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微 硅 粉
用范围：微硅粉（学名“硅灰”，Microsilica或Silica Fume），系在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸汽氧化后，经特别设计的收尘器收集得到的无定形、粉末状的二氧化硅（SiO2）。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)平均粒径在0.15~0.20 μ，比表面积为15000~20000m 2 /kg，具有较强的表面活性。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)主要用于水泥或混凝土掺合料，以改善水泥或混凝土的性能，配制具有**高强（C70以上）、耐磨、耐冲刷、耐腐蚀、抗渗透、抗冻、早强的特种混凝土，用于大坝、大型水库、水电、海港码头、铁路桥梁、高速公路、飞机场跑道、隧道及**高层建筑等工程。同时，微硅粉还可以用于耐火材料和陶瓷制品的生产，提高产品的强度和耐久性；用于油漆、涂料、树脂、橡胶及其它高分子材料填充物，能起到改善材料综合性能的目的。配合比
于硅粉混凝土的配合比设计，主要是根据设计要求， 确定硅粉的掺入方法，硅粉的掺量，减水剂的掺量及砂石料调整，而其它则按普通混凝土设计方法进行。
a） 硅粉的掺入方法：硅粉在混凝土中一般有两种方法： 一是内掺，二是外掺，都要与减水剂配合使用。内掺法往往用硅粉代替水泥，又分等量代替和部分等量代替两种，等量代替为硅粉掺量代替相等的水泥，部分代替为1 kg 硅粉代替1～3 kg 水泥，作为研究一般掺量为5 %～30 % ，水灰比一般保持不变：而外掺法指的是硅粉像外加剂那样掺在混凝土中，而水泥用量不减少，掺量一般为5 %～10 % ，一般外掺法而得的混凝土的力学性能要高得多，但增加了混凝土中胶凝材料用量。
b） 硅粉的掺量：硅粉在混凝土中掺量太少，对混凝土性能改善不大，但是掺量太多，则混凝土太粘，不易施工，且干缩变形大，抗冻性差，因此，掺硅粉时，应找出掺量才能获得好的结果。一般情况下，掺量在10%以内效果较为满意。硅粉的合适掺量一般根据所用硅粉，水泥种类和骨料性质，选择几个硅粉掺量，如3、5、7、10%等，成型混凝土试件，绘制R－SF（强度－硅粉掺量）曲线确定。值得注意的是硅粉价格较高，在确定硅粉的掺量时，也要考虑技术经济指标。[1]
c） 减水剂的掺量：在混凝土中使用硅粉，如不掺减水剂，想保持相同的流动度，则必然要增加用水量、水灰比增加，掺硅粉的混凝土强度也上不去，这也是过去硅粉在混凝土中未推广使用的原因。硅粉与减水剂联合使用掺用硅粉水灰比不变，即用水量不增加，也能达到与未掺硅粉的混凝土具有相同的流动度且硅粉混凝土强度等性能得到大幅度提高，一般国内较多采用减水剂，其掺量一般为胶材用量的1 %以内，有时为了减小水灰比，拌制**高强混凝土，减水剂掺量达2 %～ 3 %。
d） 砂石料用量调整：内掺硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺硅粉要扣掉与硅粉体积相等的砂石体积。
强度影响
尽管应用纯水泥可以制成抗压强度高达100 MPa 的HPC ，但当使用硅粉时将容易得多。而对于制备强度**过100 MPa 的混凝土，硅粉的使用几乎不可缺少。硅粉在混凝土中同时起填充材料和火山灰材料使用。使用硅粉后，大大降低了水化浆体中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，于是使强度提高，渗透性降低。例如，研究结果表明（CEB2FIP1988） ， 为获得70 MPa 的混凝土强度，应用纯水泥需要水胶比0.35 ， 而当加8 %的硅粉时，水胶比可以为0.50。由于硅粉颗粒非常细，它们可以在很早的几个小时内发生火山灰反应。
然而，尽管在相同的水胶比下硅粉混凝土的早期相对强度发展比纯水泥混凝土的慢，由于加入硅粉使得强度大大提高，硅粉混凝土的强度则比纯水泥混凝土的高。另一方面，经验表明，HPC 的早期强度发展比NSC 的快，虽然HPC的凝结时间可能稍有推迟，其凝结之后的水化作用会由于减水剂和硅粉大大加快。其结果通常是凝结之后强度发展非常快。
对于某些空气中干燥或养护的很低水胶比的硅粉混凝土试件，有抗压强度倒缩的报导（De Larrard 和Aiticin 1993） 。这种强度降低通常发生在90 d 龄期之后，一般认为是由内部自干燥及干燥裂缝引起的。然而，许多其他研究人员的试验室及现场研究表明，HPC 的后期强度没有降低。例如，从6 种不同的HPC 中取得的3 个月至3 年龄期的所有钻芯试样试验结果表明，其强度在不断增长。当然，与NSC 比较， HPC 的长期强度增长潜力较小。

