隔音、隔熱和絕緣等特性。其物理性能如下:表 24漂珠物理性能性能堆積密度密度粒徑耐火溫度燒失量導熱系數( kg/m3)(g/cm 3)( m)(oc)(%)W/( m.k )數值3404500.5 0.71 25016
6、10 1700200m0.7080 90m5.11應用狀況漂珠由于其具有的優(yōu)良特性,目前已廣泛應用于建筑、石化、冶金、塑料、橡膠等各個領域,尤其適用于保溫結構工程。以漂珠為主體,以結合劑為膠凝材料制作的輕質保溫耐火磚,比普通耐火磚密度小,導熱系數低,保溫性能更好,可應用于各種工業(yè)爐窯的保溫層;在油氣田的勘探與開發(fā)過程中,使用漂珠作為減輕劑,可以配制出低密度油井水泥,能夠有效地解決固井工程中出現的各種問題;在有機或有機無機復合材料制造領域,使用漂珠作為填充材料,既可減輕材料的體重、增加抗壓強度、改善電學與一種值得重視的新型功能材料漂珠2一種值得重視的新型功能材料漂珠熱學特性,又可節(jié)省原料,降低生
7、產成本;在材料中加入一定數量漂珠,還可以改善材料的剪切和抗彎強度,使其具有各向同性,應力分布均勻,具有更高的抗沖擊疲勞強度。消防領域應用前景探討在消防領域,漂珠目前已應用于防火工程中各種無機防火板材和防火隔熱涂料的制造。使用漂珠作為填充材料制作的防火板材,具有自重輕、強度高、韌性好、防火、隔熱、易成型、施工方便等特點,例如用漂珠研制的絕熱板在 1200oC恒溫下 1h 無收縮;應用漂珠配制成的防火涂料,具有密度較小、隔熱性能優(yōu)越、附著力強、干燥固化快、無毒、無污染等特性,該種涂料由四川消防科學研究所研制,已在各地鋼結構工程中廣泛應用,防火效果顯著。值得引起我們重視的是,漂珠作為一種新型的功能材
8、料 , 不僅可使用于防火材料制造等領域,而且其顯現出的眾多優(yōu)良的物化特性也為它在滅火領域中的應用提供了可能。漂珠具有不燃性、流動性、分散性、超細粒性、隔熱性、絕緣性、無毒性、耐酸堿性等許多優(yōu)良特性 , 這些特性在某些方面符合了無機滅火劑所需的技術要求,使其能夠在一定程度上具備了一些類似于干粉滅火劑的性能指標。利用上述這些特性,可以在撲救某些液體類火災的過程中,使用漂珠在燃燒的液體表面上形成一層漂浮的保護層,通過這層保護層來降低燃燒液體表面的蒸發(fā)速度,減小液體蒸發(fā)總量,并逐步隔絕液體與空氣的接觸,這樣就可以減少燃燒液面面積,抑制火勢的進一步發(fā)展,為泡沫等滅火劑實施滅火創(chuàng)造出有利的時機和條件,達到
9、提高滅火效率和抗復燃的目的??梢韵嘈?,隨著人們對漂珠這種新型功能材料性能與作用的進一步認識與開發(fā),其優(yōu)良的特性必將會在包括消防領域在內的更多領域中受到越來越廣泛的重視與研究,其應用范圍與開發(fā)前景也將得到進一步的拓寬和發(fā)展。主要參考文獻:1楊贊中,劉玉金,楊贊國,劉虹. 十里泉電廠粉煤灰漂珠開發(fā)應用研究. 非金屬礦, 2002 年第 2 期 .2李云凱,王勇,高勇,鐘家湘. 空心微珠簡介 . 兵器材料科學與工程,2002 年第 3期.3 王福元,吳正平 . 粉煤灰利用手冊 . 中國電力出版社, 1997.4 徐風廣,蔣建萍 . 漂珠理化性質的研究及應用 . 粉煤灰綜合利用, 2002 年第 4 期 .5徐風廣 .漂珠輕質水泥漿的研制 . 混凝土與水泥制品, 2002 年第 3 期 .6徐風廣 .利用粉煤灰中
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