一、微硅粉的成份及收集
鐵合金廠生產(chǎn)過程中，工業(yè)硅及硅鐵在高溫熔煉過程中會排出大量帶有粉塵的高溫廢氣。這種廢氣直接排入大氣會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而廢氣中粉塵主要的含量是SiO2粉塵，它是高溫氣化SiO2冷凝形成的細(xì)小球形顆粒，幾乎在重量上占90％左右。而這種微硅粉又是重要的原材料，它可以廣泛地應(yīng)用于建筑工程、水利工程、耐火材料等領(lǐng)域，市場前景極其廣闊。因此，對廢氣處理,收集微硅粉,是既有利于環(huán)保又具有很高經(jīng)濟(jì)價值的一舉兩得的好事。
通過鐵合金廠收集到的微硅粉，一般還需經(jīng)過提純、加密,***終成為商品微硅粉，商品微硅粉在工程上又稱為硅灰、硅微粉、微微硅粉。它的主要成份是SiO2，其次還有少量的Al2O3、CaO、K2O、Fe2O3、MgO等物質(zhì)。下面就是我公司微硅粉的成份。[1]
試驗(yàn)項(xiàng)目 Sio2 Al2o3 Cao K2o Fe2o3 Mgo H2o Na2o 燒失量指標(biāo)(%) 90.36 0.11 0.25 2.0 0.36 1.09 1.21 0.30 4.14國家對微硅粉的品質(zhì)有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。在化學(xué)性能上主要要求SiO2含量≥85％，燒失量≤6％，含水率≤3%。在物理性能上主要要求比表面積≥15000m2/kg。在膠砂性能上要求，火山灰活性指數(shù)≥85-90％[2][3]。
二、微硅粉在混凝土中的作用機(jī)理
生產(chǎn)的微硅粉平均粒徑度為0.1um，僅為水泥平均粒徑的幾百分之一，摻入水泥混凝土后能很好地填充于水泥顆?？障吨?，使?jié){體更致密。微硅粉還具有火山灰反應(yīng)，即微硅粉接觸拌合水后，首先形成富硅的凝膠，并吸收水分，凝膠在尚未水化的水泥顆粒間聚集，逐漸包裹水泥顆粒，水化產(chǎn)物Ca(OH)2與上述硅凝膠的表面反應(yīng)生成C－S－H凝膠，該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca(OH)2晶體。C－S－H凝膠的產(chǎn)生多處于水泥水化的C－S－H凝膠孔隙中，大大提高了混凝土的結(jié)構(gòu)密度。因此具有優(yōu)異的火山灰效應(yīng)和微粒效應(yīng)，能改善新拌混凝土的泌水和粘聚性。主要作用表現(xiàn)為：①增加強(qiáng)度：用微硅粉代替部分水泥加到混凝土中，增加了密度和凝聚力，使混凝土抗壓抗折強(qiáng)度大大增強(qiáng)，摻入5％～10％的微硅粉，抗壓強(qiáng)度可提高10%～30%，抗折強(qiáng)度提高10％以上。②增加致密度：微硅粉可均勻地充填于水泥顆?？障吨校够炷粮又旅?，克服了混凝土常見的空隙弊病，對滲水性、碳化深度進(jìn)行測試，結(jié)果表明，抗?jié)B性可提高5～18倍，抗碳化能力提高4倍以上[4]③抗凍性：測試表明微硅粉混凝土在經(jīng)過300～500次快速凍融循環(huán)，相對動彈性模量降低1％－2％，而普通混凝土僅通過25～50次循環(huán)，相對動彈性模量降低36％～73％。[4]④早強(qiáng)性：微硅粉加入混凝土后，與游離的Ca(OH)2結(jié)合，從而降低Ca+2和OH－的濃度，使誘導(dǎo)期縮短，促進(jìn)C2S水化，表現(xiàn)了微硅粉使混凝土早強(qiáng)的特性，有資料介紹，微硅粉能將混凝土18小時強(qiáng)度可提高30％。⑤抗沖磨、抗空蝕性：我國水工建筑物60％以上受不同程度的沖磨、空蝕破壞。經(jīng)測試表明，微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力高0.5～2.5倍，抗空蝕能力提高3～16倍[4]。
