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矽粉
來源:內蒙古AG手机版新能源材料有限公司|微矽粉|矽灰石|矽灰粉|微矽粉價格|微矽粉廠家|矽粉|www.cncomate.com.cn, | 發布時間:2012-2-4 | 瀏覽次數:
 

簡介  

 

  矽粉的研究始於斯堪的納維亞國家,盡管20世紀50年代人們對矽粉作用就有所認識和初步的研究,但應用於實際工程中是從70年代開始的,首先是挪威和瑞典等國家在港口碼頭、北海油田及地下礦井中部分采用了矽粉混凝土,1982 年,挪威在伏諾維斯壩上正式采用了矽粉混凝土築壩, 20世紀80 年代初加拿大在魁北克建立了矽粉混凝土,並對大體積矽粉混凝土進行試驗研究,拌製高標號混凝土1 萬立方米,1983年美國用矽粉混凝土修補了奧裏夫尼河上的卡查壩消力池,效果良好。世界上其它國家也都加緊研究和應用。而我國對矽粉的研究曆史不長,僅僅10多年時間,1985年水電部東勘院科研所和水電部第十工程局首次在四川漁子溪二級電站中試用了矽粉混凝土,在廠房混凝土中摻矽粉3 %~7 %,以提高早期強度,加快模板周轉,達到預期效果,另外,在引水隧洞噴射混凝土中,摻矽粉715 %,以減少混凝土的回彈量,南科院在大夥房水庫工程、龍羊峽泄水建築物和葛洲壩泄水閘修補等工程中都采用了矽粉混凝土,效果較好,水科院對矽粉混凝土的耐久性能及矽粉水泥水藻灌漿材料進行了一些研究,並在二灘水電站基礎固結灌漿中,潘家大壩溢流麵修複工程、安康及四川秋達電站導流泄洪洞修補等工程中使用了矽粉混凝土,矽粉水泥灌漿。所有這些,說明矽粉混凝土作為一種高性能混凝土在工程中的應用日顯重要,所以對其性能特別是其強度與耐久性的研究也倍受關注。

 

編輯本段配合比

  對於矽粉混凝土的配合比設計,主要是根據設計要求, 確定矽粉的摻入方法,矽粉的最佳摻量,減水劑的最優摻量及砂石料調整,而其它則按普通混凝土設計方法進行。

 

  a) 矽粉的摻入方法:矽粉在混凝土中一般有兩種方法: 一是內摻,二是外摻,都要與減水劑配合使用。內摻法往往用矽粉代替水泥,又分等量代替和部分等量代替兩種,等量代替為矽粉摻量代替相等的水泥,部分代替為1 kg 矽粉代替1~3 kg 水泥,作為研究一般摻量為5 %~30 % ,水灰比一般保持不變:而外摻法指的是矽粉像外加劑那樣摻在混凝土中,而水泥用量不減少,摻量一般為5 %~10 % ,一般外摻法而得的混凝土的力學性能要高得多,但增加了混凝土中膠凝材料用量。

 

  b) 矽粉的最佳摻量:矽粉在混凝土中摻量太少,對混凝土性能改善不大,但是摻量太多,則混凝土太粘,不易施工,且幹縮變形大,抗凍性差,因此,摻矽粉時,應找出最優摻量才能獲得最佳結果。一般情況下,摻量在10%以內效果較為滿意。矽粉的合適摻量一般根據所用矽粉,水泥種類和骨料性質,選擇幾個矽粉摻量,如3、5、7、10%等,成型混凝土試件,繪製R-SF(強度-矽粉摻量)曲線確定。值得注意的是矽粉價格較高,在確定矽粉的最佳摻量時,也要考慮技術經濟指標。[1]

 

  c) 減水劑的最佳摻量:在混凝土中使用矽粉,如不摻減水劑,想保持相同的流動度,則必然要增加用水量、水灰比增加,摻矽粉的混凝土強度也不上去,這也是過去矽粉在混凝土中未推廣使用的原因。矽粉與減水劑聯合使用摻用矽粉水灰比不變,即用水量不增加,也能達到與未摻矽粉的混凝土具有相同的流動度且矽粉混凝土強度等性能得到大幅度提高,一般國內較多采用萘係高效減水劑,如建1、H、DH3、FDN、NF、N2B 等,其摻量一般為膠材用量的1 %以內,有時為了減小水灰比,拌製超高強混凝土,減水劑摻量達2 %~ 3 %。

