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选矿优化控制 2024-09-30 20:26:19

废硅泥最新回收方法(金属硅粉尘回收)

一、废硅法金粉尘微硅粉和防结块剂的泥最区别

硅微粉与微硅粉的区别

随着国外对硅微粉与微硅粉认识的不断深入,硅微粉与微硅粉得到了广泛的收方属硅使用,其商业优势和广泛的回收市场空间已被人们所熟知。但目前国内大部分生产硅微粉与微硅粉的废硅法金粉尘厂商对二者的概念混为一谈,仅从字面意思上把二者看作是泥最一种产品。事实上,收方属硅硅微粉与微硅粉有着很大的回收差别。如区分不清,废硅法金粉尘容易导致贸易洽谈失误,泥最微硅粉市场价格混乱。收方属硅笔者现从二者市场现状、回收生产流程、废硅法金粉尘外观、泥最性能、收方属硅用途、指标等各个方面做具体的分析。

一、硅微粉与微硅粉市场现状

当前,世界上只有中国、美国、德国等少数国家具备硅微粉生产能力。中国硅微粉的市场主要还是在国内,出口量相对来说比较小。太阳能产业的加速又促使硅微粉的市场需求迅猛增长,硅微粉呈现出供不应求的局面。据有关资料显示,国内生产太阳能光电转换器用硅微粉的厂家达170多家,其中上海占40家左右。因此,硅微粉在国内有很大的市场需求和潜力。

微硅粉的市场多集中在国外,国外对微硅粉的研究已经有几十年了,对微硅粉研究比较系统,不少国家成立了相应的研究机构,建立了相应的生产厂。美国 1983年在修补Kinzua坝消力池一项工程中使用微硅粉混凝土就节省了几千万美元。而微硅粉在中国还属于一种粗放型的工业副产品。以前大部分企业对微硅粉的回收都不够重视,不回收或回收的微硅粉硅含量大多数不能达标,其中的价值和效益没有得到充分的体现,市场还有待于进一步的开发。

随着国家对环保力度的加强,在强行规定硅铁合金和工业硅生产厂家安装环保除尘设备的同时,出台了抑制高耗能产业过度发展的政策,微硅粉的资源会越来越丰富。因此,各铁合金厂家在面对相关优惠政策被取消的同时,应该主动寻找因回收烟尘而带来的微硅粉市场的利益,选择具有环保除尘和粉尘回收与一体的经济适用除尘设备。

二、硅微粉与微硅粉在生产流程上的差异

硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2)经破碎、球磨(或振动、气流磨)、浮选、酸洗提纯、高纯水处理等多道工艺加工而成的微粉。

微硅粉又称硅灰、凝聚硅灰、硅粉。是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用环保除尘设备进行回收,因为质量比较轻,还需要用加密设备进行加密。

在实际的交易过程中,许多厂商都把硅微粉当做微硅粉,但是由于二者有着本质的区别,所以在交易过程中往往会产生偏差,使得厂家提供的产品指标和需求方的指标参数存在很大差异。

三、硅微粉与微硅粉在外观上的差异

从外观上来说硅微粉与微硅粉基本也是比较容易辨别的。硅微粉其质纯、色白、颗粒均衡,是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料;根据硅石原料、还原剂或炉况的不同,绝大多数微硅粉呈灰色或深灰色。在形成过程中,因相变的过程中受表面张力的作用,形成了非结晶相无定形圆球状颗粒,且表面较为光滑,有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。白色微硅粉较为罕见,数量比较有限。

四、硅微粉与微硅粉在性能和用途上的差异

从硅微粉与微硅粉性能或作用看:硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能。根据其用途硅微粉分为以下几类:

