二氧化硅微粉（硅灰）在耐火材料中起到了哪些作用

文章來源：http://www.dyqzzz.cn 發布時間：2021-05-27 瀏覽次數：177

硅微粉是一種球形結構不定型微粉，由于其比表面積大、化學活性高，在耐火材料和陶瓷工業中得到了廣泛的應用。

二氧化硅微粉之特性。

硅微粉也叫硅灰，通常由熔煉金屬硅或硅鐵合金產生。部分SiO2在生產多晶硅和硅鐵的過程中被還原成SiO氣體，SiO氣體被排出爐外，遇氧再被氧化，產生二氧化硅微粉。因此，它實際上是氣相沉淀法生產的硅氧烷。

硅微粉的形態為標準圓球狀，平均粒徑約為0.15μm，比表面積約15-30m2/g，化學活性較高。硅微粉是不可燃的，對人體的危害很小。

SiO2含量在87-98%之間，其化學活性與SiO2含量呈正相關。一般而言，SiO2含量越高，其表面積越大，活性也越高。一般情況下，熔煉硅鐵合金獲得的二氧化硅微粉中SiO2的含量低于金屬硅的二氧化硅微粉。另外，不同廠家生產的二氧化硅微粉在化學成分上一般有較大的差別，導致其化學性質也有較大的差別。舉例來說，與生產金屬硅時所收集的二氧化硅微粉相比，用鋯英石制備脫硅鋯時所收集的二氧化硅微粉平均粒徑較小，含有雜質的氧化基含量較低，這導致其在水溶液中pH值相對較低，在澆注料內部可以降低澆注料的粘度，從而提高了澆注料的流動性，延長了澆注料的使用壽命，因此，不定形耐火澆注料的用量相對較大。

二是硅微粉對鋁酸鈣水泥水化性能的影響。

多數情況下，硅微粉是與水泥等粘結劑聯合使用的。硅微粉具有較大的表面積，可為鋁酸鈣水泥的水化產物提供更多的成核點，有利于水化產物的結晶，增加澆注料顆粒之間的膠結，從而提高澆注料的強度。硅微粉對鋁酸鈣水泥的水化產物有改變作用。

在40℃養護條件下，將二氧化硅微粉添加到鋁酸鈣水泥復合的粘土熟料澆注料中，可影響鋁酸鈣水泥水化產物的生成和轉化。純鋁酸鈣水泥24h水化后，其水化產物β-C2AH8和α-C2AH8的產量隨著養護時間的延長而增加，但24h后產量逐漸下降。將二氧化硅微粉摻入鋁酸鈣水泥中24h后，α-C2AH8和β-C2AH8的產量達到最大值。在24小時后，α-C2AH8和β-C2AH8轉化為鈣黃長石水化物C2ASH8。2。

在工業生產中，通過氣相沉淀法收集氧化硅微粉，在其內部含有多種堿金屬雜質元素，使其在水溶液中具有不同的化學性質，如zeta電位和pH值。本實驗所研究的表面上，不同pH值的硅微粉在水溶液中對鋁酸鈣水泥的水化過程有很大的影響。二氧化硅微粉可以提高鋁酸鈣水泥的水化速率，并隨pH值(2.77、6.91和7.66)的增加而促進水化產物的生成。其原因在于二氧化硅微粉在水溶液中pH值越高，水電離的OH-越多，加速水泥水化過程中的“羥基化”，進而加速鋁酸鈣水泥水化反應，促使水泥水化產物生成；當二氧化硅微粉的pH值越低，水溶液就會離水越多，部分中和OH-就會阻礙鋁酸鈣水泥的“羥基化”過程，從而延緩水泥的水化速率。

三是硅微粉在不定形耐火材料中的應用。

硅微粉是一種較為常用的澆注料微粉。SiO2粉體粒度較小，可填充澆注料中顆粒間的孔隙，減少澆注料用水量；SiO2粉體為標準球形，具有“球狀效應”。它的充填使顆粒間的相對滑動摩擦力變為滾動摩擦力，減小了顆粒間的摩擦力作用，降低了澆注料的粘度，增加了流動性。

硅微粉由于其特殊的制備工藝，使其呈無定型晶體結構，在顆粒表面易產生斷裂鍵。因此，硅微粉在水溶液中可以輕易地吸附水中的OH-，形成Si-OH，并在水溶液中與Si-O-、H+分離。硅微粉的粒徑相對較小(微米級)，很容易在水溶液中形成具有雙電層的膠團結構。在水溶液中，活性較高的二氧化硅微粉能夠吸附OH，在微粒表面形成大量的羥基。二氧化硅微粉在低溫養護時能發生脫水反應，使顆粒間形成-Si-O-Si-鍵結合，提高了澆注料的脫模強度。硅微粉在高溫下能形成液相，降低顆粒間傳質的粘度，提高傳質速率，促進顆粒間燒結。摻加二氧化硅微粉的澆注料在800℃時，可促進基質間的燒結，增強顆粒間的錯位互鎖結合，從而提高澆注料的中溫強度。