一、 微硅粉
工业硅及硅铁在高温熔炼的过程中,随废气逸出的粉尘称为硅灰或微硅粉。烟气中SiO2的含量约占烟尘总量的90%,其中所含游离态SiO2约为10%。比表面积20000-280000cm2/g;比重为2.1-3.0克/cm3;堆比重为200-250Kg/m3;颜色为灰白色,白度40-50,与水泥混合后呈灰黑色,拌成混凝土后呈青灰色;颗粒度非常小,平均粒径为0.1-0.15微米,最小粒径约0.01微米,故有微硅粉之称。
二、 物理化学特性
1、化学成分
指标 | MS85 | MS90 |
SiO2 | ≥85% | ≥90% |
Al2O3 | ≤1.0% | ≤1.0% |
Fe2O3 | ≤1.0% | ≤1.0% |
CaO | ≤2.72% | ≤2.72% |
MgO | ≤2.72% | ≤2.72% |
烧失量 | ≤6.0% | ≤3.0% |
含水量 | ≤3.0% | ≤3.0% |
2、细度
微硅粉的颗粒极其细微。一般来说,细度小于1µm的占80%以上。微硅粉与其它粉状物质相比,其比表面积可达20000-280000cm2/g,比粉煤灰大50倍左右,比水泥约大50-100倍。微硅粉所具有的超微特性,在改善和提高材料的性能方面有着极为重要的作用。
3、颗粒形状
微硅粉在冷凝时受表面张力的作用,形成大小不一的圆球状,且表面较为光滑,有些可能是两个或多个圆球粒粘凝在一起的。掺有微硅粉的物料,这种微小光滑的球状体可以起到润滑使用,减少物料颗粒之间的摩擦力,从而改善了物料的可加工性能,可以相应降低用水量,提高材料的性能。
4、矿相结构
冷凝形成微硅粉的过程极为迅速,所以Sio2还来不及形成晶体,其矿物属于无定矿物。它是一种具有很大表面活性的火山灰物质,是一种优质的水泥、混凝土掺合料和低水泥浇注料的添加剂。
5、其它性能
①耐火度(Sio2>90%时)1630℃
②比重 2.1-3.0g/cm3
③堆比重 200-250kg/ m3
④比电阻(常温下) 2.4×1014Ω.cm
- 微硅粉的应用
国外很多国家的铁合金厂收回的部分微硅粉都有作为水泥原料的报导。其应用方法如下:
①用于水泥料配料 国外专利指出,在生产波特兰水泥的原料中配入18-25%的微硅粉,可提高水泥窑的产量和水泥质量,窑的能力提高10-20%;水泥养生28天后,强度由47Pa提高到54-56Mpa。
②生产混合水泥 国外有水泥公司将制成球状的微硅粉与熟料一起研磨生产含微硅粉约6%的混合水泥,应用效果甚好。加拿大已制订了混合水泥的规范,混合水泥要求微硅粉掺入量在10%以内,微硅粉的SiO2 含量大于85%,烧失量<6%。
③生产超密水泥 这种水泥主要由微硅粉,特殊外加剂加水泥熟料等配制而成。用它能制成致密度极高的混凝土,其强度比普通混凝土增强2-3倍,有良好的耐腐蚀性、绝缘性、耐磨性、抗渗性、抗冻性及对氯离子的阻挡性能等。国外已将这种水泥用于防腐、耐磨食品工厂和重型机械厂的地面及要求绝缘和阻挡氯离子的防蚀层、水工混凝土工程等,还可以代替部分金属制品。
2、用于砂浆和混凝土
在建筑、建材作业中应用微硅粉是当前的主要利用途径。
微硅粉混凝土的性能特点:
①粘性大,在混凝土的运输和施工过程中不易离析分层,与岩石、老混凝土、砖等材料粘结性好,用于喷射混凝土工程回弹量小。含微硅粉量达20-30%时,粘稠性好,可用于水下工程施工。
②泌水性小,微硅粉混凝土在浇灌振实后,表面不泌水,不易产生沉缩裂缝,混凝土表面较为光滑,对微硅粉混凝土要早期养护。
硬化后混凝土的性能特点:
⑴力学强度高 在试验室配制抗压强度为100-150Mpa的微硅粉混凝土已非难事。国外配制了抗压强度达到225-255Mpa的混凝土。其它力学性能如抗折强度、抗拉强度也都有很大提高。
⑵物理化学性能改善 由于微硅粉混凝土密实度提高,气孔率减少,微气孔较多,水泥石中Ca(OH)2减少或不存在,提高了混凝土抵御外界质的渗透、侵蚀等能力。密实的微硅粉混凝土可降低碳酸化速率,又有较大的电阻率,所以能够保护钢筋和埋设件。微硅粉可以和混凝土中存在的K2O和Na2O碱性物质相结合,从而消除或减少了碱和骨料反应。避免了工程的破坏。此外,它还有较好的抗冻、防油、耐酸等性能。
目前,微硅粉混凝土已应用在下述地方:
⑴建造高层大厦
⑵用于抗冲刷磨损、抗渗漏工程处 1986年我国已将微硅粉砂浆应用于葛洲坝水闸的修补和2000-3000m3蓄水池的防渗。
⑶用于高强度抗渗工程处 我国上海用高强度预制件建造上海黄埔江越江隧道工程。
⑷用于抗硫酸盐、氯酸盐、钢筋防锈和提高耐久性工程处 1976-1978年瑞典建造了受海浪冲击的码头工程;我国在沿海建造了水下采油平台。
⑸用于抗磨、抗冻、防腐等工程。
3、用作低水泥浇注料
低水泥浇注料是七十年代发展起来的一种新型高性能的耐火浇注料,首先由法国研制成功。它广泛用于各种工业高温窑炉,有很好的技术经济效果。
低水泥浇注料和普通浇注料都使用铝酸钙水泥。,但前着配入微硅粉和高效减水剂后,其水泥用量公4-8%,加水量仅5-8%,比后者水泥用量15-20%、加水量10-15%有大幅度减少。低水泥浇注料不仅能节约昂贵的铝酸盐水泥50-70%,而且性能还得到提高。
根据现有资料报导,低水泥浇注料在国外应用十分广泛,已应用在焦炉、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、有色冶金、石油和化工、水泥、玻璃陶瓷及发电等工业中。
4、其它用途
⑴生产水玻璃 国内一些厂家已将微硅粉应用于水玻璃生产。用微硅粉可在简化工艺的情况下,生产出模数大于4的水玻璃。模数4以上的水玻璃为中性,可广泛用于高温喷涂、铸钢等方面。
⑵用作有机化合物的填充料 微硅粉含有与白炭黑相近的Sio2含量,二者并有相近似的其它物理性能,因而微硅粉可以用作橡胶、树脂和其它有机化合物的填充材料。
⑷用于农肥和改良土壤品种 微硅粉与氢氧化钾或碳酸钾混合加热可制成缓农肥硅酸钾,它不易挥发流失,能保护土壤,促进作物根部发育,抑制病虫害。微硅粉还可用作化肥防结块剂,挪威、法国和意大利采用这种方法防止肥料颗粒结块效果很好。