1、普通硅微粉,主要应用于环氧树脂浇注料、灌封料、电焊条保护层、金属铸造、陶瓷、硅橡胶、涂料及其它化工行业。

2、电工级硅微粉,主要应用于普通电器件的绝缘浇注,高压电器的绝缘浇注,APG工艺注射料,环氧灌封料,高档陶瓷釉料等。

3、电子级硅微粉,主要应用于集成电路、电子元件的塑封料和包装料。

4、熔融石英微粉(WG)所用原料是天然石英经高温熔炼,冷却后的非晶态SiO2,经多道工艺加工而成的微粉。该产品纯度高,具有热膨胀系数小、内应力低、高耐湿性、低放射性等优良特性。主要应用于大规模及超大规模集成电路用塑封料、环氧浇注料、灌封料、及其它化工领域。

5、超细石英微粉,主要应用于涂料、油漆、工程塑料、粘合剂、橡胶、精密铸造高级陶瓷。

6、纳米SiOx,作为纳米材料中的重要一员,主要应用于电子封装材料、高分子复合材料、塑料、涂料、橡胶、颜料、陶瓷、胶粘剂、玻璃钢、药物载体、化妆品及抗菌材料等领域,已经成为传统产品的提档升级换代的新型材料。

而微硅粉主要应用于几个方面:

1、用于砂浆与砼中:高层建筑物、海港码头、水库大坝、水利涵闸、铁路公路桥梁、地铁、隧道、机场跑道、砼路面以及煤矿巷道锚喷加固等。

2、材料工业中:高档高性能低水泥耐火浇注料及预制件,使用寿命是普通浇注料的三倍,耐火度提高约100℃,高温强度及抗热震性能都明显改善,应用于:焦炉、炼铁、炼钢、轧钢、有色金属、玻璃、陶瓷及发电等行业;大型铁沟及钢包料、透气砖、涂抹修补料等;自流型耐火浇注材料及干湿法喷射施工应用;氧化物结合碳化硅制品(陶瓷窑窑具、隔焰板等);高温型硅酸钙轻质隔热材料;电瓷窑用刚玉莫来石推板;高温耐磨材料及制品;刚玉及陶瓷制品;赛隆结合制品;目前除在浇注型耐火材料中普遍使用之外,在电熔和烧结型耐火材料亦获得大量应用。

3、新型墙体材料、饰面材料:墙体保温用聚合物砂浆、保温砂浆、界面剂。

4、水泥聚合物防水材料。

5、轻骨料保温节能砼及制品。

6、内外墙建筑用腻子粉加工。

7、其他用途:①硅酸盐砖原料。②生产水玻璃。③用做有机化合物的补强材料。因其成份与气相法生产的白炭黑相近,可以用在橡胶、树脂、涂料、油漆、不饱合聚酯等高分子材料中用作填充补强材料。④化肥行业中用作防结块剂。

五、硅微粉与微硅粉指标的差异

从指标上来说,二者也有很多不同之处。具体来说,硅微粉与微硅粉的化学成分基本上是相同的,主要成分都是二氧化硅,而且杂质里都含有氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝等。只不过硅微粉的含硅量比较高,基本都在99%以上;而微硅粉的含硅量一般都在80-92%,94%以上都属于很不常见的。从粒度上来说,硅微粉由天然石英加工而成的,粒度比较大,有200目,300目,400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、3000目、5000目等,是一种粉状态。而微硅粉的细度小于1μm的占80%以上,平均粒径在 0.1-0.3μm,是一种灰状态。

在实际的贸易中,硅微粉的价格与目数有关,目数越大价格越高,当前市场上硅微粉出厂价格200目500元/吨,325目600元/吨,400目750元/吨,500目950元/吨,600目1200元/吨,800目1500元/吨,1000目2200元/吨,1250目2600元/吨,3000目 6200元/吨,4000目8400元/吨;微硅粉的价格则与硅含量和水分、烧失度有关,一般来说硅含量为85%的微硅粉出厂价格为1700元/吨左右。

