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硅粉的收集、作用机理及应用

来源:微硅粉厂家-微硅粉价格     点击数:791    日期:2019-07-12

一、硅粉的成份及收集

铁合金厂生产过程中,工业硅及硅铁在高温熔炼过程中会排出大量带有粉尘的高温废气。这种废气直接排入大气会造成严重的环境污染,而废气中粉尘主要的含量是SiO2粉尘,它是高温气化SiO2冷凝形成的细小球形颗粒,几乎在重量上占90%左右。而这种硅粉又是重要的原材料,它可以广泛地应用于建筑工程、水利工程、耐火材料等领域,市场前景极其广阔。因此,对废气处理,收集硅粉,是既有利于环保又具有很高经济价值的一举两得的好事。

通过铁合金厂收集到的硅粉,一般还需经过提纯、加密,***终成为商品硅粉,商品硅粉在工程上又称为硅灰、硅微粉、微硅粉。它的主要成份是SiO2,其次还有少量的Al2O3、CaO、K2O、Fe2O3、MgO等物质。下面就是我公司硅粉的成份。[1]

试验项目 Sio2 Al2o3 Cao K2o Fe2o3 Mgo H2o Na2o 烧失量指标(%) 90.36 0.11 0.25 2.0 0.36 1.09 1.21 0.30 4.14国家对硅粉的品质有相应的国家标准要求。在化学性能上主要要求SiO2含量≥85%,烧失量≤6%,含水率≤3%。在物理性能上主要要求比表面积≥15000m2/kg。在胶砂性能上要求,火山灰活性指数≥85-90%[2][3]。

二、硅粉在混凝土中的作用机理

生产的硅粉平均粒径度为0.1um,仅为水泥平均粒径的几百分之一,掺入水泥混凝土后能很好地填充于水泥颗粒空隙之中,使浆体更致密。硅粉还具有火山灰反应,即硅粉接触拌合水后,首先形成富硅的凝胶,并吸收水分,凝胶在尚未水化的水泥颗粒间聚集,逐渐包裹水泥颗粒,水化产物Ca(OH)2与上述硅凝胶的表面反应生成C-S-H凝胶,该水化物凝胶强度高于Ca(OH)2晶体。C-S-H凝胶的产生多处于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙中,大大提高了混凝土的结构密度。因此具有优异的火山灰效应和微粒效应,能改善新拌混凝土的泌水和粘聚性。主要作用表现为:①增加强度:用硅粉代替部分水泥加到混凝土中,增加了密度和凝聚力,使混凝土抗压抗折强度大大增强,掺入5%~10%的硅粉,抗压强度可提高10%~30%,抗折强度提高10%以上。②增加致密度:硅粉可均匀地充填于水泥颗粒空隙之中,使混凝土更加致密,克服了混凝土常见的空隙弊病,对渗水性、碳化深度进行测试,结果表明,抗渗性可提高5~18倍,抗碳化能力提高4倍以上[4]③抗冻性:测试表明硅粉混凝土在经过300~500次快速冻融循环,相对动弹性模量降低1%-2%,而普通混凝土仅通过25~50次循环,相对动弹性模量降低36%~73%。[4]④早强性:硅粉加入混凝土后,与游离的Ca(OH)2结合,从而降低Ca+2和OH-的浓度,使诱导期缩短,促进C2S水化,表现了硅粉使混凝土早强的特性,有资料介绍,硅粉能将混凝土18小时强度可提高30%。⑤抗冲磨、抗空蚀性:我国水工建筑物60%以上受不同程度的冲磨、空蚀破坏。经测试表明,硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力高0.5~2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍[4]。

三、硅粉混凝土的应用

在混凝土中加入硅粉及缓凝减水剂等,其性能得以改善,因此被广泛使用,目前主要应用于:①水利工程:硅粉混凝土有良好的防水、抗渗、耐冲磨和抗空蚀性。广泛用于修建电站、水坝、河道等,目前硅粉在二滩电站、紫坪铺水利枢纽、黄河小浪底水利枢纽工程中大量使用,取得了很好效果。②建筑工程:混凝土中加入硅粉后具有早强性、高强性,大量实用于厂房建设、高层建筑,如辽宁鞍山国际大酒店C50砼、北京市财税大楼C110砼等,既可缩短工期,又可经济地增加强度。③公路建设:充分利用硅粉混凝土的高强、耐磨和早强性能,可以修建高等级公路、机场跑道、路面的抢修、公路隧道等,仪征化纤公司用硅粉混凝土修筑公路,24小时后抗压即达25Mpa以上,超过设计要求的C20,28天达50Mpa以上,超过要求的C40,抗磨能力提高一倍,半天形成通车能力。④港口、桥梁、盐水工程:混凝土中掺入硅粉大大增加致密度,同时硅粉混凝土具有很高的电阻率,不易形成锈蚀大电池,遏制了锈蚀的扩展。香港青马大桥、江苏连云港木材码头、重庆大佛寺长江大桥就是成功应用范例。⑤喷射混凝土:硅粉加入喷射混凝土中能显著改善塑性混凝土的粘附性和凝聚性,大幅度降底回弹量,增大喷射混凝土一次成型厚度。在欧美,75%的喷射混凝土中掺加了硅粉,而在挪威和瑞典,硅粉则是喷射混凝土必备材料。

四、硅粉在耐火材料上的作用

硅粉作为一种新原料,在耐火行业普遍使用,它对不定形耐火材料的改善有重要作用,表现为:①传统耐火材料中有众多孔隙,硅粉充填于孔隙中,提高了体积密度和降低气孔率,强度可以明显增强。②硅粉有很强的活性,在水中能形成胶体粒子,加入适量的分散剂,可增强其流动性,从而改善浇注料的性能。③硅粉在水中易形成-Si-OH基,具有较强的亲水性和活性,能增强耐火材料的凝聚,同时对高温性能有较大的改善,并可延长耐火制品的使用寿命。

硅粉在耐火行业得到广泛应用。实际应用在以下几方面:①代替纯铝氧化泥作耐火材料。②作添加剂生产不定形和定形耐火制品,使其强度、高温性能大大地改善。③作盛钢桶整体的浇注结合促凝剂。④作其他耐火制品的粘聚剂、结合剂、促凝剂、添加剂。

五、硅粉用于其他用途

1)水泥工业:在水泥中添加硅粉后,性能得到改善,质量、标号都大大提高。

2)橡胶工业:橡胶加一定量硅粉后,其延伸率、抗撕裂性和抗老化度有很大提高,这种橡胶还具有良好的介电性,吸水能力低。

3)作防结块剂:代替云母或硅藻土作防止肥料颗粒结块的原料。

4)作球团粘合剂:硅粉的表面积大,吸附性强,在国外作球团矿的粘合剂取得显著效果。

5)在水玻璃行业:可代替石英矿,生产出模数为4的水玻璃。

6)在油田井下固井的使用:吉林油田、辽河油田、克拉玛依油田等,都大量使用硅粉,并有很好的使用效果。

7)在绝缘材料、防水材料、油漆、涂料、印刷工业等都得到应用。

由于硅粉具有高细度、高活性、高纯度等优良特性,在很多领域被逐步地认识使用,作为一种新产品有广阔的发展和应用前景。

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