微硅粉的幾大應用領域

時間:2021-09-22 09:47??│??作者:sygcl來源:未知字體大。????

 1、混凝土工業中的應用
 
摻微硅粉混凝土具有強度高、黏附與凝聚性能好和可增加成型厚度等特點。大跨度橋梁、海洋石油鉆井平臺等水利水電工程中,摻微硅粉混凝土可以改善其防滲性、防腐性和抗沖磨性。道路修建過程中,微硅粉可以較大程度上提高混凝土早期強度和耐磨性。
 
CHOI等研究了微硅粉塵對快速硬化聚合物改性混凝土性能的影響。結果表明,混凝土的強度隨著微硅粉含量的增加而提高,當含4%微硅粉時,強度達到最大值。MEMON等在無機礦物聚合物混凝土中摻入10%的微硅粉,結果發現混凝土的抗拉強度、抗壓強度和彎曲強度分別提高了12.8%、6.9%和11.5%。KIM等研究表明,隨著微硅粉的摻入,節能型混凝土的抗壓和抗拉強度、彈性系數都逐漸增加。
 
TANYILDIZI等證明了加入微硅粉能阻止高溫下輕質混凝土抗張強度的降低。高慧婷等在混凝土中摻入微硅粉,有效提高了混凝土的抗滲、抗沖擊、抗裂、耐磨、抗疲勞等性能。劉文深證明了摻微硅粉可以補償橋梁混凝土的收縮,從而提高混凝土的致密性,強化其防裂和抗滲性能。關耀證明了微硅粉能較好地分散到預制箱梁混凝土的顆粒之間,增加混凝土的致密性。SHETTI等研究結果表明,隨著摻入微硅粉含量的增加,早期熟化的混凝土在酸性介質中的損耗減少,在堿性介質中的損耗基本不變。
 
微硅粉能提高混凝土的抗壓、抗拉、抗沖擊強度和耐磨性能。這是由于微硅粉不參與固化反應,提高了混凝土中各組分間的粘結強度和密實度,減弱了Ca(OH)2的危害。微硅粉與樹脂易混合且不易團聚,能有效減少沉淀和分層。微硅粉塵能降低混凝土,的膨脹和收縮率,對混凝土有良好的絕緣性和抗電弧性能。一般而會,摻微硅粉的混凝土與多數酸堿不進行化學反應,增強混凝土的抗腐蝕性。
 
2、作為水泥的摻和材料
 
國外某些國家把微硅粉作為生產水泥的一種摻合料。加拿大要求摻微硅粉的水泥中,微硅粉中硅含量>85%,而燒損量<6%。另外,蘇聯、美國、日本等國也有將微硅粉作為摻和材料用于生產特種水泥。摻微硅粉的特種水泥能制作成強度是普通混凝土2~3倍的致密度混凝土,其具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、抗滲性、絕緣性、抗凍性及對氯離子的阻擋性能等。
 
BHZAD等研究了水泥和微硅粉預制板對泥炭塊地面工程性能的影響,利用有限元法分析了預制板和泥炭地面的應力分布,結果表明該預制板能顯著提高軟性泥炭地面的強度和承載能力。周敏等[和王秀紅等在水泥中摻入微硅粉與聚丙烯纖維,結果表明摻入二者能增加水泥的強度、抗阻裂能力、密實性、耐久性,但水泥的吸水率和體積質量會降低。OZCAN等研究了膨潤土、粉煤灰和微硅粉水泥漿料對基體分別在7、14、28d下的單軸抗壓強度的影響,研究表明微硅粉是提高基體單軸抗壓強度最有效的參數指標。
 
水泥的強度隨摻入微硅粉含量增加而顯著増加,微硅粉能有效提高水泥的密實性和割線彈性模量,顯著提高水泥的腐蝕阻力和蠕變性等,但水泥的吸水率和體積質量會降低。因此,將微硅粉摻入水泥時,要關注吸水率和體積質量降低的問題。
 
3、在耐火材料行業中的應用
 
微硅粉塵具有較高耐火度等優良性質,被廣泛應用于耐火材料行業,主要用來制備高溫陶瓷、鋼包料、高溫耐磨材料、透氣磚、耐火澆注料等。王濤等在Al2O3和SiO2物質的量比為3:2.5、燒結溫度1450℃條件下,使用微硅粉通過無壓燒結和凝膠注模工藝制備出高純多孔莫來石陶瓷,其抗壓強度和氣孔率分別為260.93MPa和21%?梢,微硅粉能提高耐火材料的流動性、體積密度和強度,改善耐火材料的凝聚性和高溫性能,延長耐火材料的使用壽命,可實現硅鐵和工業硅冶煉企業粉塵內部消化和清潔生產。
 