从市场方面来说,微硅粉的潜在市场要比硅微粉要大,国内微硅粉的市场还有很大的开发空间。

以上我们可以看出,硅微粉与微硅粉有着本质的区别。性质不同决定着二者用途的不同。在以后的商业贸易中,还要分清二者的概念和区别,以提高贸易的成功率。

二、金属硅的硅的冶炼工艺

金属硅冶炼属于高耗能生产,我国的金属硅生产已由来已久,随着国家能源政策的收紧和节能减排的开展,以及对新能源的提倡,金属硅冶炼已经成为初级的产品和工艺,很多国内新兴的能源企业建设了金属硅,多晶硅,单晶硅,太阳能电池等一系列的循环产业链条,未来几年势必会影响我国整个能源领域的发展和新能源的应用。

下面介绍一下金属硅的冶炼工艺及流程。

1、生产化学工业用硅的必要性

我国生产的金属硅(硅含量主要是98.5%),原来主要是冶金用硅,化学用金属硅(硅含量主要是99.85%)的生产主要是从90年代中期以来有所发展,我国化学用硅的产量和出口量增长较快。1999年-2001年我国对日本出口的化学用硅已分别达到2.2万吨、3万吨、4万吨,2001年我国对日本出口的化学用硅已占日本化学用硅进口量的40%以上。中国已开始加入化学用硅生产和供应国的行列,生产化学用硅的企业不断增加。由于上海广济硅材料有限公司在2002年全面公开了碳热还原的冶炼工艺,致使中国在2002年到2004年之间,金属硅的产能迅速从年产10万吨,上升到120万吨。结果导致发改委的全面制裁,2006年,金属硅的实际产量又回落到70万吨。总个2006年,仅有上海广济硅材料有限公司大悟硅厂在新疆边陲建设成功万吨级金属硅厂晶鑫厂。其他又新建硅厂。化学用硅是指用于有机硅和多晶硅生产的金属硅。从世界范围来看,冶金用硅的消费量多于化学用硅的消费量,但随着科学技术的不断发展,化学用硅用于有机硅和半导体生产等领域不断拓宽,广泛用于生产有机硅单体和聚合物硅油,硅橡胶、硅树脂建筑物防腐、防水剂等,它们具有耐高温、电绝缘、耐辐射、防水等独特性能。用于电气、航空、机械、化工、医药、国防、建筑等部门。作为集成电路核心的电子元器件,95%以上是用半导体硅制成的,半导体是当代信息工业的支柱。“信息高速公路”中大量应用的光纤电缆中的光纤,也是以金属硅为原料生产的。美国和欧盟化学用硅的消费量已占金属硅总消费量的一半以上。化学用硅作为高新技术领域和重要基础产业得到广泛应用,其消费量是趋于稳定增长的。在国际市场正常情况下,每吨化学用硅比冶金用硅售价高300-400美元。所以,无论从满足出口和国内需求,还是从提高金属硅企业经济效益,提高产品质量,大力发展化学用硅生产都是必要的。

2、化学用硅生产原料在化学用硅生产上,原料是实现良好作业的先决条件。用石英的岩石作生产化学金属硅的原料,低灰分的含碳材料作还原剂。电炉法生产化学用硅的原料主要有硅石和碳素原料。碳素原料又以石油焦为主,有优质的无烟煤或木炭,也可以掺用一部分,以增加炉料比电阻。对原料要求具有必要的纯度,有良好的反应能力,以便达到产品的规格;还原剂具有不同的反应能力,以便能与石英石发生充分反应;炉料具有不同的成分,并且既有不同的粒度,以便通过适当的配合,使炉料电炉发生良好的影响。