三、微硅粉混凝土的應(yīng)用
在混凝土中加入微硅粉及緩凝減水劑等，其性能得以改善，因此被廣泛使用，目前主要應(yīng)用于：①水利工程：微硅粉混凝土有良好的防水、抗?jié)B、耐沖磨和抗空蝕性。廣泛用于修建電站、水壩、河道等，目前微硅粉在二灘電站、紫坪鋪水利樞紐、黃河小浪底水利樞紐工程中大量使用，取得了很好效果。②建筑工程：混凝土中加入微硅粉后具有早強(qiáng)性、高強(qiáng)性，大量實(shí)用于廠房建設(shè)、高層建筑，如遼寧鞍山國際大酒店C50砼、北京市財(cái)稅大樓C110砼等，既可縮短工期，又可經(jīng)濟(jì)地增加強(qiáng)度。③公路建設(shè)：充分利用微硅粉混凝土的高強(qiáng)、耐磨和早強(qiáng)性能，可以修建高等級公路、機(jī)場跑道、路面的搶修、公路隧道等，儀征化纖公司用微硅粉混凝土修筑公路，24小時后抗壓即達(dá)25Mpa以上，超過設(shè)計(jì)要求的C20，28天達(dá)50Mpa以上，超過要求的C40，抗磨能力提高一倍，半天形成通車能力。④港口、橋梁、鹽水工程：混凝土中摻入微硅粉大大增加致密度，同時微硅粉混凝土具有很高的電阻率，不易形成銹蝕大電池，遏制了銹蝕的擴(kuò)展。香港青馬大橋、江蘇連云港木材碼頭、重慶大佛寺長江大橋就是成功應(yīng)用范例。⑤噴射混凝土：微硅粉加入噴射混凝土中能顯著改善塑性混凝土的粘附性和凝聚性，大幅度降底回彈量，增大噴射混凝土一次成型厚度。在歐美，75％的噴射混凝土中摻加了微硅粉，而在挪威和瑞典，微硅粉則是噴射混凝土必備材料。
四、微硅粉在耐火材料上的作用
微硅粉作為一種新原料，在耐火行業(yè)普遍使用，它對不定形耐火材料的改善有重要作用，表現(xiàn)為：①傳統(tǒng)耐火材料中有眾多孔隙，微硅粉充填于孔隙中，提高了體積密度和降低氣孔率，強(qiáng)度可以明顯增強(qiáng)。②微硅粉有很強(qiáng)的活性，在水中能形成膠體粒子，加入適量的分散劑，可增強(qiáng)其流動性，從而改善澆注料的性能。③微硅粉在水中易形成－Si－OH基，具有較強(qiáng)的親水性和活性，能增強(qiáng)耐火材料的凝聚，同時對高溫性能有較大的改善，并可延長耐火制品的使用壽命。
微硅粉在耐火行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用在以下幾方面：①代替純鋁氧化泥作耐火材料。②作添加劑生產(chǎn)不定形和定形耐火制品，使其強(qiáng)度、高溫性能大大地改善。③作盛鋼桶整體的澆注結(jié)合促凝劑。④作其他耐火制品的粘聚劑、結(jié)合劑、促凝劑、添加劑。
五、微硅粉用于其他用途
1)水泥工業(yè)：在水泥中添加微硅粉后，性能得到改善，質(zhì)量、標(biāo)號都大大提高。
2)橡膠工業(yè)：橡膠加一定量微硅粉后，其延伸率、抗撕裂性和抗老化度有很大提高，這種橡膠還具有良好的介電性，吸水能力低。
3)作防結(jié)塊劑：代替云母或硅藻土作防止肥料顆粒結(jié)塊的原料。
4)作球團(tuán)粘合劑：微硅粉的表面積大，吸附性強(qiáng)，在國外作球團(tuán)礦的粘合劑取得顯著效果。
5)在水玻璃行業(yè)：可代替石英礦，生產(chǎn)出模數(shù)為4的水玻璃。
6)在油田井下固井的使用：吉林油田、遼河油田、克拉瑪依油田等，都大量使用微硅粉，并有很好的使用效果。
7)在絕緣材料、防水材料、油漆、涂料、印刷工業(yè)等都得到應(yīng)用。
由于微硅粉具有高細(xì)度、高活性、高純度等優(yōu)良特性，在很多領(lǐng)域被逐步地認(rèn)識使用，作為一種新產(chǎn)品有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
