氧化硅微粉的性质及在铝酸钙水泥、不定形耐火材料中的应用
发布日期： 2019-05-17 09:42:45 阅读量（356） 作者：王海燕氧化硅微粉是一种不定形微粉体，它是由细小球形颗粒聚集在一起而形成的，因此具有比较大的比表面积和较高的活性。氧化硅微粉因为特殊的形态和良好的性能在耐火材料和陶瓷行业中被广泛应用。
1、氧化硅微粉的性质
氧化硅微粉也称硅灰，通常是冶炼金属硅或硅铁合金的副产品。石英在高温下被电弧炉内的碳还原成硅时伴生的SiO气体接触冷空气时就会被氧化冷聚形成活性较高且极细小的SiO2颗粒，通过收尘装置收集处理方可应用。
氧化硅微粉的比重为2.2-2.3g/cm3,颜色有灰白和灰色甚至是黑色，呈标准圆球形，松散容重在150-700kg/m3之间，熔点在1550-1570℃之间。一般情况下，氧化硅微粉的颗粒极细，平均粒径大小在0.15μm左右，所以比表面积比较大，大约在15-30m2/g之间，因而具有非常高的反应活性。氧化硅微粉不可燃，但却是能呼吸的粉尘(d<5μm)，对人体的危害性较小。
氧化硅微粉中SiO2的含量越高，其表面积越大，活性也就越高。通常SiO2的含量在87-98%之间。通常冶炼硅铁合金所得到的氧化硅微粉中SiO2含量比金属硅所得到的氧化硅微粉要低。由于国产氧化硅微粉是工业副产品，一般具有差异较大的化学成分组成。
作为副产品，氧化硅微粉也可以通过用锆英石生产脱硅锆时收集。与金属硅副产品相比，这种方法获得的氧化硅微粉中平均粒径较小，碱性氧化物含量较低，所以pH值较低，从而使浇注料获得优良的流动性和更长的使用寿命。由于氧化硅微粉是工业副产品，基本不受成本因素和机械设备的限制，而且具有特殊形态，因而在耐火浇注料中的用量最大。
2、氧化硅微粉对铝酸钙水泥水化过程的影响
目前，还没有文献对氧化硅微粉对铝酸钙水泥水化过程影响进行系统分析。但是由前面所述的铝酸钙水泥的水化过程可以推测，氧化硅微粉的化学组成、比表面积、粒度分布以及pH值可能会对水泥水化反应产生影响。
有文献表明Na2O的含量对铝酸钙水泥中的水化物相CA、CA2的水化反应有显著影响。而不同氧化硅微粉中的Na2O含量有很大差异，所以可以推测不同氧化硅微粉对铝酸钙水泥水化反应的影响有很大不同。
加入氧化硅微粉后，铝酸钙水泥水化产物不仅能在水泥颗粒表面成核也能在氧化硅微粉颗粒的表面成核，因此能够增多水化产物的成核位点，有利于水化产物的析晶成核。
氧化硅微粉与铝酸钙水泥颗粒接触时彼此之间会互相包裹，所以氧化硅微粉的粒度分布就会影响颗粒的堆积状态，水必须渗透堆积层才能与水泥颗粒接触，所以有可能会影响水泥的水化过程。
氧化硅微粉的pH值可能会影响水泥水化过程中的“羟基化”速度，从而影响水泥的水化速。
3、氧化硅微粉在不定形耐火材料中的应用
在铝酸盐水泥结合浇注料的传统配方中，用水量一般在9%-13%之间，水泥用量一般在12%-30%之间。高的水泥用量固然可以使浇注料获得较高的常温强度，但浇注料的中温强度会因为在升温过程中铝酸钙的晶型转变而明显下降，同时因为水泥中带入一定量的CaO与浇注料配料中的氧化物反应所生成钙铝黄长石或钙长石等低熔点化合物而导致浇注料的抗侵蚀能力和高温强度同时下降，而且浇注料的气孔也会由于用水量高而明显增多，最终降低了浇注料的强度。
而微粉技术的开发正好可以解决上述问题。而氧化硅微粉是浇注料中比较常用的微粉。低水泥浇注料系列中骨料颗粒间的全部间隙差不多都会被所添加的氧化硅微粉填充，因而可将降低水用量和水泥用量，从而使浇注料气孔率降低、组织结构更致密、强度更高、更耐磨损、抗侵蚀性能更好。
氧化硅微粉在耐火浇注料中的作用主要包括两个方面。
(1)填充作用
氧化硅微粉一般都呈标准球形状态，且其粒度较小，属于纳米级别，因此具有“滚珠效应”，可以代替水去填充浇注料中颗粒之间的孔隙。正是由于这一原理，微粉才会降低了浇注料的用水量，进而提高其高密度。添加氧化硅微粉的浇注料经过高温煅烧后，气孔率会大大降低，从而使传统浇注料的中温强度逐渐上升。
(2)改善浇注料的流变性
氧化硅微粉一般都具有较小的粒度，所以具有较高的表面能。因此能够吸附少量的被氧化硅微粉挤出的自由水，从而减少了浇注料中的自由水，促进了浇注料的凝结硬化。而且在浇注料中添加氧化硅微粉以后会在短时间内使絮凝结构中的自由水释放出来，从而降低浇注料的用水量，大大改善浇注料的流动性。
氧化硅微粉作为一种工业副产品，其各种理化性质具有较大差异，目前还没有文献对不同品质的氧化硅微粉对水泥水化速率的影响进行系统研宄。本工作就是建立起氧化硅微粉对水泥水化速率的影响和对浇注料流动性以及脱模强度的影响之间的联系。
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