硅粉的形成和性质

1 前言 
    在工业硅和硅铁生产中用布袋除尘器从电炉烟气中收得的烟尘一般称为硅粉，其粒度较细，成分以氧化硅为主，密度小，比电阻大，粘结性强，附着力大，不易沉降。随着工业硅和硅铁产量的增加，硅粉的生成量也越来越大，据估计，我国硅粉潜在资源每年在4O万t以上，但国内不少厂家没有除尘回收装置，大量硅粉由于没有回收，到处飘逸，严基污染环境。

    硅粉资源的综合开发利用研究始于5O年代，到6O年代末已有工程应用，国内外经过长期的研究和实践，又将硅粉应用于水泥、化工、橡胶等领域，取得了较好的效果，并开发了一批性能优异的新产品。 

2 硅粉的形式 
    在电炉冶炼工业硅和硅铁时，硅石中的氧化硅被碳质还原剂还原： 

    实际上，反应不是按上述总反应式进行，而是逐级还原，先生成中间产物： 

    SiOz在还原过程中生成中间产物SiO、SiC，部分中间产物Sio以气态从炉内逸出，因而 
造成硅的损失，当SiO蒸发选出料面，在有氧气存在时，就燃烧生成细散的SiOz，并发出白 
色火焰：

此时由于骤冷，温度梯度变化很大，生成的SiOz来不及结晶，而生成粒度较细小的非晶质相SiOz即氧化硅粉。在实际生产中，硅的挥发损失量与原料粒度、加料方式和操作水平等有关。在正常生产情况下，熔炼1t工业硅生产12O～19Okg硅粉，硅粉中除含炉气氧化和歧化反应生成的SiOz微粉外，还含有1O% ～2O% 硅石和碳质还原剂等随炉气逸出的细粉。

    影响硅粉生成的因素主要有炉料中焦炭与SiOz比例，炉料电阻率的大小以及炉温等。 
                                         硅粉的性质 
      硅粉是一种烟灰色**细粉末，随着含碳量的多少，颜色略有深浅变化，白度4O一5O容重约为200kg／m3。，真密度2．2g／cm3。。硅粉颗粒绝大部分小于1 um，细0．O1um，用氮吸附法测得比表面积为26～36m2 ／g，是水泥比表面积的7O一9O倍，由于硅粉比表面积很大，所以它具有良好的火山灰活性和充填性。
用偏光显微镜观察硅粉的组成结果，除少量碳粉和结晶SiOz粉外，主要成分均为非晶物相。x射线衍射法的试验结果也表明硅粉中仅含有少量SiOz结晶物，绝大部分是无定形的SiOz扫描电镜的观察结果为，硅粉是由5um以下大小不等的球形颗粒组成。