2.1、氧化硅矿物冶炼金属硅的过程是无渣过程,化学硅冶炼对硅石的选用较严格,不仅杂质含量要少,还要求有高的机械强度、足够的热稳定性,适宜的粒度组成。化学用硅熔炼最好采用硅石。天然形态的氧化硅或者是以独立的石英矿物存在,或者是以几乎全是由氧化硅积成的岩石—硅石,或硅石形态的砂岩存在。生产化学用硅的含有氧化硅矿物中的杂质和粘着物,在熔炼过程中有的完全被还原,有的部分被还原,有的以化合物形态进入产品硅中或生成熔渣。这样不仅增大能量消耗,降低产品质量,还给熔炼过程造成困难。因此,对化学用硅冶炼所用的含氧化硅矿物的化学组成要求严格。要求SiO2大于99%,Fe2O3小于0.15%,Al2O3不大于0.2%,CaO不大于0.1%,杂质总和不大于0.6%。所用硅石在熔炼前必须进行水洗,表面清洁。

入炉的硅石要求有一定的粒度。硅石的粒度是冶炼的一个重要工艺因素。硅石适宜粒度受硅石种类、电炉、容量、操作状况以及还原剂的种类和粒度等多种因素影响,要根据具体的冶炼条件来决定。一般情况下,6300KVA三相电炉(1983年大悟硅厂建成),要求硅石粒度在8-100mm,3200KVA三相电炉,要求硅石粒度为8-80mm,而且中间粒度组成的比例要大些。粒度过大时,由于不能和捣炉粘料及反应速度相适应,易使未反应的硅石进入液体硅中,造成渣量增多,出炉困难,硅的回收率降低,能耗增大,甚至造成炉底上涨,影响正常生产。粒度过小,虽能增大还原剂的接触表面,有利于还原反应的进行,但反应过程中生产的气体不能顺利排出,又会减慢反应速度。粒度过小时。带入的杂质又会增多,影响产品质量。生产中一般小于5mm的硅石不宜采用。

2.2碳质还原剂化学硅冶炼所用的主要还原剂有石油焦、烟煤、木炭。为增大炉料的电阻率,增加化学活性,也有搭配气煤焦,硅石焦、蓝炭、半焦、低温焦、木块的。在碳质还原剂化学成分中,主要应考虑固定碳、灰分、挥发分和水分。一般要求固定碳要高,所需还原剂总量减少,从而灰分带入的杂质少,渣量相应减少,电能消耗降低,化学硅中杂质含量降低。碳质还原剂的电阻率要大,气孔率要高。炉料电阻率主要取决于碳质还原剂。碳质还原剂电阻率大,化学活性好,硅的回收率高。

石油焦是所用于金属硅生产的还原剂中灰分最低的,含灰分0.17-0.6%,固定碳90-95%,挥发分不大于3.5%-13%。化学用硅冶炼采用石油焦做还原剂,这是因为它的灰分低,有利于提高产品质量。但由于石油焦电阻率小,反应性差,高温下易石墨化,用量偏大时,导致炉况不好控制,造成炉料不烧结、刺火严重、电耗高、出炉困难。

木碳具有很高的比电阻和反应能力,而且杂质含量少,是熔炼工业化学用硅的较为理想的还原剂,但用不同的木材和不同的方法制得的木炭其性质也很不同。去皮木炭的灰分含量通常比带皮木炭的灰分含量低二分之一至三分之一,树皮对木炭中灰分的含量有很大的影响。木炭主要成分是碳,灰分较低,一般小于10%。电阻率较大,化学活性好。多年的生产实践证明,木炭是满足冶炼化学用硅需要的重要碳质原料,但炭的来源受到限制,无法再使用木炭还原剂。

从国外的情况看,绝大多数国家已不再使用木炭。国内的很多厂家在寻求和使用木炭代用品方面也做了大量工作。实践证明,在各种碳质还原剂中,从反应能力和比电阻的大小来看,烟煤是木炭之外的另一种较为理想的还原剂。

烟煤的特点是电阻大,反应能力强,低灰分烟煤是经过洗选获得的。灰分含量可达3%左右,Fe2O3含量达0.2-0.3%,Al2O3含量小于1%。我国还原剂烟煤的灰分含量多在3%以上,而国外还原剂烟煤的灰分的含量多在1%左右,苏联采用的化学法精选烟煤,能得到氧化铁含量低于0.1%的精煤。烟煤代木炭的冶炼工艺的专利由上海广济硅材料有限公司和鄂尔多斯电力冶炼股份有限公司共同拥有。木块的作用在于增加料层的电阻,用量的大小都对炉况产生影响。木块用量过大,料层疏松、炉况变坏,电耗上升,木块由于着火点、含碳量都低,实际作还原剂微乎其微。

