1、硅酸钙隔热材料简介

　　硅酸钙隔热材料分为托贝莫来石（6CaO·5SiO2·6H2O)型和硬硅钙石(6CaO·6SiO2.H2O)型。托贝莫来石型材料的最高使用温度为650℃，采用常压蒸养合成；硬硅钙石材料的最高使用温度为1000℃，采用动态蒸压水热合成。一般情况下，耐火材料行业只用硬硅钙石隔热制品。硬硅钙石具有结晶水含量低、耐温性好、隔热性好、安全环保等特点，备受高温行业好评，被广泛用于水泥工业。

　　目前，世界上超轻硅酸钙隔热材料产量最大、技术最为先进的国家，已能批量生产密度在110kg/m2的超轻质硬硅钙石制品。20世纪80年代末，中国建筑材料科学研究院研制成功了容重200kg/cm3的硬硅钙石制品。但是，很长时间后在此方面提高不大。目前，我国与发达国家的硬硅钙石产品在最主要的性能指标一密度和隔热性能上，还有不小差距。

　　2、H2O的压力和温度的关系

　　硅酸钙制品的合成需要在高温条件下进行。所以，需要采用蒸压工艺在超过100℃的条件下进行水热合成反应。图显示了水固比为40时蒸压釜内温度和压力的关系。

　　常压下，水在100℃沸腾。如果想在>100℃的条件下进行水热反应，就必须在密闭容器中，通过提高压力来获得需要的温度。一般情况下，提高温度有利于提高反应速率。但是，提高温度就要提高压力，提高压力就要考虑设备的耐压性。因此，为了安全起见，蒸压温度多控制在230℃以内。

　　3、CaO、SiO2的溶解

　　当遇到水时，石灰颗粒的表面立即就会水化，生成氢氧化钙，并放出大量热能。由于反应产物的体积效应，氢氧化钙崩解进入水中。石灰颗粒暴露出新的表面，继续进行水化。由此，一直到全部石灰都发生水化。氢氧化钙的溶解度并不大，并且随温度的提高而减小，如图所示。

　　二氧化硅的溶解度随温度的升高而增大。对石英而言，在低温下溶解度很小即使在150℃时其溶解度也仅为0.06g/L。而150℃以后，溶解度增加较快，到174℃为0.15g/L。到200℃为0.24g/L，240℃时达0.43g/L，如图所示。

　　4、CaO-SiO2-H2O系相平衡

　　CaO-SiO2-H2O系统共有12个矿物。其中，与硅酸钙隔热制品有关的有CSH(A)、CSH(B)、托贝莫来石、硬硅钙石这几种矿物。

　　CSH(B)是一种结晶不良的物质，尺寸多在1um左右，晶体呈纤维状。

　　CSH(B)可以用石灰和无定形SiO2反应制得，也可以由石灰和磨细的石英砂在125~175℃下通过蒸压反应制得。在CaO-SiO2-H2O系统中，还可以生成一种比CSH(B)结晶更差的水化物，称为C-SH凝胶。

　　CSH(A)是一种长片状晶体，可由CSH(B)转化而来。

　　托贝莫来石（6CaO·5SiO2·6H2O)是薄片状晶体，尺寸大约2um以内。托贝莫来石可由石灰和石英粉在130~175℃合成，但时间要比CSH(B)长一倍左右。

　　一般情况下，硬硅钙石（6CaO·6SiO2·H2O)是纤维状晶体，约850℃分解。

　　硬硅钙石可以用与其化学式相符的CaO、SiO2在150~400℃合成。随温度升高，合成速率加快。在200℃合成结晶良好的硬硅钙石需要100h。但是，在300℃只需要5~10h。CaO-SiO2-H2O系相图如图所示。

　　从图可知，硬硅钙石在180℃以上才能存在。因此，为顺利合成硬硅钙石，需要200℃以上的温度。