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耐火浇注料中的硅灰所具备的基本性质

发布日期: 2019-03-14 10:48:58    阅读量(117)    作者:张红

在耐火浇注料中,硅灰可以说是其必需的外加剂。耐火浇注料添加硅灰不但能够提高产品的致密性能,还能够增强浇注料的流动性,尤其是在自流耐火浇注料中,硅灰发挥了关键的作用。

硅灰有很多叫法,例如SiO2粉尘、不定形SiO2粉、活性SiO2粉、二氧化硅灰或者冷凝SiO2灰等,他是冶炼硅铁合金或金属硅时,收集起来的的副产品。在电弧炉内,石英约于2000℃温度下被碳还原成硅,同时也产生了SiO气体,随烟气逸出炉外。SiO气体遇到空气时被氧化成SiO2,即凝聚成非常微小且具有活性的SiO2颗粒,经收尘装置收集,即得到硅灰。硅灰由气相SiO氧化后沉淀而成,属于无定形(非晶态)SiO2,结晶SiO2的含量很少,一般小于1%。

图1 硅灰的差热分析曲线

(硅灰)

硅灰呈圆球形,颜色从灰白到灰色,比重2.2-2.3,松散容重150~700kg/m3,熔点1550~1570℃。颗粒极细,平均粒径0.15μm左右,比表面积15~30m2/g,因而具有极高的反应活性。硅灰不溶于水,但溶于碱中(KOH,NaOH),与氢氟酸水溶液反应生成一种有害气体(SiF4)。硅灰不可燃,但却是能呼吸的粉尘(d<5μm),与结晶的SiO2微粉体相比,使人得矽肺病的危险性较小,正确操作和存储硅灰是无害的。如图1硅灰的DTA曲线所示,硅灰加热到高于500℃时,无定形的SiO2转变成结晶SiO2,即方石英和鳞石英,则可能造成矽肺病,对人们有害。随温度升高,结晶SiO2含量提高。

图2 无定形形SiO2的结构模型

图2为无定形SiO2的结构模型。其结构内部有毛细管通道,表面能缓慢地进行离子化,即有断键,遇水后易形成Si-OH键,也会在水中离解成SiO-和H+,即Si-OH具有较强的亲水性和活性。在浇注料中,由于硅灰表面有OH基存在,即有氢键结合,可能发生絮凝倾向。然而这种氢键结合较弱,稍加剪切力就会再度分散,粘性降低;当剪切力解除后,SiO2微粒间又形成凝聚,而水分子固定于SiO2凝聚体的三维网状结构的空间中,粘性又增加了。也就是说,硅灰具有良好的触变性和一定的凝聚性。

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