碳素原料中的杂质主要是灰分,全部由氧化物组成。在化学生产中,灰分中的氧化物也要被还原,既要消耗电能,又要消耗碳素,而且被还原的杂质仍然混入硅液中,降低了硅的强度。在生产实践中,炉料中每增加1%的灰分,就多耗电能100度-120度,因此,要求碳素原料中的灰分含量愈少愈好。

2.3电极电极是化学用硅生产中主要的消耗材料之一。化学用硅冶炼用电极,一般采用石墨电极和碳素电极,目前国内主要采用石墨电极。

在硅冶炼炉中,电极就是心脏,是导电系统的重要组成部分。电流是通过电极输入炉内产生电弧,用于化学硅冶炼。对电极材料的要求:(1)导电性好、电阻率小,以减少电能损失。(2)熔点要高,热膨胀系数要小,不易变形;(3)高温时有足够的机械强度,杂质含量低。石墨电极的灰分含量低,导电性、耐热性和耐腐蚀性能都比较好,是化学用硅冶炼的最佳选择。

3、化学工业用硅的冶炼工艺

化学用硅的工艺流程包括炉料准备,电炉熔炼,硅的精制和浇铸,除去熔渣夹杂而进行的破碎。在炉料配制之前,所有原料都要进行必要的处理。硅石在颚式破碎机中破碎到块度不大于100mm,筛出小于5mm的碎块,并用水冲洗洁净。因为熔炉中碎块在炉膛上部熔融,从而降低了炉料的透气性,使生产过程难以进行。石油焦有较高的导电系数,要破碎到块度不大于10mm,又要控制石油焦的粉末量。因其在炉膛口上直接燃烧,会造成还原剂不足。

化学用硅生产中,烟煤完全可以取代木炭,如湖南株洲精洗烟煤,固定炭达77.19%,挥发分为19.4%,灰分含量3.41%,Fe2O3含量0.22%,Al2O3含量0.99%,CaO含量0.17%。经生产实践,采用此种烟煤冶炼化学用硅是可行的。

生产化学用硅用的木块和木片是用截材机和木片削片机加工的。炉料中碳质还原剂主要以石油焦和烟煤为主,木块和木片的用量要视炉况来决定。生产中不用木质,反而产品质量还更稳定。炉料的配比根据要求所生产的产品级别来定。石油焦和烟煤的配比按每批矿硅需要的碳量来确定。石油焦和烟煤的比例对炉料的工作电阻影响较大。

炉料各组分经称量后,将炉料混合均匀,待捣炉后,将混合均匀的炉料集中加入炉内。保持一定的料面高度,加料均匀。

化学硅生产是连续不断进行的。炉内的状况也不是永恒不变的。化学硅生产在电炉内是以电能转换成热能,然后再用热能直接加热物料而产生化学反应的过程。所以炉内的电气特性是非常重要的,熔炼实行闭弧操作,保持高温炉,提高热效率,提高电炉利用率,在研究中使用容量为3200KVA和6300KVA金属硅炉各一台。熔炼采用一定时间的焖烧和定期集中加料的操作方法进行。正常情况下炉料难以自动下沉,一般需强制沉料。炉况容易波动,较难控制。因此,在生产中必须正确判断,及时处理。每4小时出一次炉,进行精练浇铸,破碎挑渣整理入库。

4、电炉操作化学硅熔炼是在埋弧状态下进行的。为生产出恒定均质的金属硅,需要实行最佳的炉子操作,在熔炼过程中。热量主要来源电能。所以在炉膛内电流的流径路线及各路线的电流量的分布对炉膛内各区的温度分布和整个熔炼过程的进行有重要的影响,要注意保持三相电能的负荷平衡,这样才能提高产量,保证质量,降低电耗。

