国内外微硅粉的应用及市场分析

水泥 2005-04-27

    矿热炉烟气净化除尘设备所回收的微硅尘粉，以前均作为垃圾，往往无法处理。随着科技的发展，微硅粉得到广泛的应用。国内外许多企业已经把烟气净化回收微硅粉做为企业增加产值的项目来做。

一、硅粉主要应用领域
    1、应用于混凝土工业
    把硅粉作为掺和剂用于混凝土工业是国外硅粉综合利用中研究最早、成果最多、应用最广的一个领域。由于硅粉颗粒细小、比面积大、具有Sio2纯度高与强火山灰活性等物理化学特点，把硅粉作为掺和剂加人混凝土中改善了混凝土多方面性能。
    （1）提高混凝土早期强度和最终强度
    国外研究证明，当硅粉对水泥的取代率为30％以内时，蒸养温度为80℃，砂浆一天的抗压强度为不掺硅粉的2倍（100MPa），若采用蒸压养护，则几乎达3倍(150MPa）；采用标准养护，砂浆的抗压强度也明显提高。加拿大H .H. Bache提出，当硅粉与高效碱水剂复合使用时，可使混凝土的水胶化（W／C＋Si）降至 0.13－0.18，水泥颗粒之间被硅粉填充密实，混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3－5倍。目前，美国、丹麦、挪威等国己用硅粉作掺和剂配制出了强度高达1100kg/cm2的混凝土，而且工艺简单，经济效益好，故被大量采用。
    （2）增加密实度
    混凝土中掺入硅粉增加了起反应的硅含量，在电子显微镜下观察，掺硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外，硅粉颗粒很细小，均匀地填充了混凝土微孔。国外用水泥注人法测定，无论哪种养护条件，掺硅粉的混凝土水泥石微孔容积均明显减少。
    （3）改善混凝土离析和沙水性能
    浇灌混凝土之后，往往产生水从混凝土中分离出来的现象，即在表层形成水膜，也称之为浮浆，使上层混凝土分布不均匀，影响建筑质量。国外研究证明，硅粉掺入量即取代率Si/（Si+C）愈多，混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达15％时，混凝土坍落度即使达15－20cm也几乎不产生离析和泌水。当取代率达20－30％时，将该混凝土直接放人自来水中也不易产生离析。由于硅粉对混凝土离析和沙水性能的改善，使掺硅粉混凝土可以用放港口、隧道等水下工程。
    （4）提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性和比电阻
    由于硅粉的掺入提高了混凝土的密实性，大大减少了水泥空隙，所以提高了硅粉混凝土的抗渗性能。国外研究诊断，当混凝土中硅粉取代率为10－20％时，显著改善了混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性，而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。这是因为密实性的提高和SiO2含量增加，有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。另外，由于硅粉比电阻很高（可达 1．2X10¹¹Ω．Cm，90－150℃），所以混凝土比电阻可提高1．9－1．6倍。
    由于掺硅粉混凝土具有上述优点，所以，在国外硅粉已作为一种新材料而被广泛应用，并进行了广泛深入的研究，为制定硅粉使用的国家或国际规范奠定了基础。美国、加拿大、挪威等国对硅粉使用制定了规范（标准），见表。

