硬硅钙石制品（硅酸钙板）的工艺和性能1、硬硅钙石制品的工艺流程一般情况下，硬硅钙石（6CaO·6SiO2·H2O）型硅酸钙隔热板的工艺流程是：先将石灰石锻烧制得石灰；其次，将石灰、结晶二氧化硅粉料、水和外加剂(如氧氯化锆、硝酸锶）配合、拌匀；接着，用带搅拌器的蒸压签合成硬硅钙石料浆；然后，加入纤维，经钢模压滤成型，再经烘干后得到隔热制品。动态水热法制备硬硅钙石隔热制品的工艺流程如图所示。为了提高性能，可以用无定形二氧化硅微粉部分取代，甚至全部代替结晶二氧化硅粉料。为了提高生产效率，还可以把加入纤维的硬硅钙石浆体经真空脱水、挤泥后，再经机压成型。硅酸钙板工艺控制的一些重要内容是钙质和硅质原料的选择、反应温度和时间、搅拌速度等。2、钙质原料的生产为了制得隔热性能良好的硅酸钙板，需要在水热反应中合成硬硅钙石晶体纤维，并使其相互缠绕形成栗壳状或球藻状中空的二次粒子球体。因此，需要控制石灰的活性。如果缎烧不完全，石灰石未能全部分解，料浆也就不能按预定设想形成硬硅钙石。如果锻烧过度，部分死烧石灰一时不能水化，也会影响硬硅钙石的合成和栗壳状二次球形粒子的生长。图显示了不同温度下锻烧出石灰的水化速率。图表示，~℃锻烧的石灰消解很快，活性很好；℃火烧石灰的消解稍慢，活性较好；℃火烧石灰的消解时间较长，活性明显降低。由于石灰石的分解是一个强吸热反应，况且炉内或多或少都存在温差，℃火烧石灰石有20%的CaCO3没有分解。所以，最佳锻烧温度约为℃。3、硅质原料的选择硅质原料对硬硅钙石质隔热材料的生产和性能具有重要的影响。硅质原料的活性决定反应的难易，影响硬硅钙石晶体和二次粒子的形貌。根据研究，非晶质硅质原料的活性较高，反应比较容易，对工艺参数的要求低，但形成硬硅钙石的结晶度高，一次纤维较为粗短，不易形成二次栗壳状中空球形粒子。干燥后，制品密度高。晶体硅质材料的活性较低，反应难度大，对工艺的要求高，形成的硬硅钙石一次纤维状粒子的结晶度不高，一次纤维呈细长针状，较易互相缠绕形成二次栗壳状中空球形粒子。干燥后，密度低。所以，为降低密度，需要选择结晶二氧化硅作为原料，其反应活性低的问题用提高反应温度、延长反应时间和使用化学添加剂等方法解决。图显示了不同硅质原料制出硬硅钙石粒子的形貌。混合使用晶体和非晶二氧化硅原料，也制出了密度~kg/m2的硬硅钙石制品。其中，非晶二氧化硅反应较快，其晶种可加速硬硅钙石形成的作用。4、反应温度和时间研究表明，以石英粉为硅质原料时，℃下，只有C-S-H凝胶与SiO2存在，℃时，C-S-H凝胶与二氧化硅的峰消失，形成硬硅钙石，也有少量的托勃莫来石；温度升至℃时，只有硬硅钙石；℃与℃的情况大体一致。这说明℃是最佳反应温度。硬硅钙石二次球形粒子的形成分为四个步骤①氢氧化钙与二氧化硅反应形成C-S-H凝胶粒子，其凝胶包裹在硅质原料表面。②随着硅质原料的溶解，C-S-H也由细网状逐渐转变为针状，其比表面积增大，二次颗粒趋向均匀。在反应末期，随着硅质原料的溶解，针状的C-S-F转变成片状托贝莫来石。③保温一段时间后，片状托贝莫来石完全转化成硬硅钙石晶须。④由硬硅钙石纤维状晶体形成毛栗状球形二次粒子。在℃下保温4h,大量生成C-S-H凝胶，还有未反应完毕的SiO2和Ca(OH)2,硬硅钙石尚未生成。保温达到6h后，才形成完整的硬硅钙石晶体。℃下，保温4h可以形成硬硅钙石，但也有托勃莫来石，同时还残留有少量SiO2。保温6h,就能全部形成硬硅钙石。5、搅拌速度的影响硬硅钙石型隔热材料的趋势是超轻化（体积密度≤kg/m3)。生产这类材料的技术关键是制备外形为长径比大的纤维状一次硬硅钙石粒子，并使这些一次粒子形成栗壳状中空球形二次粒子。这些球形二次硬硅钙石颗粒是由纤维状的一次晶体粒子，在搅拌作用下相互缠绕而形成的。如果不加搅拌，硬硅钙石将延迟形成，其晶体不形成球形团聚体，而是聚集成累片状。因此，在硬硅钙石的动态水热合成中，搅拌对形成球形颗粒起着决定性的作用。搅拌速度对硬硅钙石二次粒子形貌的影响，如图所示。由图可知，搅拌速度为r/min时，晶体结晶较差，呈粗短的圆柱状，二次粒子的形状不规则；r/min及r/min时，硬硅钙石纤维结晶良好，二次粒子球径较大且为较规则的楠圆形；r/min时，硬硅钙石纤维结晶良好，但二次粒子被粉碎成絮片状团聚体。从表可知，搅拌速度~r/min时，所制样品的体积密度也很低。表总结了制备硬硅钙石隔热制品的一些重要工艺参数。6、硬硅钙石隔热制品性能国产硬硅钙石隔热制品的理化性能见表。从表可知，常规硬硅钙石隔热制品的最高使用温度不超过℃，特种硬硅钙石制品的最高使用温度也不超过℃。此外，随温度增高，硬硅钙石隔热制品的保温性能变差，如图所示。
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