石灰新产业5|硅钙产品的市场前景与生产工艺
一、硅钙产品的分类和区别
（一）、什么是硅钙板？
硅钙板又称石膏复合板，它是一种多孔材料，具有良好的隔音、隔热性能，在室内空气潮湿的情况下能吸引空气中水分子、空气干燥时，又能释放水分子，可以适当调节室内干、湿度、增加舒适感。石膏制品又是特级防火材料，在火焰中能产生吸热反应，同时，释放出水分子阻止火势蔓延，而且不会分解产生任何有毒的、侵蚀性的、令人窒息的气体，也不会产生任何助燃物或烟气。
硅钙板与石膏板比较，在外观上保留了石膏板的美观；重量方面大大低于石膏板，强度方面远高于石膏板；彻底改变了石膏板因受潮而变形的致命弱点，数倍地延长了材料的使用寿命；在消声息音及保温隔热等功能方面，也比石膏板有所提高。
（二）、什么是硅酸钙板？
硅酸钙板是一种应用广泛的建筑材料，它具有优良的性能和广泛的用途。在本文中，我们将深入探讨硅酸钙板的特性、制作过程、以及它在建筑领域中的应用。目前国内的硅酸钙板两种，一种是保温用硅酸钙板，还有一种是装修用硅酸钙板。
保温用硅酸钙板叫做微孔硅酸钙，是一种白色、硬质的新型保温材料，具有容重轻、强度高、导热系数小、耐高温、耐腐蚀、能切、能锯等特点被广泛应用于电力、冶金、石化、建筑、船舶等领域的设备管道、墙体屋面的保温隔热和防火隔音。厚度通常是在30mm以上，密度在200-1000kg/m3。
装修用硅酸钙板又叫做纤维增强硅酸钙板。硅酸钙板由美国OCFG公司发明，是一种以性能全面著称于世的新型建筑板材， 20世纪70年代起在发达国家推广使用和发展起来。欧美、日本、澳大利亚和台湾是使用硅酸钙板最普遍的国家和地区，我国于80年代初研制成功，80年代中期进入开发阶段， 90年代后期得到大面积推广应用。
硅酸钙板是由硅酸盐水泥和无机纤维素材料制成的一种板材。硅酸钙板的制造原理是硅质材料、钙质材料在高温高压的条件下发生化学反应，生成"托贝莫来石"晶体为主的硅酸钙。原材料一般采用石英砂为硅质材料；水泥、石灰为钙质材料；以纤维素纤维为增强材料。不同的原料及其配比决定了硅酸钙板产品中"托贝莫来石"晶体的生成数量。硅含量和钙含量越高的原料，越可能反应成更多的"托贝莫来石"，产品的物理性能就越好。
它的制作过程通常包括原材料的准备、配料、搅拌、造型和养护等步骤。首先，选择优质的氧化钙、硅酸盐水泥作为主要原料，并添加适量的无机纤维素材料，如硅酸镁等。然后，将这些原料按照一定的比例配料，并进行充分的搅拌，以保证材料的均匀性和稳定性。接下来，将混合好的材料倒入模具中进行造型，并在一定的压力下压制成型。最后，将成型的硅酸钙板放置在适宜的环境中进行养护，使其逐渐硬化和固化。
硅酸钙板具有许多优异的性能。首先，它具有良好的耐火性能。由于其主要成分是石灰（氧化钙）及硅酸盐水泥，硅酸钙板具有出色的耐高温性能，可起到有效的防火作用。其次，硅酸钙板还具有良好的抗冻性能和抗冲击性能，能够在恶劣的气候条件下保持稳定的性能。此外，硅酸钙板还具有隔热和隔声性能，可以有效阻隔外界的噪音和热量，提供一个舒适的室内环境。
硅酸钙板在建筑领域中有着广泛的应用。首先，它被广泛用于墙体的构造。硅酸钙板具有较高的强度和稳定性，在墙体的建造中可以提供良好的承重能力和结构稳定性。其次，硅酸钙板还可以作为屋面和地板的材料。它具有较高的耐候性和抗压性能，能够有效保护建筑物的屋面和地板结构，增强建筑物的使用寿命。此外，硅酸钙板还可以用于隔墙、隔音墙、装饰墙面等建筑构件的制作。其隔热和隔声性能能够有效改善室内的环境质量，提供一个安静、舒适的空间。