4.1加料和捣炉要想使硅的熔炼炉达到优质高产的目的,除了要求良好的电炉参数,精良的原料,合理的配比之外,操作方法的好坏是十分重要的因素。合理的加料方法对料层结构,电极在炉内的稳定性和热能的充分利用,起着主导的作用。生产中,加料和捣炉是结合进行的。要根据熔炼过程的不同情况和特点,适时地完成加料、捣炉作业。为了保持炉内有良好的透气性,需要进行扎眼和捣炉。小捣炉根据炉况而进行,大捣炉一般每一个小时左右进行一次,捣炉要快要透,捣炉捣出的块料推向炉心,捣炉过程中不能边捣炉边加新料。一个电极区一个电极区进行捣炉的操作是不可取的,必须集中统一捣炉、统一加料,这样才能保持较高的熔炼温度。稳定炉子操作最重要的因素是保持料层中恒定的温度分布。如果炉膛温度分布受到[破坏,炉子操作会受严重干扰。生产中炉料的粒度和均匀程度,加料和出炉以及炉膛料面的处理都会影响电极运动。电极移动过大、过强的捣炉都会使炉子操作不稳定。

4.2闭弧操作

闭弧操作是将电极适当地埋入炉料中,以半熔融炉料为阻抗体,在电极和熔融炉料之间产生电弧。要想做到闭弧操作,首先就要考虑投料方法。投料方法有一次投料法、分次投料法、多次投料法。除一次投料法是明弧操作外,其他方法都可以做到闭弧操作。化学硅生产中,我们采用分次投料法,料层结构稳定,电耗低,炉龄长。操作中要处理好几个问题:一是要选择好适合的电气参数,使电极能有适当深度地插入料层;二是要想办法控制好炉料的比电阻;三是炉料粒度对硅的冶炼有重要影响,粒度过大和过小对炉况都不利。闭弧操作的优点是:①炉内料层结构能形成一个完整的体系,炉料依次下沉;②弧光不外露,料面上辐射热损失大大减少,保持高炉温,热效率提高,从而增加产量、提高产品质量和降低电耗。③能使电极消耗量达到平衡稳定,避免发生惦记折断事故。④料面的温度比较低,使料面上的设备受到的热腐蚀较轻,延长了设备的寿命,提高电炉设备的利用率。⑤粉尘较少,可使炉面操作有一个较好的操作环境。炉子无论大小,只要采取适当措施,都可以做到闭弧操作,获得理想的生产效果。

4.3配电技术电弧炉是用电弧发生的热来进行加热的装置。在化学硅冶炼过程中,物理化学变化与电气制度有着紧密的联系。配电操作的好坏,对冶炼效率有十分重要的影响。电弧主要存在电末端,空腔受电弧冲击推力的作用,把物料腿开,形成灯泡形。熔炼过程中,电炉电气参数的控制是由配电工作完成的。一般情况下就是控制电极的埋入深度。浅埋电极,一般表明还原剂过剩,电极附近形成火眼,电弧声响亮,出炉硅温度低,数量少、电耗高。深埋电极,如果炉料中还原剂过少,电极将处于较低位置。因为炉料电阻随着炉料中碳的减少而增大,电阻增大使电流负荷下降,电极消耗增加,生产率降低。生产中,电极的埋入深度根据现场操作来确定。调节电极埋入深度就是改变炉料的电阻值,这是调节炉况的最佳手段。当电炉二次电压超过一定值后,电极会受损坏,硅的挥发损失增多,炉膛上部过热,热损失增大。二次电流,受电极允许电流密度的限制,也不能随意增大。