 

  d) 砂石料用量調整:內摻矽粉一般對砂石用量不必調整。外摻矽粉要扣掉與矽粉體積相等的砂石體積。

 

編輯本段矽粉對高性能混凝土強度的影響

  盡管應用純水泥可以製成抗壓強度高達100 MPa 的HPC ,但當使用矽粉時將容易得多。而對於製備強度超過100 MPa 的混凝土,矽粉的使用幾乎不可缺少。矽粉在混凝土中同時起填充材料和火山灰材料使用。使用矽粉後,大大降低了水化漿體中的孔隙尺寸,改善了孔隙尺寸分布,於是使強度提高,滲透性降低。例如,研究結果表明(CEB2FIP1988) , 為獲得70 MPa 的混凝土強度,應用純水泥需要水膠比0.35 , 而當加8 %的矽粉時,水膠比可以為0.50。由於矽粉顆粒非常細,它們可以在很早的幾個小時內發生火山灰反應。根據Carette 和Malhotra 1992) 的報導,矽粉對混凝土強度的貢獻主要在28d 之前。所以,就長期強度增長方麵,一般認為矽粉混凝土不如純水泥混凝土或粉煤灰混凝土。Almad (1994) 引用的矽粉對NSC 強度發展的試驗結果表明,矽粉摻量增加使得早期相對強度發展降低,Sandvik 1992 在65 MPa 的混凝土中也發現了這種現象。

 

  然而,盡管在相同的水膠比下矽粉混凝土的早期相對強度發展比純水泥混凝土的慢,由於加入矽粉使得強度大大提高,矽粉混凝土的絕對強度則比純水泥混凝土的高。另一方麵,經驗表明,HPC 的早期強度發展比NSC 的快,雖然HPC的凝結時間可能稍有推遲,其凝結之後的水化作用會由於高效減水劑和矽粉大大加快。其結果通常是凝結之後強度發展非常快。

 

  對於某些空氣中幹燥或養護的很低水膠比的矽粉混凝土試件,有抗壓強度倒縮的報導(De Larrard 和Aiticin 1993) 。這種強度降低通常發生在90 d 齡期之後,一般認為是由內部自幹燥及幹燥裂縫引起的。然而,許多其他研究人員的試驗室及現場研究表明,HPC 的後期強度沒有降低。例如,從6 種不同的HPC 中取得的3 個月至3 年齡期的所有鑽芯試樣試驗結果表明,其強度在不斷增長。當然,與NSC 比較, HPC 的長期強度增長潛力較小。

 

編輯本段矽粉對高性能混凝土的耐久性的影響

  混凝土的耐久性包括了混凝土的抗凍性、抗滲性、抗化學侵蝕性,抗鋼筋侵蝕能力和抗衝磨性能,在此僅談談它對混凝土的抗凍性、抗滲性及抗化學侵蝕性的影響。

 

  a) 抗凍性:當矽粉摻量少時,矽粉混凝土的抗凍性與普通混凝土基本相同,當矽粉摻量超過15 %時,它的抗凍性較差。通過大量的試驗,這種觀點基本上被證實了,主要原因是當矽粉超過15 %時,混凝土膨脹量增大,相對動彈性模數降低,抗壓強度急劇下降,從混凝土內部方麵特征看,比表麵積小,間距係數大。

 

  b) 抗滲性:由於矽粉顆粒小,比水泥顆粒小20~100 倍, 可以充填到水泥顆粒中間的空隙中,使混凝土密實,同時矽粉的二次水化作用,新的生成物堵塞混凝土中滲透通道,故矽粉混凝土的抗滲能力很強,混凝土的滲透性隨水膠比的增加而增大,這是因為水灰比混凝土的密實性相對差些。

 

  c) 抗化學侵蝕性:在混凝土中摻入矽粉,能減少Ca (OH) 2 含量,增加混凝土密實性,有效提高弱酸腐蝕能力,但在強酸或高深度的弱酸中不行,因混凝土中的CSH 在酸中分解,另外,它還能抗鹽類腐蝕,尤其是對氯鹽及硫酸鹽類,它之所以能抗酸鹽侵蝕,原因是矽粉混凝土較密實,孔結構得到改善, 從而減少了有害離子傳遞速度及減少了可溶性的Ca (OH) 2 和鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4 ·32H2 ) 的生成,而增加了水化矽酸鈣晶體的結果。