2、作返回炉料
    美国曾提出以球团形式作为电炉冶炼原料，球团的料比为每 453.6kg硅石配22．7kg硅粉，制成球团。球的最大尺寸为19－25mm．球太大不易干透，加人电炉中易破碎，影响冶炼；球太小，则料层透气性不好，也影响炉况．球团中含水量可达20％，密度0．83－0．92，干球为（0．72－0．75）X10³kg/m3，在空气中经一昼夜干燥，球团即可获得足够的机械强度。经电炉冶炼证明，加入较大量的球团时，炉子运行三周，没有发现硅回收率降低和单位电耗增加。挪威埃肯公司也曾将2万kw金属硅炉每昼夜生产出率的100m³的硅粉制成球团后返回电炉进行冶炼试验。不掺粘结剂，用水调和制成1－5cm直径的球团，在竖炉中800－1200℃温度下进行烧结，烧结后的球团具有足够的机械强度。球加入竖炉之前不用干燥，烧结后的球团不存在爆裂和不适应的问题。而且，由于不另加粘结剂，球团中杂质很少，因此可返回电炉作为冶炼材料。
    全封闭电炉冶炼硅铁一般采用湿法净化烟气，利用处理后的水洗炉气回收的二氧化硅尘泥作为电炉冶炼原料，挪威埃肯公司进行了试验和研究，将尘泥在回转窑中加氧化剂或还原剂，继续加热到800－1400℃左右，经这样处理可以除掉二氧化硅尘泥中的有害物，同时将其形成球团。球团中的有害物质酚和氰化物及沥青之类的含碳物质都被除掉，处理后的球团可返回到金属硅、硅冶炼中作为原料。
    目前，美国、俄罗斯、挪威等国均有硅粉造球专利和制球设备。

    3、应用于水泥工业
    这种类似于混凝土添加材料，目前一些国家在不断发展这方面的应用，研制各种混合水泥，质量优于普通水泥。

    4、作防结块剂
    为了防止肥料结块，一般采用云母或硅藻土进行特殊处理，造价较高。应用硅粉可以取代较贵的处理材料，但要准确地掌握住使用的比例。挪威、法国和意大利都是采用这种方法，使防结块剂的应用效果很好。

    5、作硅酸盐砖的原料
    俄罗斯开发了利用硅粉作硅酸盐砖原料的工艺方法，并试制出配加 5%硅粉的硅酸盐砖。这批试验性砖的各项指标均符合国家标准要求。按砖的硬度、抗寒强度、吸水性相当于M200牌号砖。如将硅粉配加量增至7％时，砖的牌号增至M250－300号。用硅粉制造硅酸盐砖也减少了石灰消耗量并降低了砖的成本。

    6、其他用途
    国外一些厂家对冶炼硅质合金产生的大量二氧化硅粉尘不断进行研究探索，寻找可靠销路，除了发现上述各种有价值的用途之外，还发现这种粉尘可以用于耐火材料生产，用于绝缘材料、防烧结剂等。例如，俄罗斯利用二氧化硅粉尘制取树脂及其他高分子有机化合物为主的聚合物产品，并用作黑、白碳黑、滑石、石棉、气溶剂等物的代用品，作为添加材料。此外，硅粉还可以用于改良土壤。例如，将硅粉和纤维素厂或木材工厂生产的废树皮等废料，经加工后形成的混合物质，可以增强土壤的肥力。

二、国内微硅粉市场需求
    目前国内微硅粉的市场需求量在10万吨／年左右，但国产微硅粉仅有少数几家企业生产，微硅粉产量总计为4．5万吨／年左右。目前国内一些重点工程，如电站大坝导流洞、高级陶瓷耐火材料、高速公路、耐久性建筑工程等都大量需求微硅粉产品，微硅粉还应用到耐火材料行业及特种水泥行业．随着国家经济建设的进一步发展，全国各地水电、水利及公路交通基础设施大量开工，加之微硅粉的应研究进一步深入，微硅粉的市场前景十分可观。

三、国外微硅粉市场需求
    从有关资料了解到，国外微硅粉市场庞大，高质量微硅粉应用领域广泛。国外微硅粉的主要生产国为美国、俄罗斯、日本、挪威。美国年产微硅粉30万吨；俄罗斯年产微硅粉15万吨：日本年产微硅粉7万吨；挪威年产微硅粉12万吨。远远不能满足市场的需求。

    国外高纯度微硅粉主要应用领域：

l、海上防腐建筑特构   30%

2、高级耐火材料行业   30%

3、公路、桥梁及特种水泥  30%

4、化工、电子       5%

5、其它             5%

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