二氧化硅微粉（硅灰）在耐火材料中起到了哪些作用

文章来源：https://www.hayond.cn 发布时间：2021-05-27 浏览次数：86

硅微粉是一种球形结构不定型微粉，由于其比表面积大、化学活性高，在耐火材料和陶瓷工业中得到了广泛的应用。

二氧化硅微粉之特性。

硅微粉也叫硅灰，通常由熔炼金属硅或硅铁合金产生。部分SiO2在生产多晶硅和硅铁的过程中被还原成SiO气体，SiO气体被排出炉外，遇氧再被氧化，产生二氧化硅微粉。因此，它实际上是气相沉淀法生产的硅氧烷。

硅微粉的形态为标准圆球状，平均粒径约为0.15μm，比表面积约15-30m2/g，化学活性较高。硅微粉是不可燃的，对人体的危害很小。

SiO2含量在87-98%之间，其化学活性与SiO2含量呈正相关。一般而言，SiO2含量越高，其表面积越大，活性也越高。一般情况下，熔炼硅铁合金获得的二氧化硅微粉中SiO2的含量低于金属硅的二氧化硅微粉。另外，不同厂家生产的二氧化硅微粉在化学成分上一般有较大的差别，导致其化学性质也有较大的差别。举例来说，与生产金属硅时所收集的二氧化硅微粉相比，用锆英石制备脱硅锆时所收集的二氧化硅微粉平均粒径较小，含有杂质的氧化基含量较低，这导致其在水溶液中pH值相对较低，在浇注料内部可以降低浇注料的粘度，从而提高了浇注料的流动性，延长了浇注料的使用寿命，因此，不定形耐火浇注料的用量相对较大。

二是硅微粉对铝酸钙水泥水化性能的影响。

多数情况下，硅微粉是与水泥等粘结剂联合使用的。硅微粉具有较大的表面积，可为铝酸钙水泥的水化产物提供更多的成核点，有利于水化产物的结晶，增加浇注料颗粒之间的胶结，从而提高浇注料的强度。硅微粉对铝酸钙水泥的水化产物有改变作用。

在40℃养护条件下，将二氧化硅微粉添加到铝酸钙水泥复合的粘土熟料浇注料中，可影响铝酸钙水泥水化产物的生成和转化。纯铝酸钙水泥24h水化后，其水化产物β-C2AH8和α-C2AH8的产量随着养护时间的延长而增加，但24h后产量逐渐下降。将二氧化硅微粉掺入铝酸钙水泥中24h后，α-C2AH8和β-C2AH8的产量达到最大值。在24小时后，α-C2AH8和β-C2AH8转化为钙黄长石水化物C2ASH8。2。

在工业生产中，通过气相沉淀法收集氧化硅微粉，在其内部含有多种碱金属杂质元素，使其在水溶液中具有不同的化学性质，如zeta电位和pH值。本实验所研究的表面上，不同pH值的硅微粉在水溶液中对铝酸钙水泥的水化过程有很大的影响。二氧化硅微粉可以提高铝酸钙水泥的水化速率，并随pH值(2.77、6.91和7.66)的增加而促进水化产物的生成。其原因在于二氧化硅微粉在水溶液中pH值越高，水电离的OH-越多，加速水泥水化过程中的“羟基化”，进而加速铝酸钙水泥水化反应，促使水泥水化产物生成；当二氧化硅微粉的pH值越低，水溶液就会离水越多，部分中和OH-就会阻碍铝酸钙水泥的“羟基化”过程，从而延缓水泥的水化速率。

三是硅微粉在不定形耐火材料中的应用。

硅微粉是一种较为常用的浇注料微粉。SiO2粉体粒度较小，可填充浇注料中颗粒间的孔隙，减少浇注料用水量；SiO2粉体为标准球形，具有“球状效应”。它的充填使颗粒间的相对滑动摩擦力变为滚动摩擦力，减小了颗粒间的摩擦力作用，降低了浇注料的粘度，增加了流动性。

硅微粉由于其特殊的制备工艺，使其呈无定型晶体结构，在颗粒表面易产生断裂键。因此，硅微粉在水溶液中可以轻易地吸附水中的OH-，形成Si-OH，并在水溶液中与Si-O-、H+分离。硅微粉的粒径相对较小(微米级)，很容易在水溶液中形成具有双电层的胶团结构。在水溶液中，活性较高的二氧化硅微粉能够吸附OH，在微粒表面形成大量的羟基。二氧化硅微粉在低温养护时能发生脱水反应，使颗粒间形成-Si-O-Si-键结合，提高了浇注料的脱模强度。硅微粉在高温下能形成液相，降低颗粒间传质的粘度，提高传质速率，促进颗粒间烧结。掺加二氧化硅微粉的浇注料在800℃时，可促进基质间的烧结，增强颗粒间的错位互锁结合，从而提高浇注料的中温强度。