 

編輯本段細度規格

  國內、國際市場上所需矽粉的細度規格如下:

 

  規格(2mm-10mm) 篩餘量(重量)

 

  500um-180um(30目-80目) +500um≤3% -180um≤10%

 

  425um-150um(40目-100目) +425um≤5% -150um≤15%

 

  250um-140um(60目-110目) +250um≤3% -140um≤10%

 

  125um-74um(120目-200目) +125um≤3% -74um≤10%

 

  -74um(-200目) +74um≤5%

 

  -45um(325目) +45um≤5%

 

  5um-1um(2500目-12500目) +5um≤5%

 

  由於金屬矽是一種質硬易碎的物料,在粉磨過程中篩餘物不能有效的控製,過粉磨現象嚴重,造成產品浪費大,生產成本高,產品粒徑不達標,致使產品沒有競爭力。[2]

 

編輯本段生產工藝

  以矽塊為原料製取矽粉的方法很多。其中效果較好、應用較多的是雷蒙法,對輥法、盤磨法和衝旋法。所用設備相應是雷蒙法、對輥機、盤磨機(也稱立磨)和衝旋法。就製粉原理看,前三種是擠壓粉碎,後一種是衝擊粉碎,就其結構看,相異很大,各有特色,各有優缺點。[2]

 

編輯本段微矽粉與矽微粉兩種產品辨析

  目前國內大部分生產矽微粉與微矽粉的廠商對二者的概念混為一談,僅從字麵意思上理解,把二者看做是一種產品。事實上,矽微粉與微矽粉有著很大的差別,正是由於二者概念的不清楚,給中國的矽微粉與微矽粉市場造成了混亂,導致很多貿易洽談失誤,微矽粉市場價格遠低於國際市場,也給中國矽微粉與微矽粉市場的國際聲譽帶來了較大負麵影響。 隨著國外對矽微粉與微矽粉認識的的不斷深入,矽微粉與微矽粉得到了廣泛的使用,其商業優勢和廣泛的市場空間逐漸突顯了出來。為了區分二者之間的關係,澄清市場的混亂狀態,減少企業的損失,筆者將從外觀、性能、生產流程、用途、指標、市場現狀等各方麵對這兩種產品做具體的分析。

一.矽微粉與微矽粉市場現狀

  當前來說,世界上隻有中國、美國、德國等少數國家具備矽微粉生產能力,中國矽微粉的市場主要還是在國內,集中在安徽鳳陽,浙江湖州,江蘇連雲港等地,出口量相對來說比較小,多出口韓國和日本,國內生產矽微粉的較大企業有安徽伊納高新技術有限公司和東海矽微粉廠,每月產量都在1000噸以上。太陽能產業的加速又促使矽微粉的市場需求迅猛增長,矽微粉呈現出供不應求的局麵。據有關資料顯示,國內生產太陽能光電轉換器用矽微粉的廠家達170多家,其中上海占40家左右,因此,矽微粉在國內有很大的市場需求和潛力。 微矽粉的市場多集中在國外,國外對微矽粉的研究已經有幾十年了,對微矽粉研究比較係統,不少國家成立了相應的研究機構,建立了相應的生產廠,美國1983年在修補Kinzua壩消力池一項工程中使用微矽粉混凝土就節省了幾千萬美元。 而微矽粉在中國還屬於一中粗放型的工業副產品,大多數工業矽生產每3噸工業矽可回收1噸位微矽粉。以前大部分企業對微矽粉的回收都不夠重視,一些規模較大的企業回收回來的微矽粉,僅僅是堆放在一邊,沒有發現其中的價值和效益,而且這些回收回來的微矽粉矽含量大多數都不達標,國內的企業受其質量的影響,大都不敢輕易購買這些產品,中國的微矽粉市場還呈現一種無序的狀態,市場還有待於進一步的開發。國外在微矽粉的使用中已經獲取了巨大的經濟利益。如挪威的埃肯每年都會從中國以低價收購大量的微矽粉,西北鐵合金等國內大部分鐵合金廠家的微矽粉每年都被埃肯公司收購,在國內進行加工後高價賣到國內的建築、水泥、化肥等領域,其中利潤不菲,埃肯公司年銷售微矽粉達25萬噸,稱得上是微矽粉行業的絕對領先者。而國內專門做微矽粉的企業甚少,產量較大的還是西北地區的幾家大的鐵合金企業,環保設備達標,回收回來的微矽粉矽含量比較高,而上海埃凱矽粉有限公司是一家的微矽粉是目前國內自己的品牌,已經在行業中有了一定的影響。 國內微矽粉的市場還沒有充分開發,所以說還有很大的市場空間。但是微矽粉的資源也是有限的,隨著國家對環保力度的加強,在強行規定矽鐵合金和工業矽生產廠家安裝環保除塵設備的同時出現抑製高耗能產業過度發展的政策,微矽粉的資源會越來越豐富。因此,各商家在麵對相關優惠政策的取消的同時,應該主動尋找因回收煙塵而帶來的微矽粉市場收益。如今影響微矽粉價格的主要原因還是集中在回收設備的成本,電力耗損,以及其物理特性所帶來的包裝選擇,是否加密及運輸成本。微矽粉的深層次的研究、開發與利用關乎中國工業煙塵回收環保產業發展的未來。 總之,在加強微矽粉再利用的認識同時,各商家也應該更主動地尋找商機,增強整個微矽粉市場地活力使其增溫。