除了在建筑领域中的应用，硅酸钙板还可以在其他领域发挥其作用。例如，在工业领域中，硅酸钙板可以作为隔热材料使用，用于锅炉、窑炉等设备的保温和隔热。在交通运输领域中，硅酸钙板可以作为隔音材料使用，用于减少交通噪音对周围环境的影响。在家具制造领域中，硅酸钙板也可以作为木质家具的替代材料，具有较高的强度和稳定性。
总而言之，硅酸钙板是一种具有众多优良性能和广泛应用的建筑材料。它的制作过程严格，性能好，可以运用于墙体、屋面、地板以及其他建筑构件的制作，也可以在工业、交通运输和家具制造等领域发挥重要作用。在未来的发展中，随着建筑技术的不断进步和人们对建筑材料性能要求的提高，硅酸钙板将迎来更加广阔的发展前景。
二、硅酸钙板在各领域的应用
（一、）硅酸钙板在钢结构建筑中的应用
国家“十三五”规划指示要大力推广装配式建筑，装配式建筑的发展迎来了前所未有的机遇。钢结构建筑作为装配式建筑的代表，不仅是建筑业的革新，而且在供给侧改革中能发挥巨大潜力。钢结构建筑具有跨度大、自重轻、工厂化生产、效率高、施工周期短、现场湿作业少、抗震性性能良好等特点。目前钢结构技术体系已经比较成熟，而真正影响高层钢结构建筑推广和发展的技术难度并不在于钢结构本身，而在缺乏与钢结构建筑配套的围护体系。由于钢结构不耐火、高变形、不隔音等特点，在围护体系的选择上较为困难。目前应用较多的轻质砌块、ALC板存在不防水、接缝采用湿法施工在地震时会开裂、漏水，表面瓷砖经常剥落等弊端。
硅酸钙板作为新型建材的代表，从配料，生产工艺以及后续深加工过程节能环保，产品应用上采用干法施工，快捷简单，应用前景十分广泛。硅酸钙板是由高纯石英砂、消石灰、粉煤灰、植物纤维等多种有机和无机物质组成，经制浆、成型、在高温高压饱和蒸汽中固化反应，形成莫来石胶凝体而成的板材。它是一种具有优良性能的新型建筑和工业用板材，其产品可锯可钉、易于加工，具有轻质、防火、保温隔热、防潮、隔音、防虫蛀鼠咬、抗化学腐蚀性能和抗冲击良好，耐久性优异等特性。可广泛应用于建筑幕墙、室内外装修、内隔墙、吊顶等系统。
1钢构件包覆
钢结构建筑在发生火灾时，随着温度的升高，钢材的强度是呈下降趋势的，同时变形增大。在200℃以内，钢材性能没有很大的变化；430~540℃时，强度急剧下降；600℃时，强度很低不能承担荷载。一级耐火等级建筑的防火墙、柱和承重墙、楼梯间墙及梁的耐火极限为3h和2h。要达到耐火等级要求，可采用防火型硅酸钙板对裸露的钢构件直接包覆，并采用防火隔墙、防火吊顶、防火裙墙等，达到提高钢结构耐火能力的目的。
2 钢结构建筑外围护墙
外围护系统墙体材料宜选用轻质、高强，具有良好的隔热、保温、隔声、耐久性好的板材，还应有相配套的辅材、链接配件，以方便施工。钢结构建筑外围护墙体可采用硅酸钙板为两侧面板中间浇筑轻骨料混凝土，包括陶粒、聚苯颗粒、玻化微珠等，或用硅酸钙板复合发泡混凝土板、岩棉、聚苯颗粒水泥板等。对于发泡水泥和陶粒的高吸水率，可做憎水处理，并可增加防水透气膜，增强墙体抗渗防水功能，拼接时板缝应采用弹性密封材料，能有效释放应力，控制开裂。
3 钢结构建筑外装饰
建筑外装饰可采用高密度硅酸钙板做幕墙，主要由硅酸钙板、龙骨骨架及相关紧固件组成，可使用铆钉将板材固定在龙骨骨架上，龙骨通过可调节支座固定在建筑主体结构上，全过程干法作业，安装快捷，安全可靠。
4 室内内隔墙
