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硅微粉原料的加工和提纯
硅微粉目前已经在电子工业塑封料、电器工业浇注料、玻璃纤维工业、硅橡胶、化工、陶瓷、特种耐火材料等领域应用，随着**产业的发展，硅微粉用途越来越广，用量越来越大。
国内目前生产的主要是角形结晶硅微粉和角形熔融硅微粉，虽然能满足国内市场的需求，也有部分出口，但大部分产品档次较低。国内市场需求的硅微粉如球形硅微粉、**细硅微粉仍依赖国外进口。
在玻璃纤维工业，硅微粉基本上可满足生产要求，随着新建玻璃纤维工厂的投产，需求量将进一步扩大。
随着我国半导体集成电路与电子器件以及电工器件的发展，对硅微粉的需求量将越来越大。对于未来巨大的市场需求，必须提高硅质原料质量，提高硅微粉生产技术水平，加强生产过程的测试和控制，从而提高硅微粉产品质量；根据市场需求，生产适合各领域质量要求的各种规格的硅微粉，以满足国内外市场的需求。
随着我国微电子工业与**飞速发展，高纯、**细和球形化硅微粉的需求量每年以20％的比例递增。但国内的硅微粉生产企业由于受技术与资金限制，缺乏设备、缺乏对工艺流程的监测与控制、加之生产环境恶劣，因而造成产品质量不高，且不稳定，真正意义上的球形硅微粉和纳米Si02的生产还几乎处于空白状态。同时，硅微粉广阔的潜在市场亟待开发。可谓硅微粉行业商机无限。
硅微粉原料的选矿提纯
我国的硅质原料资源丰富，有水晶、半透明及乳白色脉石英、变质石英岩、沉积石英砂岩、海相沉积石英砂、河湖相沉积石英砂、粉石英等类型。随着硅质原料被大量开发利用，高品质的硅质原料逐渐减少；为了满足产量逐年提高的硅微粉用原材料的要求，部分硅质原料必须经过选矿提纯达到质量标准后，才用来加工硅微粉。
选矿提纯一般是将杂质含量较高的硅质原料经过破碎、筛分、磨矿，使二氧化硅与杂质充分解离，经过磁选、浮选除去杂质；再用酸洗方法，使杂质进一步降低，然后用清水洗去酸液，再用去离子水洗去颗粒表面吸附的残余杂质离子，使原料达到或**硅微粉的化学指标；干燥后成为加工硅微粉的原材料。
我国加工玻璃用硅砂而产生的质量较高的细粉和南方的粉石英，均可作为硅微粉的原材料。在实际生产中，根据要求的质量进行提纯。或是经过浮选、磁选除杂质，或是经过水洗分级除杂质，或是经过酸洗除杂质，干燥后，作为硅微粉的原材料。如质量较好的粉石英，开采出来后，经水洗分级除去粗颗粒和杂质，细粒级干燥后可作为生产无碱玻璃纤维原料。
熔融硅微粉原料的加工
熔融硅微粉又称无定形硅微粉或非晶态硅微粉。用破碎、研磨和分级方法生产的熔融硅微粉其原材料是熔炼石英。熔炼石英生产工艺：先将硅质原料破碎到10～20mm的小块料，采用堆积酸浸法，除去表面杂质，再用清水洗净后干燥。将清洁、干燥的小块料投入熔炼石英炉中，接通硅碳棒电源；经过高温(1 800～2 000℃)熔炼约10h后，出炉急冷破碎，经手选，再经纯化酸洗、脱酸、去离子水清洗，干燥后成为无定形硅微粉的原材料。值得注意的是硅质原料中如果含有较高的液体或气体包裹体，则不宜用来作为熔炼石英的原料。

 微硅粉成分指数
微硅粉的推广应用，标志着我国的建筑行业和陶瓷耐火材料生产进入高技术时期，80年代，由于微硅粉的应用也带动了其它微粉的应用，随着市场的发展变化，建筑行业、陶瓷及耐火材料要求日益提高，微硅粉的其特的理化性能，将会受到市场较加亲睐，应用前景十分广阔。近几年，微硅粉在建筑和建材行业中应用，达到非常理想的效果，其用途越来越广阔。微硅粉渗入水泥混凝土后能很好地填充于水泥空隙之中，使浆体较微密，另外它还与游离的Ca(OH)结合，形成稳定的硅酸钙水化物2CaO.SiO2.H2O,该水化物凝胶强度**Ca(OH)晶体，主要表现在:
（1）增加强度。使混凝土抗压、抗折强度大大增加，渗入5-10%的微硅粉，抗压强度可提高10-30%，抗折强度提高10%以上;
（2）增加致密度。抗渗性能提高5-18倍，抗化能力提高4倍以上:
（3）抗冻性：微硅粉混凝土在经过300-500次快速冻解循环，相对弹性模量降低10-20%，而普通混凝土通过25-50次循环，相对弹性模量降低为30-73%；（4）早强性：微硅粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性；
（5）抗冲磨、控空蚀性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5-2.5倍，抗空蚀能力提高3-16倍。
提供以下实验数据供参考：1、活性指数试验原材料（g）控制配比测试试配比525号硅酸水泥微硅粉054软练标准砂水砂浆流动度（mm）抗折强度(mpa)天抗压强度(mpa)76.183.8活性抗折112指数抗压1102、微硅粉掺量对砂浆强度的影响：
理想的结合剂和性能改善掺合物。

新型墙体材料、饰面材料：
（1）墙体保温用聚合物砂浆、保温砂浆、界面剂。
（2）水泥基聚合物防水材料。
（3）轻骨料保温节能砼及制品。
（4）内外墙建筑用腻子粉加工。
微硅粉的其他用途：
（1）硅酸盐砖原料。
（2）生产水玻璃。
（3）用做**化合物的补强材料。因其成份与气相法生产的白炭黑相近。可以用在橡胶、树脂、涂料、油漆、不饱合聚酯等高分子材料中用作填充补强材料。
（4）化肥行业中用作防结块剂。
微硅粉的使用方法及注意事项：
1、 掺量：一般为胶凝材料量的5-10%。微硅粉的掺加方法分为内掺和外掺，
（1）内掺：在加水量不变的前提下，1份微硅粉可取代3-5份水泥（重量）并保持混凝土抗压强度不变而提高混凝土其它性能。
（2）外掺：水泥用量不变，掺加微硅粉则显著提高混凝土强度和其它性能。混凝土掺入微硅粉时有一定坍落度损失。这点需在配合比试验时加以注意。
微硅粉须与减水剂配合使用，建议复掺粉煤灰和磨细矿渣以改善其施工性。微硅粉 /耐磨地坪微硅粉 /  灌浆料硅灰 / 混凝土用微硅粉
用微硅粉配制混凝土时，一般与胶凝材料的重量比为：
（一）高性能混凝土：5-10%；
（二）水工混凝土：5-10%
（三）喷射混凝土：5-10%；
（四）助泵剂：2-3%；
（五）耐磨工业地坪：6-8%；
（六）聚合物砂浆、保温砂浆：10-15%，
（七）不定形耐火浇注料：6-8%。使用前请根据实际需要通过实验选定合理、经济的掺量。
星源掺加方法：
微硅粉混凝土及浇注料应由试验室作出施工配合比。严格按照配合比施工。在微硅粉混凝土的搅拌中微硅粉应在骨料投料之后立即加入搅拌机。加入方式有两种程序：星源
（1）投入骨料，随后投入微硅粉、水泥干拌后，再加入水和其它外加剂。
（2）投入粗骨料+75%水+微硅粉+50%细骨料，搅拌15-30秒，然后投入水泥+外加剂+50%细骨料+25%水，搅拌至均匀。搅拌时间比普通混凝土延长20-25%或50-60秒。切忌将微硅粉加入已拌和的混凝土中。
施工方法：
微硅粉混凝土与普通混凝土的施工方法并无重大区别，但施工中良好地振捣密实很有必要。微硅粉混凝土早强的性能会使终凝时间提前，在抹面时应加注意；同时掺加微硅粉会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水，使抹面稍显困难。

微 硅 粉
用范围：微硅粉（学名“硅灰”，Microsilica或Silica Fume），系在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸汽氧化后，经特别设计的收尘器收集得到的无定形、粉末状的二氧化硅（SiO2）。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)平均粒径在0.15~0.20 μ，比表面积为15000~20000m 2 /kg，具有较强的表面活性。微硅粉(Microsilica或Silica Fume)主要用于水泥或混凝土掺合料，以改善水泥或混凝土的性能，配制具有**高强（C70以上）、耐磨、耐冲刷、耐腐蚀、抗渗透、抗冻、早强的特种混凝土，用于大坝、大型水库、水电、海港码头、铁路桥梁、高速公路、飞机场跑道、隧道及**高层建筑等工程。同时，微硅粉还可以用于耐火材料和陶瓷制品的生产，提高产品的强度和耐久性；用于油漆、涂料、树脂、橡胶及其它高分子材料填充物，能起到改善材料综合性能的目的。配合比