二.矽微粉與微矽粉的生產流程上的差異

  矽微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻後的非晶態SiO2)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。 微矽粉也叫矽灰或稱凝聚矽灰,也有人叫矽粉。是鐵合金在冶煉矽鐵和工業矽(金屬矽)時,礦熱電爐內產生出大量揮發性很強的SiO2和Si氣體,氣體排放後與空氣迅速氧化冷凝沉澱而成。它是大工業冶煉中的副產物,整個過程需要用除塵環保設備進行回收,因為質量比較輕,還需要用加密設備進行加密。 在實際的交易過程中,許多廠商都把矽微粉當做微矽粉,但是由於二者有著本質的區別,所以在交易過程中往往會產生偏差,使得廠家提供的產品指標和需求方的指標參數存在很大差異。

三.矽微粉與微矽粉外觀上的差異

  從外觀上來說矽微粉與微矽粉基本也是比較容易辨別的,矽微粉其質純、色白、顆粒均衡,是一種無毒、無味、無汙染的無機非金屬材料;根據矽石原料、還原劑或爐況的不同,絕大多數微矽粉呈灰色或深灰色 。在形成過程中, 因相變的過程中受表麵張力的作用,形成了非結晶相無定形圓球狀顆粒,且表麵較為光滑,有些則是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。白色微矽粉較為罕見,過去一直沒有合適的市場定位,上海天愷特種材料公司曾經推出白色微矽粉,成功應用於複合化肥、農藥(作為吸附劑,或者生產矽肥)、塗料、油漆(作為增稠劑、抗沉劑)、橡膠(作為補強劑)、塑料(作為填充劑)、特種陶瓷,可替代白炭黑,但是數量是比較有限的。

四.矽微粉與微矽粉性能和用途差異

  從矽微粉與微矽粉性能或作用上矽業在線是這麽劃分的:矽微粉概括的說具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能。根據其用途矽微粉分為以下幾類:普通矽微粉、電工級矽微粉、電子級矽微粉係列、熔融石英矽微粉、超細石英矽微粉、.納米矽微粉。

 

  各種矽微粉的具體用途如下: 1.通矽微粉,主要用途用於環氧樹脂澆注料、灌封料、電焊條保護層、金屬鑄造、陶瓷、矽橡膠、塗料及其它化工行業。 2.電工級矽微粉,主要用途用於普通電器件的絕緣澆注,高壓電器的絕緣澆注,APG工藝注射料,環氧灌封料,高檔陶瓷釉料等。 3.電子級矽微粉,主要用途主要用於集成電路、電子元件的塑封料和包裝料。 4.熔融石英微粉,熔融石英微粉(WG)所用原料是天然石英經經高溫熔煉,冷卻後的非晶態SiO2,經多道工藝加工而成的微粉。該產品純度高,具有熱膨脹係數小,內應力低,高耐濕性,低放射性等優良特性。用於大規模及超大規模集成電路用塑封料,環氧澆注料,灌封料,及其它化工領域。 5.超細石英微粉,主要用途 主要用於塗料,油漆,工程塑料,粘合劑,奎 橡膠,精密鑄造高級陶瓷。 6.納米SiOx,納米SiOx作為納米材料中的重要一員,主要應用於電子封裝材料、高分子複合材料、塑料、塗料、橡膠、顏料、陶瓷、膠粘劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領域,已經成為傳統產品的提檔升級換代的新型材料。