内隔墙系统主要考虑钢结构隔音效果差，还要轻质防火，卫生间等潮湿的地方可在特制的硅酸钙板上直接贴瓷砖。内隔墙由硅酸钙板、岩棉和龙骨以及通用配件构成，先将轻钢龙骨通过锚固件固定在建筑结构上，再将硅酸钙板通过紧固件固定在轻钢龙骨上，采用干式作业施工方法，安装简易快捷，可满足建筑隔墙的不同性能和设计要求，通过专业的设计可达到很好的保温、防火、隔声效果。
5 室内装饰
硅酸钙板可做成仿石仿木装饰，可贴壁纸，喷涂水性环保涂料，还可通过UV打印技术绘制各种图案，装饰效果随心所欲。做防水防潮处理可用于卫生间等潮湿地方，具有防潮防霉变的特性。板材中添加纳米材料使板材具有抗菌、自洁抗污的功能，还可利用最新的光触媒技术，制作出具有除臭、除甲醛功能的板材，有利于身心健康。
6 室内吊顶
吊顶系统是由硅酸钙板、轻钢龙骨以及通用配件构成，先将轻钢龙骨通过锚固件固定在建筑结构上，再将硅酸钙板通过紧固件固定在轻钢龙骨上，通过在硅酸钙穿孔板与后部空腔法，可满足吊顶多样化的美观装饰要求。
三、硅酸钙板保温材料的市场发展前景
硅酸钙板最初是美国OCDG公司发明的一种性能稳定的新型建筑材料。20世纪70年代在发达国家推广使用并发展起来。日本和美国是使用这种材料最普遍的国家。硅酸钙板具有防水、防潮、耐久、变形率低、隔热等特点，尤其适合用作建筑内部的墙板和吊顶板，并且有各种其他用途。经过30多年的应用，已经证明是一种耐久可靠的建筑材料。
硅酸钙板在国外，特别是美国、日本、韩国以及印尼、新加坡等东南亚地区销量很大。目前已有上述国家的客商从我国进口硅酸钙板，特别足日本、韩国的用量缺口较大。在国内，尤其是南方地区，设计、施工和建设单位普遍看好硅酸钙板，除了将硅酸钙板大量用作吊顶、隔墙，已开始扩大应用到复合外墙等范同。北方地区对硅酸钙板产品的认知度近几年也逐步上升。北京、大连、上海等大城市的有些重点建筑和高层建筑都曾选用了硅酸钙板作为内隔墙和吊顶，一些建筑还采用了从美国进口的硅酸钙板材。随着硅酸钙板由南方逐步向北方推广，并在墙体上得到应用。预计未来的市场将会迅速扩大。
在宏观政策方面，我国实施可持续发展的新型墙体材料改革战略，从保护耕地、节约能源、资源综合利用、改善环境的目的出发，将迫使以实心粘土砖为主的旧式墙体材料尽快退出历史舞台；国民经济的快速发展和住宅产业化的要求，也大大促进了新型建材进入市场。据预测，我国全社会房屋竣工面积将达到20万亿m2，建筑业增加值年均7500亿元，其他城乡住宅需求量将保持在15亿m2；同时，国家产业政策大力扶持新型建材业发展，用新型建材代替“秦砖汉瓦”是建材工业结构调整的重要内容。在原国家建材局颁布的建材产业政策中，硅酸钙板就已经列为重点发展的项目。因此，硅酸钙板在墙体上的应用将有更广阔的的天地。
四、保温材料—硅钙板的生产工艺
从唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术中心”提供的工艺路线和生产流程来看，主要生产方法和工艺如下：
硅钙板按化学矿物组成分为两类：
（1）普通硅钙板：化学成分中（CaO/SiO2≈0.8，矿物组成为托贝莫来石（Tobermorite，5CaO·6SiO2·5H2O）；
（2）硬硅酸钙板：化学成分中（CaO/SiO2≈1.0，矿物组成为硬硅酸钙（Xonotite，6CaO·6SiO2·H2O）。
（一）原料
硅质原料主要是硅藻土，含 SiO2最轻的一种原料，并为无定形SiO2，在100℃以下的温水中容易与石灰起反应，生成胶体。也可以用膨润土，粉煤灰、石英砂、硅灰、硅质页岩粉等。
钙质原料：以石灰为主，最好选用CaO有效含量不小于85%的石灰。新鲜石灰加水消化成石灰浆，CaO粒径小于1μm。不仅有良好的悬浮性，还容易附着在SiO2颗粒表面上。