硅微粉主要生产设备及工艺
硅微粉的主要生产设备有球磨机、振动磨、微粉分级机和烘干机。下面分别简要介绍其工作原理。
球磨机：可以是干法也可以是湿法研磨物料。当球磨机运转时，磨矿介质与物料一起被提升到一定高度后下落，如此反复进行，处于磨矿介质之间及磨矿介质与磨机桶壁之间的物料受到冲击和物料在磨矿介质的滚动、滑动过程中被研磨成细粉。
振动磨：利用磨矿介质受磨机的振动作用，在磨机腔体内滑动、滚动而对物料进行研磨。微粉分级机的分级原理是：物料被风机抽吸到分级室内，在高速运转的分级转子和分级叶片之间被分级；粗物料沿分级筒壁而下，从底部粗粉出口排出；细粉则随气流穿过转子叶片的间隙由上部细粉出口排出，从而达到分级的目的。烘干机：为了保证硅微粉较低的含水率和在干燥时不受污染以及提高生产效率、节约能源而采用空心轴搅拌烘干机，其工作原理是：物料从进料口进入烘干机内，由空心桨叶输送至出料口出料；物料在被输送过程中，受空心桨叶搅拌并由空心桨叶和机体夹套
同时加热，水分被蒸发而烘干。含水量在15%～20%的物料，干燥后水分可控制在0.05%以下。
4.1.2 生产工艺
角形硅微粉生产工艺有干法研磨和湿法研磨两种。干法研磨生产工艺：是将硅微粉原料放进球磨机或振动磨中研磨，该研磨工艺可以连续进料和出料，也可以一次投入若干重量原料，连续研磨若干时间后出料；出料时要经过微粉分级机控制粒度，粗的产物返回磨机再磨或作为产品，细的则是产品。干法研磨要严格控制入磨物料水分，产品不再干燥。工艺流程见图1。


湿法研磨生产工艺：是将若干重量硅微粉原料一次投入球磨机中，加入适量的水，作业浓度在65%～80%；连续研磨十几个小时后，倒出料浆，用压滤方法或放在料桶内自然沉淀脱水，得到含水料饼；用打碎机打碎分散后均匀连续地投到空心轴搅拌烘干机中，干燥后得到产品。工艺流程见图2。


无论是干法研磨还是湿法研磨，磨机中还应加入几种直径按要求配比的磨球，又称磨矿介质。根据进料粒度大小和产品粒度要求，磨矿介质的直径和配比是不同的，研磨时间也是不同的。为了避免物料在研磨时被污染，使用的磨矿介质应是非金属材料如氧化铝陶瓷球或硅石；磨机的桶体内也必须衬高强度耐磨材料如氧化铝陶瓷、硅石或聚氨脂橡胶。

硅灰的作用 
硅灰是一种金属冶炼过程的收尘粉，即副产品又叫烟道灰或微硅粉。由于具有火山灰的特点与比较高的活性，细度是以微米级来衡量的，硅灰的细度小于1um的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3um，比表面积为:20～28m2/g。其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍。而且耐火度>1600℃。容重：1600~1700千克/立方米。 
硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。掺有硅灰的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用。 由于硅灰在使用的过程中，主要的作用是减水、增强、增加体密、提高抗折耐压强度，从而大幅提高产品材料的使用寿命与耐酸、碱的侵蚀，并且减少水泥的加入量。硅灰具有以上诸多优点与性能，所以被广泛应用于耐火材料、陶瓷、橡胶、水泥、混凝土、灌浆料、外墙保温以及砂浆与道路桥梁等行业企业中。
硅灰在使用的过程中可以根据产品的外观颜色来采用硅灰的颜色。 恒英环保科技有限公司主要从事建材产品的研发与销售，以及相关领域内的技术服务与咨询，是的低碳建材产品应用解决方案提供商。本公司强大的研发实力以及自身雄厚的技术力量，经过数年的发展，已形成了完备的产品体系和产品技术应用体系。VCEM硅灰系列产品的原料来源清楚、质量稳定、氯离子含量低、比表面积**过15000m2/kg（BET法），是一种亚微米粉体材料，可显著提高混凝土密实性和抗渗性。
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