电流电压的比值,是炉前操作的重要因素。电流电压比过小,电极下不去,明弧生产难操作。电流电压比过大,电极插入炉料过深,生产不够十分理想。生产中,只有找到适当的电流电压比时,工作电流稳定,物料均衡和电极即使升降,才能取得最好的生产成果。调整工作电压是调整炉子的生产率的重要手段。炉子工作电压取决于两个方面:一方面是短网结构,要求电效率要高,功率因素应适当。另一方面是炉况,包括炉体结构和生产操作情况,熔炼中工作电阻的阻值很关键,它易变动,应努力使其稳定并趋近最佳值。一般情况,为保证正常的料面温度,提高电压。包这个正常的料面温度在600°C左右。使用符合规格的原材料,炉料粒度大,电阻就小,支路电流大,电极不易深入。

三、微硅粉的介绍

(赛普森)微硅粉

微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰,英文为Microsilica or Silica fume。是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。微硅粉是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用除尘环保设备进行回收,因为质量比较轻,还需要用加密设备进行加密。

(赛普森)微硅粉

微硅粉的物理和化学性能

物理性能

(1)颜色:微硅粉是硅铁或金属硅生产过程中由矿热炉中的高纯石英、焦炭和木屑还原产生的副产品,主要成分是SiO2,一般微硅粉的颜色在浅灰和深灰之间,SiO2本身是无色的,其颜色主要取决于碳和氧化铁的含量,碳含量越高,颜色越暗;另外加密的硅粉要比自然硅粉颜色暗。

(2)粒径:微硅粉的平均粒径为0.15~0.20μm(微米)左右,是水泥颗粒直径的1/100,所以硅粉能高度分散于混凝土中,填充在水泥颗粒之间而提高密实度,同时微硅粉具有很高的活性,能更快更全面的与水泥水化产生的氧氢化合物反应。

(3)比表面积:15000-20000m2/kg

(4)比重的密度:硅粉主要有两种供应形态,即原态微硅粉和增密微硅粉。

a、原态微硅粉,即通过收尘器直接收集得到的产品,松散容积约为150-300kg/m3,原态硅粉一般采用袋装运输,由于密度很小,长途运输效率较低,使用时多采用人工直接破袋将微硅粉倒人混凝土搅拌机,工作环境粉尘大,工作效率低。

b、增密微硅粉,为解决原态微硅粉不宜长途运输及效率低的问题,开发出了提高微硅粉松散密实度的微硅增密技术。这种技术使原态微硅粉在压缩空气流的作用下,滚动聚集成小的颗粒团,从而将微硅粉的松散容积提高到 350-700 kg/m3,大大方便了使用,增密微硅粉小颗粒团的颗粒凝聚力较弱,在混凝土搅拌机中的搅拌过程非常容易散开,因此微硅粉颗粒能在骨料投料后投入搅拌机,以保证增密微硅颗粒团散开和良好的分散。

(赛普森)微硅粉

一、微硅粉的作用:

物理作用:

因颗粒细,它填充了水泥颗粒之间的孔隙,使浆体更致密,改善了水泥、骨料的微观组织结构,从而提高了混凝土材料的宏观物理—力学性能(强度、抗渗性、耐久性、弹性模量等)。

化学反应作用:

硅粉中的主要成份二氧化硅(SiO2)在碱性激发条件下,能与水泥水化析出的Ca(OH2)起反应,生成具有水硬性质的硅酸盐胶体—水化硅酸钙凝胶(又称CSH凝胶),这些凝胶堵塞在毛细管中,使毛细管孔变小,而且不连续,从而大大提高了混凝土密实性。并且水化硅酸钙凝胶强度远大于Ca(OH)2凝胶。因此,硅粉具有火山灰效应和微粒效应两种优点,能改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性,达到全面提高混凝土质量的目的。

1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。

2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。

3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。

4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰,提高单次喷层厚度。

5、是高强砼的必要成份,已有C150砼的工程应用。

6、具有约5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本.提高耐久性。

7、有效防止发生砼碱骨料反应。

8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时,更易生成莫来石相,使其高温强度,抗热振性增强。

(赛普森)微硅粉

二、微硅粉的适用范围:

