1、硅酸鈣隔熱材料簡介

　　硅酸鈣隔熱材料分為托貝莫來石（6CaO·5SiO2·6H2O)型和硬硅鈣石(6CaO·6SiO2.H2O)型。托貝莫來石型材料的最高使用溫度為650℃，采用常壓蒸養合成；硬硅鈣石材料的最高使用溫度為1000℃，采用動態蒸壓水熱合成。一般情況下，耐火材料行業只用硬硅鈣石隔熱制品。硬硅鈣石具有結晶水含量低、耐溫性好、隔熱性好、安全環保等特點，備受高溫行業好評，被廣泛用于水泥工業。

　　目前，世界上超輕硅酸鈣隔熱材料產量最大、技術最為先進的國家，已能批量生產密度在110kg/m2的超輕質硬硅鈣石制品。20世紀80年代末，中國建筑材料科學研究院研制成功了容重200kg/cm3的硬硅鈣石制品。但是，很長時間后在此方面提高不大。目前，我國與發達國家的硬硅鈣石產品在最主要的性能指標一密度和隔熱性能上，還有不小差距。

　　2、H2O的壓力和溫度的關系

　　硅酸鈣制品的合成需要在高溫條件下進行。所以，需要采用蒸壓工藝在超過100℃的條件下進行水熱合成反應。圖顯示了水固比為40時蒸壓釜內溫度和壓力的關系。

　　常壓下，水在100℃沸騰。如果想在>100℃的條件下進行水熱反應，就必須在密閉容器中，通過提高壓力來獲得需要的溫度。一般情況下，提高溫度有利于提高反應速率。但是，提高溫度就要提高壓力，提高壓力就要考慮設備的耐壓性。因此，為了安全起見，蒸壓溫度多控制在230℃以內。

　　3、CaO、SiO2的溶解

　　當遇到水時，石灰顆粒的表面立即就會水化，生成氫氧化鈣，并放出大量熱能。由于反應產物的體積效應，氫氧化鈣崩解進入水中。石灰顆粒暴露出新的表面，繼續進行水化。由此，一直到全部石灰都發生水化。氫氧化鈣的溶解度并不大，并且隨溫度的提高而減小，如圖所示。

　　二氧化硅的溶解度隨溫度的升高而增大。對石英而言，在低溫下溶解度很小即使在150℃時其溶解度也僅為0.06g/L。而150℃以后，溶解度增加較快，到174℃為0.15g/L。到200℃為0.24g/L，240℃時達0.43g/L，如圖所示。

　　4、CaO-SiO2-H2O系相平衡

　　CaO-SiO2-H2O系統共有12個礦物。其中，與硅酸鈣隔熱制品有關的有CSH(A)、CSH(B)、托貝莫來石、硬硅鈣石這幾種礦物。

　　CSH(B)是一種結晶不良的物質，尺寸多在1um左右，晶體呈纖維狀。

　　CSH(B)可以用石灰和無定形SiO2反應制得，也可以由石灰和磨細的石英砂在125~175℃下通過蒸壓反應制得。在CaO-SiO2-H2O系統中，還可以生成一種比CSH(B)結晶更差的水化物，稱為C-SH凝膠。

　　CSH(A)是一種長片狀晶體，可由CSH(B)轉化而來。

　　托貝莫來石（6CaO·5SiO2·6H2O)是薄片狀晶體，尺寸大約2um以內。托貝莫來石可由石灰和石英粉在130~175℃合成，但時間要比CSH(B)長一倍左右。

　　一般情況下，硬硅鈣石（6CaO·6SiO2·H2O)是纖維狀晶體，約850℃分解。

　　硬硅鈣石可以用與其化學式相符的CaO、SiO2在150~400℃合成。隨溫度升高，合成速率加快。在200℃合成結晶良好的硬硅鈣石需要100h。但是，在300℃只需要5~10h。CaO-SiO2-H2O系相圖如圖所示。

　　從圖可知，硬硅鈣石在180℃以上才能存在。因此，為順利合成硬硅鈣石，需要200℃以上的溫度。