 

  而微矽粉的作用主要作用有如下幾個方麵: 1.用於砂漿與砼中:高層建築物、海港碼頭、水庫大壩、水利涵閘、鐵路公橋梁、地鐵、隧道、機場跑道、砼路麵以及煤礦巷道錨噴加固等。 2.材料工業中:高檔高性能低水泥耐火澆注料及預製件,使用壽命是普通澆注料的三倍,耐火度提高約100℃,高溫強度及抗熱震性能都明顯改善;已普遍應用於:焦爐、煉鐵、煉鋼、軋鋼、有色金屬、玻璃、陶瓷及發電等行業;大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、塗抹修補料等;自流型耐火澆注材料及幹濕法噴射施工應用;氧化物結合碳化矽製品(陶瓷窯窯具、隔焰板等);高溫型矽酸鈣輕質隔熱材料;電瓷窯用剛玉莫來石推板。;高溫耐磨材料及製品;剛玉及陶瓷製品;賽隆結合製品;目前除在澆注型耐火材料中普遍使用之外,在電熔和燒結型耐火材料亦獲得大量應用。 3.新型牆體材料、飾麵材料:1牆體保溫用聚合物砂漿、保溫砂漿、界 麵劑。 4.水泥基聚合物防水材料。 5.輕骨料保溫節能砼及製品。 6.內外牆建築用膩子粉加工。 7.其他用途: ① 矽酸鹽磚原料。② 生產水玻璃。③ 用做有機化合物的補強材料。因其成份與氣相法生產的白炭黑相近。可以用在橡膠、樹脂、塗料、油漆、不飽合聚酯等高分子材料中用作填充補強材料。④ 化肥行業中用作防結塊劑。

五.矽微粉與微矽粉指標的差異

  從指標上來說,二者有很多相同之處,也有很多不同之處。具體來說,矽微粉與微矽粉的化學成分基本上是相同的,主要成分都是二氧化矽,而且雜質裏都含有氧化鈉、氧化鈣,氧化鎂,氧化鐵,氧化鋁等。隻不過矽微粉的含矽量比較高,基本都在99%以上,而微矽粉的含矽量一般都在80-92%,94%以上都屬於很不常見的。

 

  從粒度上來說,矽微粉由天然石英加工而成的,粒度比較大,有200目,300目,400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、3000目、5000目等是一種粉狀態。而微矽粉的細度小於1μm的占80%以上,平均粒徑在 0.1-0.3μm ,是一種灰狀態。

 

  在實際的貿易中,矽微粉的價格與目數有關,目數越大價格越高,當前市場上矽微粉出廠價格200目500元/噸,325目600元/噸,400目750元/噸,500目950元/噸,600目1200元/噸,800目1500元/噸,1000目2200元/噸,1250目2600元/噸,3000目6200元/噸,4000目8400元/噸;微矽粉的價格與矽含量和水分、燒矢度有關,一般來說矽含量為85%的微矽粉出廠價格為1700元/噸左右,天津港FOB價格在180美元/左右。

 

  從市場方麵來說,微矽粉的潛在市場要比矽微粉要大,國內微矽粉的市場還有很大的開發空間。從以上AG手机版可以看出矽微粉與微矽粉有著本質的區別,性質不同決定著二者用途的不同,在以後的商業貿易中,還要分清二者的概念和區別,以提高貿易的成功率

 

 

   

中文名稱:
矽粉
英文名稱:
silica fume
定義:
從冶煉矽金屬的高爐煙道中收集到的粒徑極細的粉塵。主要成分為玻璃態二氧化矽,摻入混凝土中能使其具有高強、抗衝磨、耐久等優異性能。
應用學科:
水利科技(一級學科);工程力學、工程結構、建築材料(二級學科);建築材料(水利)(三級學科)

 
 
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