硅微粉是冶炼金属硅或硅铁等合金回收的粉尘,主要成分是二氧化硅。硅微粉作为一种重要的无机非金属材料,具有良好的理化性能:粒径小、重量轻、比表面积大、阻燃性高,广泛应用于橡胶、陶瓷、耐火、化工等领域。
1、混凝土行业作为高强度外加剂

硅灰在混凝土工业中的应用是国内外研究最早、成果最多、应用最广的领域。利用主硅粉优异的物理化学性能,将其作为掺合料添加到混凝土中,可以有效地改变混凝土的各方面性能。
氟(fluorine的缩写)A.Memori等人研究了硅灰对含有粉煤灰的无机地质聚合物混凝土的硬度的影响。试验结果表明,掺入部分硅灰后,混凝土拌合物的和易性降低,但硬化混凝土的力学性能明显提高。最佳实验结果为:硅灰添加量为10%,抗压强度提高6.9%,抗拉强度提高12.8%,抗弯强度提高11.5%。混凝土的坍落度下降了4.3%。
魏思宁等人发现,在普通混凝土中掺入适量的硅灰,不仅可以减少水泥用量,还可以提高混凝土的强度、抗裂性和抗渗性。杨等研究了干湿循环条件下含硅灰混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,建立了混凝土抗硫酸盐侵蚀的数学模型。结果表明,干湿循环条件恶化了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,显著降低了混凝土的强度和耐腐蚀性能。当水灰比为0.47,含气量为6%,硅灰质量分数为5%,砂量为30%时,制备的混凝土具有良好的抗硫酸腐蚀性能。
2.用作耐火材料的添加剂。
日本每年从中国进口大量硅微粉用于耐火材料行业。优质硅粉主要用作高性能耐火浇注料、预制件、钢包料、透气砖、自流耐火浇注料、干湿喷料。在高温陶瓷领域,硅微粉具有高流动性、低储水量、高密度、高强度的特点,可以提高烧结制品的强度和耐磨性。

封运生等人研究了硅微粉和α-Al2O3微粉对耐火浇注料加水量、成型性、强度和抗渣性的影响。实验结果表明,硅粉和α-Al2O3粉的复合能提高材料性能,最佳掺量为6%硅粉和2%α-al2o 3粉。当α-Al2O3微粉用量不变时,增加二氧化硅微粉的用量将显著降低用水量。Andy等人研究了不同量的硅灰对蓝宝石基喷涂耐火材料性能的影响。实验结果表明,随着硅灰含量的增加,火石粘土基喷涂耐火材料的体积密度增加,热膨胀系数降低。当硅微粉质量分数为5%时,火石粘土基喷涂耐火材料的抗热震性最好。何东强等研究了硅灰在不定型耐火材料中的应用。结果表明,硅灰的加入有效地提高了不定型耐火材料的强度、浇注性能、耐高温性能和耐久性。
3.在水泥工业中用作混合剂。
硅微粉可用作水泥原料。据报道,挪威冰岛加拿大铁合金厂回收的部分硅微粉可用作水泥原料。在水泥原料中添加18% ~ 25%的硅灰,可提高水泥窑的产量和水泥质量,窑的生产能力可提高10% ~ 20%,抗压强度可从47MPa提高到5456MPa。
Z.Ali Nermati,M.Ghasemzadeh研究了硅灰的加入对低水泥镁铝尖晶石浇注料的流变性能、力学性能、物理性能和抗渣渗透性的作用和影响。实验结果表明,当分散剂用量为0.05%时,硅灰的加入提高了浇注料的体积密度、抗折强度和抗压强度。当硅灰加入量达到4%时,抗渣渗透性最好。M.T.Palou等人采用硅酸盐水泥-矿渣-硅微粉-变质高岭土制备混合水泥。
王秀红等。以硅灰为矿物掺合料,研究了硅灰对纤维增强水泥抗折强度、冲击强度、吸水率、体积密度和干缩的影响。结果表明,硅灰掺量为4% ~ 6%时,纤维增强水泥的抗折强度和冲击强度明显提高,吸水率和容重降低。

4.在塑料、涂料和橡胶中的应用。
在塑料、橡胶、涂料等现代高分子材料中,非金属矿物填料占有非常重要的地位。在高分子基材中添加硅微粉等非金属矿物填料,不仅可以降低高分子材料的成本,还可以提高材料的性能和尺寸稳定性,赋予材料一些特殊的物理和化学性能,如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘等。
王学东等。在环氧模塑料中使用硅微粉作为填料,研制出SlEC专用耐高压环氧模塑料,具有优异的电气性能、优异的耐电弧性、耐高压性、良好的耐候性和高表面电阻率。这种塑料是高压绝缘体和高压开关的首选材料。韩永海等人在阻燃绝缘涂料专利中通过添加硅微粉改善了涂料的触变性。该涂料具有涂层均匀、无裂纹、固化时间短、成本低的特点。刘友等在环氧树脂中添加硅粉,研制出一种具有防腐保鲜功能的无毒环氧增韧涂料,克服了现有涂料低温刷涂和喷涂的缺陷和不足。徐梅等人使用丁基橡胶作为基础材料,并在专利的电器绝缘密封剂中添加硅粉。徐梅制造的薄膜具有绝缘强度高、耐水、耐热、耐寒、耐化学腐蚀、耐老化、可塑性好、绝缘性能好的特点,适用于0.4~10kV电线母排及各种电器外露接头的绝缘密封。
5.其他方面的应用。
硅微粉因其优异的物理化学性能,广泛应用于冶金、化工、环保等领域。在李晓英,硅微粉经碱焙烧、熟料溶出、溶液净化、碳分沉淀、洗涤、干燥和煅烧,可制得纯度大于99.98%的二氧化硅。硅微粉可与氢氧化钾或碳酸钾混合加热制成缓释肥硅酸钾,不易挥发流失。它能保护土壤,促进作物根系发育,抑制病虫害。此外,硅微粉可以防止肥料结块。硅微粉还可用作化工产品的分散剂和隔离剂。广泛应用于精细农药、化肥、灭火剂等产品,在挪威、法国、意大利等国家已有应用。


