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://m.dyqzzz.cn 發布時間：2020-06-29 瀏覽次數：133

耐火材料工業所用的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無定形的二氧化硅,呈現中窯球狀,有活性,比表面積大,表面能高,易吸水發生團聚。

在高溫冶煉爐內,石英約在2000℃下被還原成液態金屬硅,周時也產生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,可作助燒結劑

(5)電子工業副產品

(6)表面經硅烷偶聯化處理的活性SiO2微粉

(7)熔融石英微粉:又稱無定形硅微粉或非晶態硅微粉

(8)用鋯英石生產脫硅二氧化鋯,并收集其副產品硅微粉,鋯英石脫硅收集的硅微粉與生產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 還原生產金屬硅時,回收的硅微粉含有C雜質,故顏色會受C含量影響。目前國內將硅微粉按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,另一種是生產金屬硅或硅鐵的副產品,這兩種產品均為無定形的非晶質材料。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。摻入澆注料凝結后,SiO2表面形成硅醇基,經干燥脫水架橋,形成硅氧烷網狀結構,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與適當的分散劑共同使用,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、高溫下較易發生固相燒結反應和與高鋁質耐火材料中的Al2O3發生莫來石化反應,從而提高了低水泥耐火澆注料的燒后強度和高溫性能。