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用于耐火浇注料中的硅微粉应满足什么样的指标条件

文章来源:https://www.hayond.cn 发布时间:2020-06-29 浏览次数:14

耐火材料工业所用的SiO2微粉主要是微米级的。SiO2微粉的种类很多,其中性能最佳应用最广的当属硅灰(硅铁合金厂及金属硅厂的副产品)。硅微粉的种类有:

(1)硅灰:或称冷凝硅灰,由铁合金厂气相沉淀形成。硅灰的主要成分是非晶质无定形的二氧化硅,呈现中窑球状,有活性,比表面积大,表面能高,易吸水发生团聚。

在高温冶炼炉内,石英约在2000℃下被还原成液态金属硅,周时也产生SiO气体,随烟气逸出炉外。SiO气体遇到空气时被氧化成SiO2,即凝聚成非常微小且具有活性的SiO2颗粒。经干式收尘装置收集,即得到硅灰。硅灰是一种松散团聚在一起的球形无定形粉体,具有较小的粒径(平均为0.1~0.5微米,比表面积15~30m2/g),活性较大,能与水泥颗粒或氧化镁颗粒反应水化,提高混凝土和耐火材料的强度,特别是耐火浇注料的强度。

(2)粉石英:天然矿物

(3)粉碎机麿制的SiO2微粉。

(4)白碳黑粉体:有很大的比表面积,可作助烧结剂

(5)电子工业副产品

(6)表面经硅烷偶联化处理的活性SiO2微粉

(7)熔融石英微粉:又称无定形硅微粉或非晶态硅微粉

(8)用锆英石生产脱硅二氧化锆,并收集其副产品硅微粉,锆英石脱硅收集的硅微粉与生产金属硅中收集的硅微粉性能对比如表1.

硅微粉的化学成分

硅微粉中SiO2含量一般在90%以上,颜色一般由白、灰白到灰、深灰的变化 ,其颜色变化主要由于用C 还原生产金属硅时,回收的硅微粉含有C杂质,故颜色会受C含量影响。目前国内将硅微粉按SiO2含量高低分为六种类型,其理化指标见表2.

硅微粉颗粒特性

硅微粉冷凝时,在气、液、固相变过程中受表面张力的作用,形成大小不一的圆球状且表面较为光滑,硅微粉的颗粒极其细微,粒度小于1μm的占80%以上,平均粒径为0.1~0.15μm,是一种超微固体。硅微粉的比表面积及其粒径分布见表3。

浇注料中的硅微粉

SiO2微粉应用于浇注料主要有两种:一种是高纯硅石制成的,另一种是生产金属硅或硅铁的副产品,这两种产品均为无定形的非晶质材料。前者呈颗粒状无活性;后者呈中空球状,有活性,不团聚,填充性好。掺入浇注料凝结后,SiO2表面形成硅醇基,经干燥脱水架桥,形成硅氧烷网状结构,温度升高不易断裂,提高了中温强度,而且高温下与Al2O3生成莫来石,也有利于材料强度的提高。因此,硅微粉在低水泥、超低水泥及无水泥浇注料中得到广泛应用。

SiO2与适当的分散剂共同使用,加入浇注料中,由于硅微粉是具有明显球形的粒子,很容易进入浇注料中微小的空隙,加之粒径又小,所以不仅减水效果良好,而且提高了耐火浇注料的致密程度,使其在烘干后留下的孔隙减少,气孔率降低,从而提高了强度和高温使用性能。同时,活性硅微粉在水中形成了胶体,胶体粒子在其周围吸附了分散剂形成溶媒层,从而增大了浇注料的流动性,改善了其成型性能。此外,由于硅微粉的颗粒细小、表面自由能大、晶格缺陷多、活性大,在中、高温下较易发生固相烧结反应和与高铝质耐火材料中的Al2O3发生莫来石化反应,从而提高了低水泥耐火浇注料的烧后强度和高温性能。

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