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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:4

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。

硅微粉堆放

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。

硅微粉粉末

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。


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