增强纤维：石棉虽然属于良好的增强纤维，由于硅酸镁对人体有害，国际上禁用。现在代替的有无碱玻璃纤维，耐碱矿棉纤维，纯水镁石纤维等。其中纯水镁石纤维是中国特有的含水碳酸盐纤维，对人体无害。代替石棉的有机纤维有纸浆，麻丝，聚丙烯丝等。
为了促凝，增强及降低容重，需要加入助剂，包括水玻璃，硅钙粉，SiO2超微粉，聚丙烯酰胺等。其中水玻璃为促凝剂，硅钙粉和SiO2超微粉起核化晶种作用，聚丙烯酰胺的作用如下：
1）促凝；
2）因其分子链长，可将分散相连接在一起，形成网状结构，起增强作用。
（二）生产工艺
按配料比称好原料，与水一起放入搅拌器中混合搅拌，硅藻土中非晶态SiO2在100℃以下与消石灰发生凝胶反应，形成SiO2粒子表面吸附CaO的颗粒团凝胶化。
这种颗粒团在蒸压釜中饱和蒸汽的温度和压力作用下发生水热反应，水热合成。当CaO/SiO2为0.8左右时，先生成富钙的CaO·SiO2·H2O，进一步生成低结晶度的托贝莫来石（5CaO·6SiO2·5H2O），最后转为孔隙率 90%以上的高结晶度托贝莫来石骨架，经干燥除去孔隙中的水分，就成为硅钙保温材料，加以整形就成为制品。当（CaO/SiO2为1.0 左右时，就成了硬硅酸钙（6CaO·6SiO2·H2O）。硅钙板可锯，可钉，可制成板、块或管等形。
（三）硅钙板性能
硅钙板性能如下：体积密度（kg/m3）分为：240，220，170 三种，国际上多数规定不大于 220kg/m3。耐压强度0.4MPa以上，抗折强度（0.2MPa以上，热导率（70±5℃）0.049~0.064W/（m·k）。
托贝莫来石板最高使用温度为 650℃，硬硅钙石板为 1000℃，另一种是托贝莫来石和硬硅钙石混合型板。因此硅钙板具有容重小，热导率低，强度高，施工方便，损耗率低等优良性能。
（编者说明：文中相关数据仅供参考，由于原料的差别以及选用的工艺装备及操作方式不同，实际数据以“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术中心”实际设计后和生产操作规程（手册）的数据为准。）
五、发展硅酸钙板的对策与措施
根据硅酸钙板生产、营销和发展的状况，以及国家宏观经济调控和市场消费的需求方向来研究和判断，发展硅酸钙板应从以下几个方面人手：
（一）、提高质量，降低成本，以高质量、低价位占领市场
目前，在建筑市场上销售和应用的各类板材中，从产品性能和品质的优越性方面比较，硅酸钙板是最具先进性的墙体材料之一，众多的商家和建筑部门也看好硅酸钙板。然而，由于硅酸钙板价位较高，在市场没有完全打开、消费者还没有充分认识的情况下，硅酸钙板与其它种类低价位的板材相竞争，也有劣势。因此，我们必须先走降低价格占领市场的路子，只有先在市场上立稳脚根，才能长足发展。价格是由成本决定的，所以硅酸钙板的首要任务是降低成本。
目前，我国的硅酸钙板生产企业大多是80年代中后期在国有企业的基础上建成的，大部分企业都面临或已经改制重组，企业可挖掘之潜力很大，我们必须抓住时机，在原料、配方、工艺、技术和人工等各方面严格控制和改进，并且加大技术改造力度，在较短的时间内把成本降下来，把质量搞上去，只有这样，才能在激烈的竞争中生存下去，从而在以后的建材大餐中获得丰厚的利润。
（二）、加大宣传促销力度，建立自己的营销网络