于硅粉混凝土的配合比设计，主要是根据设计要求， 确定硅粉的掺入方法，硅粉的掺量，减水剂的掺量及砂石料调整，而其它则按普通混凝土设计方法进行。
a） 硅粉的掺入方法：硅粉在混凝土中一般有两种方法： 一是内掺，二是外掺，都要与减水剂配合使用。内掺法往往用硅粉代替水泥，又分等量代替和部分等量代替两种，等量代替为硅粉掺量代替相等的水泥，部分代替为1 kg 硅粉代替1～3 kg 水泥，作为研究一般掺量为5 %～30 % ，水灰比一般保持不变：而外掺法指的是硅粉像外加剂那样掺在混凝土中，而水泥用量不减少，掺量一般为5 %～10 % ，一般外掺法而得的混凝土的力学性能要高得多，但增加了混凝土中胶凝材料用量。
b） 硅粉的掺量：硅粉在混凝土中掺量太少，对混凝土性能改善不大，但是掺量太多，则混凝土太粘，不易施工，且干缩变形大，抗冻性差，因此，掺硅粉时，应找出掺量才能获得好的结果。一般情况下，掺量在10%以内效果较为满意。硅粉的合适掺量一般根据所用硅粉，水泥种类和骨料性质，选择几个硅粉掺量，如3、5、7、10%等，成型混凝土试件，绘制R－SF（强度－硅粉掺量）曲线确定。值得注意的是硅粉价格较高，在确定硅粉的掺量时，也要考虑技术经济指标。[1]
c） 减水剂的掺量：在混凝土中使用硅粉，如不掺减水剂，想保持相同的流动度，则必然要增加用水量、水灰比增加，掺硅粉的混凝土强度也上不去，这也是过去硅粉在混凝土中未推广使用的原因。硅粉与减水剂联合使用掺用硅粉水灰比不变，即用水量不增加，也能达到与未掺硅粉的混凝土具有相同的流动度且硅粉混凝土强度等性能得到大幅度提高，一般国内较多采用减水剂，其掺量一般为胶材用量的1 %以内，有时为了减小水灰比，拌制**高强混凝土，减水剂掺量达2 %～ 3 %。
d） 砂石料用量调整：内掺硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺硅粉要扣掉与硅粉体积相等的砂石体积。
强度影响
尽管应用纯水泥可以制成抗压强度高达100 MPa 的HPC ，但当使用硅粉时将容易得多。而对于制备强度**过100 MPa 的混凝土，硅粉的使用几乎不可缺少。硅粉在混凝土中同时起填充材料和火山灰材料使用。使用硅粉后，大大降低了水化浆体中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，于是使强度提高，渗透性降低。例如，研究结果表明（CEB2FIP1988） ， 为获得70 MPa 的混凝土强度，应用纯水泥需要水胶比0.35 ， 而当加8 %的硅粉时，水胶比可以为0.50。由于硅粉颗粒非常细，它们可以在很早的几个小时内发生火山灰反应。
然而，尽管在相同的水胶比下硅粉混凝土的早期相对强度发展比纯水泥混凝土的慢，由于加入硅粉使得强度大大提高，硅粉混凝土的强度则比纯水泥混凝土的高。另一方面，经验表明，HPC 的早期强度发展比NSC 的快，虽然HPC的凝结时间可能稍有推迟，其凝结之后的水化作用会由于减水剂和硅粉大大加快。其结果通常是凝结之后强度发展非常快。
对于某些空气中干燥或养护的很低水胶比的硅粉混凝土试件，有抗压强度倒缩的报导（De Larrard 和Aiticin 1993） 。这种强度降低通常发生在90 d 龄期之后，一般认为是由内部自干燥及干燥裂缝引起的。然而，许多其他研究人员的试验室及现场研究表明，HPC 的后期强度没有降低。例如，从6 种不同的HPC 中**的3 个月至3 年龄期的所有钻芯试样试验结果表明，其强度在不断增长。当然，与NSC 比较， HPC 的长期强度增长潜力较小。

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