Hersteller von flüssigem/pulverförmigem Kaliumsilikat

Anwendungs- und Leistungsvorteile von Kaliumsilikat in feuerfesten Materialien

1. Grundlegende Eigenschaften von Kaliumsilikat

Kaliumsilikat (K₂O·nSiO₂) ist eine anorganische Verbindung mit den folgenden Haupteigenschaften:
Hohe Bindung: Es kann eine stabile Struktur mit einer Vielzahl anorganischer Materialien (wie Aluminiumoxid und Siliciumdioxid) bilden.
Hohe Temperaturbeständigkeit: Die Zersetzungstemperatur liegt normalerweise über 1000 °C, geeignet für Umgebungen mit hohen Temperaturen.
Chemische Stabilität: Es ist säurebeständig und oxidationsbeständig und eignet sich gut für metallurgische und chemische Umgebungen.
Umweltschutz: Es ist ungiftig und frei von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), was dem Trend der grünen Industrie entspricht.

2. Hauptanwendungen in feuerfesten Materialien

Kaliumsilikat wird in den folgenden feuerfesten Bereichen häufig als Bindemittel oder Zusatzstoff verwendet:
Feuerfeste Gussteile: Verbessern die Gesamtfestigkeit und Thermoschockstabilität (z. B. Hochofenauskleidungen und Ofenreparaturen).
Feuerfeste Beschichtungen: Beschichten von Metall- oder Keramikoberflächen, um die Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen zu erhöhen.
Bindemittel für feuerfeste Ziegel: Ersetzt herkömmliche Phosphate und verringert die Sprödigkeit bei hohen Temperaturen.
Keramikfaserprodukte: Fixiert die Faserstruktur und verbessert die Wärmedämmung (z. B. Wärmedämmschicht für die Luft- und Raumfahrt).

3. Analyse des Leistungsvorteils

Im Vergleich zu herkömmlichen feuerfesten Bindemitteln (wie Natriumsilikat und Phosphat) bietet Kaliumsilikat folgende Vorteile:

(1) Hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit
Kaliumsilikat weist in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine hervorragende Stabilität auf. Seine Zersetzungstemperatur liegt normalerweise bei über 1000 °C, und einige modifizierte Produkte können sogar extremen Bedingungen über 1300 °C standhalten. Im Gegensatz dazu lässt sich Natriumsilikat bei hohen Temperaturen leicht erweichen, während Phosphate bei längerem Einsatz bei hohen Temperaturen spröde werden können. Dies macht Kaliumsilikat zur idealen Wahl für Hochtemperatur-Industrieszenarien wie Metallurgie und Glasöfen.

(2) Höhere Haftfestigkeit und strukturelle Stabilität
Kaliumsilikat bildet nach der Erstarrung eine dreidimensionale Si-O-K-Netzwerkstruktur, die dem feuerfesten Material eine höhere mechanische Festigkeit verleiht. Experimentelle Daten zeigen, dass die Biegefestigkeit und Druckfestigkeit von feuerfesten Gussteilen mit Kaliumsilikat als Bindemittel um 20 bis 30 % erhöht werden können, während gleichzeitig das Risiko einer Strukturverformung bei hohen Temperaturen verringert wird.

(3) Hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit
Aufgrund des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kaliumsilikat kann das damit verbundene feuerfeste Material bei drastischen Temperaturänderungen (z. B. beim An- und Abfahren des Ofens) nicht leicht reißen. Diese Eigenschaft verlängert die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung erheblich und reduziert die Wartungskosten.

(4) Ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit
Kaliumsilikat zeigt eine starke Beständigkeit gegenüber saurer Schlacke, geschmolzenem Metall und alkalischen Umgebungen und eignet sich besonders für Industrieanlagen, die korrosionsanfällig sind, wie z. B. Stahlschmelzen und chemische Reaktoren. Im Gegensatz dazu neigen herkömmliche Phosphatbinder unter sauren Bedingungen zum Versagen.

(5) Umweltschutz und Sicherheit
Kaliumsilikat enthält keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und setzt bei hohen Temperaturen keine giftigen Gase frei, was den REACH-Vorschriften der EU und den Trends bei der umweltfreundlichen Herstellung entspricht. Darüber hinaus hat sein Herstellungs- und Verwendungsprozess kaum Auswirkungen auf die Gesundheit der Arbeitnehmer und die Umwelt und eignet sich für Branchen mit strengen Umweltschutzanforderungen (z. B. Glasöfen in Lebensmittelqualität).

(6) Konstruktions- und Prozessanpassungsfähigkeit
Kaliumsilikat kann in flüssiger oder pulverförmiger Form formuliert werden, was für verschiedene Bauprozesse wie Sprühen, Gießen oder Tauchen geeignet ist. Seine Aushärtezeit kann durch Anpassung des Moduls (SiO₂/K₂O-Verhältnis) oder Zugabe von Beschleunigern (z. B. Aluminaten) flexibel gesteuert werden, um den unterschiedlichen Produktionsanforderungen gerecht zu werden.

4. Herausforderungen und Lösungen für die Branche

Langsame Aushärtungsgeschwindigkeit: Die Reaktion kann durch Zugabe von Nano-Silica oder Metalloxiden beschleunigt werden.
Höhere Kosten: Im Vergleich zu Natriumwasserglas ist der Preis 10–15 % höher, kann aber durch eine Leistungsprämie ausgeglichen werden.
Lagerstabilität: Es muss versiegelt und feuchtigkeitsbeständig sein. Es wird empfohlen, modifizierte Kaliumsilikatflüssigkeit zu verwenden (z. B. den Modul auf 2,5 bis 3,5 einzustellen).