微硅粉适用于商品砼、高强度砼、自流平砼、不定形耐火材料、干混(预拌)砂浆、高强度无收缩灌浆料、耐磨工业地坪、修补砂浆、聚合物砂浆、保温砂浆、抗渗砼、砼密实剂、砼防腐剂、水泥基聚合物防水剂;橡胶、塑料、不饱合聚酯、油漆、涂料以及其他高分子材料的补强,陶瓷制品的改性,汽车轮胎的耐磨改性等等。

三、微硅粉的应用领域:

1﹑用于砂浆与砼中:高层建筑物、海港码头、水库大坝、水利、涵闸、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、机场跑道、砼路面以及煤矿巷道锚喷加固等。

2﹑材料工业中:

(1)高档高性能低水泥耐火浇注料及预制件,使用寿命是普通浇注料的三倍,耐火度提高约100℃,高温强度及抗热震性能都明显改善。已普遍应用于:焦炉、炼铁、炼钢、轧钢、有色金属、玻璃、陶瓷及发电等行业。(2)大型铁沟及钢包料、透气砖、涂抹修补料等。

(3)自流型耐火浇注材料及干湿法喷射施工应用。

(4)氧化物结合碳化硅制品(陶瓷窑窑具、隔焰板等)。

(5)高温型硅酸钙轻质隔热材料。

(6)电瓷窑用刚玉莫来石推板。

(7)高温耐磨材料及制品。

(8)刚玉及陶瓷制品。

(9)赛隆结合制品。目前除在浇注型耐火材料中普遍使用之外,在电熔和烧结型耐火材料亦获得大量应用。

3、新型墙体材料、饰面材料:

(1)墙体保温用聚合物砂浆、保温砂浆、界面剂。

(2)水泥基聚合物防水材料。

(3)轻骨料保温节能砼及制品。

(4)内外墙建筑用腻子粉加工。

4、其他用途:

(1)硅酸盐砖原料。

(2)生产水玻璃。

(3)用做有机化合物的补强材料。因其成份与气相法生产的白炭黑相近。可以用在橡胶、树脂、涂料、油漆、不饱合聚酯等高分子材料中用作填充补强材料。

(4)化肥行业中用作防结块剂。

四、微硅粉在混凝土中的应用:

(1)提高混凝土早期强度和最终强度

当微硅粉对水泥的取代率为30%以内时,蒸气温度为80℃,砂浆一天的抗压强度为不掺微硅粉的2倍,(100MPa);若无采用蒸压养护,则几乎达3倍(150MPa);采用标准养护,砂浆的抗压强度也明显提高。当微硅粉与高效碱水剂复合使用时,可使混凝土的水胶比(W/C+Si)降至0.13-0.18,水泥颗粒之间被硅粉填充密实,混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3-5倍。

(2)增加混凝土致密度

混凝土中掺入微硅粉增加了起反应的硅含量,在电镜下观察,掺硅混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外,微硅粉颗粒很细小,均匀地填充了混凝土微孔。国外用水泥注入法测定,无论哪种养护条件,掺微硅粉的混凝土水泥石微孔容积均明显减少。

(3)改善混凝土离析和泌水性能

浇灌混凝土之后,往往产生水从混凝土中分离出来的现象,即在表层形成水膜,也称之为浮浆,使上层混凝土分布不均匀,影响建筑质量。国外研究证明,微硅粉掺入量即取代率Si/(Si+C)愈多,混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达15%时,混凝土坍落即使达15-20cm,也几乎不产生离析和泌水;当取代率达20-30%时,将该混凝土直接放入自来水中也不宜产生离析。由于微硅粉对混凝土离析和泌水性能的改善,使掺微硅粉混凝土可以用作海港、隧道等水下工程。

(4)提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性和比电阻。

(5)增加强度:当掺量为5-10%时。混凝土强度可提高10%-30%,抗折强度提高10%以上。

参考资料:金元素在线分析仪