多年以前，人们几乎没有听说过硅酸钙板。近年来在各家硅酸钙板生产企业的努力下，硅酸钙板拥有了一定的市场份额，并且有了一定的知名度，许多建材专家、业内人士和建材单位开始注重硅酸钙板。然而，更多的人对硅酸钙板还是了解甚少，这对硅酸钙板的推广和应用极为不利，有些“养在深闰人未识”的感觉。因此，必须加大硅酸钙板的宣传和促销力度，采取各种有效的宣传手段，营造大产品大销售的大气候，逐步建立起专业的营销网络，实现大众消费的目标。
（三）、注重配套产品和应用技术的开发，是确保硅酸钙扳站稳市场的关键
目前，专业配套产品跟不上新型墙材的发展，施工应用技术不完善、存在缺陷等已经成为制约新型墙材发展的瓶颈。硅酸钙板也不例外，同样存在上述问题。一方面是施工中缺乏专业出品的龙骨、吊件、螺钉、嵌缝制品、腻子等；另一方面是如何安装、如何处理隔音、保温、接缝和如何防止接缝开裂等技术问题，以及使用什么样的专业工具最为高效等等，这一切均没有有效的、专业性强的施工指导规范。这些问题在很大程度上制约了硅酸钙板的推广应用和发展。
因此，需要建材生产企业、施工单位、设计部门都来积极关注应用技术的开发，共同推进这项事业。尤其是在硅酸钙板刚刚出道，还不具备经济实力的现在，更需要行业内各部门共同努力，相互协助，共同促进这个产品早日成熟，共同受益。
（四）、加快技术进步，提升产品档次和质量，开发更加适应需要的新产品是发展硅酸钙板以及所有新型墙体材料的根本出路
目前，国内多数新型墙材质量不尽人意，生产技术落后，亟待提高，如内隔墙板易出现裂缝、隔音效果不好等等。首先，我们需要加强行业之问的技术协作，打破相互封闭的思想，利用行业整体的优势共同攻克发展过程中的瓶颈问题，促进本行业整体水平的提升；第二，积极引进、消化和吸收国外先进生产技术、装备和经验，甚至与国外先进企业合作制造、配套生产、开发；第三，不断开发新产品，增加发展后续力量。比如现在应在硅酸钙板内墙板的基础上加紧开发研制硅酸钙板外墙复合板；第四，培养和引进具有创新能力的技术人才，给他们较好的待遇和充分发挥才能的空间，技术进步的关键在人才，因此，我们必须重视和发挥创新人才的推动作用。
（五）、充分利用国家鼓励和扶持新型墙体材料发展的各项优惠政策，积极争取更多的优惠措施，发展和壮大企业实力
目前，国家针对新型墙材有很多优惠政策。一是对生产企业实行减免增值税，二是对综合利用废渣、页岩等生产新型墙材的企业实行免税，三是国家专门拿出政府墙改基金鼓励新型墙材在安居工程和经济适用房建设中的应用，四是国家落实三年禁用黏土实心砖已经全面落实完毕。作为墙材新秀的硅酸钙板，也一定要抓住国家的各项优惠政策，在较短的时间内尽快发展自己。
（六）、高标准、高质量，不断开发具有环保性能和可持续发展的新产品高标准、高质量、不断创新是产品生命力的根本所在
目前，硅酸钙板的品质在众多的新型墙材中属于比较先进的，具有轻质、高强、不燃、防潮等多种优良性能，然而这些优点距消费者的要求和国外先进水平还有很大差距。特别是我国加入WTO以后，国外的先进产品和标准也会对我国的墙材市场形成一定的冲击，我们的产品虽然已经达到国家或行业标准，但这并不等于完全满足了消费者的需求，特别是出口产品要求更高。今后，墙材发展的要求必然是越来越向无毒、无辐射、无污染、资源综合利用的环保方向发展，开发无石棉板，综合利用各种秸杆、稻草、电石泥、粉煤灰等原料进行墙材生产已经成为必然的趋势。
下期文章预告：石灰新产业6|二氧化钙的市场前景与生产工艺
资料编辑：
《石灰产业》编辑部
2024年07月15日
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