4、在冶金球團中的應用
 
北美有企業也將硅石和微硅粉混合造球礦作為電爐還原煉硅的原料,發現硅回收率正常,單位產品能耗不變。挪威的?瞎居盟畬⑽⒐璺蹪櫇、造塊制成4cm左右的球團不需要焙燒、干燥等可直接進行電爐還原熔煉。球團也可進行高溫燒結,燒結過程中沒有爆裂等問題,產品燒結礦強度較高。俄羅斯有企業將微硅粉和紙漿廢液混合制成球團,進行電爐還原熔煉,生產證明由于該球團比普通料的強度大,在運輸過程中不容易破碎。北歐某鉻鐵企業將電爐煉硅濕法回收的微硅粉料漿作為返回硅源,與鉻礦混合造球,生產表明微桂粉能增強鉻礦球團的黏結性。
 
在冶金行業,多數企業將微硅粉作為一種返回料使用。這雖然可以減少微硅粉造成的環境污染,但沒有將微硅粉神奇的性能充分利用,這是一種粗放式的應用,在冶金方面利用時,應更多關注其高附加值利用。
 
5、在化工、復合材料等方面的應用
 
5.1制備納米白炭黑(納米SiO2)
 
目前我國微硅粉市場價格為1200~1500元/t,而白炭黑的市場價格為3500~35000元/t,如何把微硅粉高效低廉地轉化成白炭黑已成為研究熱點。
 
張德懿等以低品位微硅粉為硅源,通過“酸浸提純一HF酸溶解一水解一干燥”工藝制備出品位大于97%的納米SiO2,其BET比表面積和平均粒徑分別為210m2/g和90nm。裴新意等把微硅粉加入生石灰中煅燒后酸浸制備白炭黑,制備出純度99.9%、平均粒徑11.15μm、白度為96的白炭黑。朱慧仙等以微硅粉和氧化鈣為原料,經混酸加HF除鐵、高溫煅燒和水溶等步驟制備出穩定性良好的酸性硅溶膠。楊振偉以品位為93.05%的微硅粉為原料,經600℃灼燒除碳、鹽酸酸洗初步除雜、HF溶解玻璃態外殼除雜、HC1和H2SO4兩步循環酸浸除雜、干燥等步驟制備出純度為98.3%的球形納米SiO2。王小菊以微硅粉為主要原料,通過酸洗提高微硅粉比表面積,結合粘結劑、造孔劑等制備出新型吸附材料,研究表明其具有良好的吸附性能。
 
利用微硅粉塵制備白炭黑的研究主要集中在制備工藝、產品純度和性能控制等方面,然而生產出來的產品是沉淀白炭黑,與氣相法生產的白炭黑性能差距較大。微硅粉高效轉化易溶硅、利用微硅粉塵制備高附加值食品級白炭黑(氣相法白炭黑)等方面研究報道較少。
 
5.2制備金屬硅
 
BARATI等以品位97.5%的微硅粉為硅源,通過酸浸、低溫煅燒、鎂熱還原、還原后酸浸等步驟制備金屬硅。所制備的金屬硅中硅含量大于99%,B和P含量分別小于3g/t和12g/t,其質暈優于冶金硅,是制備太陽能級硅的優質原料。因此,采用微硅粉制備金屬硅對于其高值化利用是一個重要方向。
 
5.3制備高性能吸附劑
 
微硅粉比表面積大和孔隙發達,有較強的吸附作用。朱文杰將提純后的微硅粉合成MCM-41介孔分子篩,其孔徑為2~5nm,對吸附去除重金屬有良好的作用。尹霞等以微硅粉和碳酸鋰為原料,通過高溫煅燒制備了硅酸鋰吸附材料,對CO2有良好的的吸附作用。劉俊霞將微硅粉溶解制備水玻璃,通過溶膠-凝膠法合成的疏水性硅膠,可用于吸附油氣回收。
 
由于微硅粉制備的吸附材料對重金屬、CO2和油氣等有良好的吸附作用,可以預見微硅粉制備的吸附材料在廢水、廢氣、廢液等治理方面有廣泛的應用。將高污染粉塵變成治理環境的高效試劑,這是微硅粉高值化利用的重大創新。
 
5.4在凝膠材料中的應用
 
劉相紅將微硅粉摻入氧化鈣煅燒后,采用加酸一溶膠凝膠方法制得了粒度分布窄和高純度的硅氣凝膠。羅仲寬等以水玻璃為硅源,通過加酸一溶膠凝膠法制備出硅氣凝膠。高妮等在水玻璃中摻入石棉絨纖維,通過碳化一干燥制備出硅氣凝膠,其具有很好的強度和隔熱性能。
 
由于微硅粉可以通過高溫煅燒或者堿溶制備水玻璃,因此,不論是以微硅粉還是水玻璃為硅源制備硅氣凝膠,都能實現微硅粉高附加值利用。微硅粉為硅源制備的硅氣凝膠氣孔率高、強度大、密度低、隔熱性能好,而且無毒的特點、有望廣泛應用于航空航天、建筑、醫藥等行業。

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