用于耐火澆注料中的硅微粉應滿足什么樣的指標條件

文章來源：http://www.dyqzzz.cn 發(fā)布時間：2020-06-29 瀏覽次數(shù)：133

耐火材料工業(yè)所用的SiO2微粉主要是微米級的。SiO2微粉的種類很多,其中性能最佳應用最廣的當屬硅灰(硅鐵合金廠及金屬硅廠的副產(chǎn)品)。硅微粉的種類有:

(1)硅灰:或稱冷凝硅灰,由鐵合金廠氣相沉淀形成。硅灰的主要成分是非晶質(zhì)無定形的二氧化硅,呈現(xiàn)中窯球狀,有活性,比表面積大,表面能高,易吸水發(fā)生團聚。

在高溫冶煉爐內(nèi),石英約在2000℃下被還原成液態(tài)金屬硅,周時也產(chǎn)生SiO氣體,隨煙氣逸出爐外。SiO氣體遇到空氣時被氧化成SiO2,即凝聚成非常微小且具有活性的SiO2顆粒。經(jīng)干式收塵裝置收集,即得到硅灰。硅灰是一種松散團聚在一起的球形無定形粉體,具有較小的粒徑(平均為0.1~0.5微米,比表面積15~30m2/g),活性較大,能與水泥顆粒或氧化鎂顆粒反應水化,提高混凝土和耐火材料的強度,特別是耐火澆注料的強度。

(2)粉石英:天然礦物

(3)粉碎機麿制的SiO2微粉。

(4)白碳黑粉體:有很大的比表面積,可作助燒結(jié)劑

(5)電子工業(yè)副產(chǎn)品

(6)表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)化處理的活性SiO2微粉

(7)熔融石英微粉:又稱無定形硅微粉或非晶態(tài)硅微粉

(8)用鋯英石生產(chǎn)脫硅二氧化鋯,并收集其副產(chǎn)品硅微粉,鋯英石脫硅收集的硅微粉與生產(chǎn)金屬硅中收集的硅微粉性能對比如表1.

硅微粉的化學成分

硅微粉中SiO2含量一般在90%以上,顏色一般由白、灰白到灰、深灰的變化 ,其顏色變化主要由于用C 還原生產(chǎn)金屬硅時,回收的硅微粉含有C雜質(zhì),故顏色會受C含量影響。目前國內(nèi)將硅微粉按SiO2含量高低分為六種類型,其理化指標見表2.

硅微粉顆粒特性

硅微粉冷凝時,在氣、液、固相變過程中受表面張力的作用,形成大小不一的圓球狀且表面較為光滑,硅微粉的顆粒極其細微,粒度小于1μm的占80%以上,平均粒徑為0.1~0.15μm,是一種超微固體。硅微粉的比表面積及其粒徑分布見表3。

澆注料中的硅微粉

SiO2微粉應用于澆注料主要有兩種:一種是高純硅石制成的,另一種是生產(chǎn)金屬硅或硅鐵的副產(chǎn)品,這兩種產(chǎn)品均為無定形的非晶質(zhì)材料。前者呈顆粒狀無活性;后者呈中空球狀,有活性,不團聚,填充性好。摻入澆注料凝結(jié)后,SiO2表面形成硅醇基,經(jīng)干燥脫水架橋,形成硅氧烷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),溫度升高不易斷裂,提高了中溫強度,而且高溫下與Al2O3生成莫來石,也有利于材料強度的提高。因此,硅微粉在低水泥、超低水泥及無水泥澆注料中得到廣泛應用。

SiO2與適當?shù)姆稚┕餐褂?加入澆注料中,由于硅微粉是具有明顯球形的粒子,很容易進入澆注料中微小的空隙,加之粒徑又小,所以不僅減水效果良好,而且提高了耐火澆注料的致密程度,使其在烘干后留下的孔隙減少,氣孔率降低,從而提高了強度和高溫使用性能。同時,活性硅微粉在水中形成了膠體,膠體粒子在其周圍吸附了分散劑形成溶媒層,從而增大了澆注料的流動性,改善了其成型性能。此外,由于硅微粉的顆粒細小、表面自由能大、晶格缺陷多、活性大,在中、高溫下較易發(fā)生固相燒結(jié)反應和與高鋁質(zhì)耐火材料中的Al2O3發(fā)生莫來石化反應,從而提高了低水泥耐火澆注料的燒后強度和高溫性能。