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【微硅粉知识】微硅粉在国外的应用情况
- 2020-01-14-

       微硅粉在国外的应用情况 ,微硅粉是冶炼硅铁、工业硅时从烟气净化装置中回收的工业烟尘。我国是世界硅铁、工业硅生产大国,据冶金报报道,1985年我国已形成生产硅铁100万吨,工业硅30万吨的生产能力,估计硅铁实际年生产量80~90万吨。据此计算,我国微硅粉潜在资源每年达15万吨以上。

       早在本世纪四、五十年代,国外就进行了微硅粉综合利用研究,微硅粉现于很多领域。根据已掌握的资料,本文拟对微硅粉在国外的应用概况予以综述,以促进我国微硅粉综合利用工作的开展。

一、国外微硅粉研究

       挪威工业大学的Markeslad首次做了微硅粉的实验,1952年至1979年其间挪威先后发表了不少有关微硅粉研究方面的文章,但在本世纪七十年代以前,对微硅粉应用的研究所做出的贡献是比较小的。

       八十年代以后,欧美各国和日本相继开展了微硅粉综合利用的研究,并求得了长足的进展。加拿大与美国对微硅粉的研究始于1980年。此外,各国的生产厂家、大专院校根据各自情况对微硅粉的应用进行了大量的研究工作。为总结经验,1983年、1986年在加拿大和西班牙,由加拿大能矿与资源部技术中心和美国混凝土协会主办了第一届和第二届微硅粉在混凝土中应用的国际会议。

二、国外微硅粉的产量

博天国际       微硅粉在国外有很多叫法,在北欧各国叫凝聚硅灰(Condensed Silica Fume),在美国和加拿大叫硅灰(Silica dust),也有人叫硅粉(Silica Fume)。

据资料介绍,1981年世界主要国家微硅粉产量近80万吨。

三、微硅粉的物理性质和化学成分

       由于微硅粉是生产硅铁和工业硅的副产品,其生产条件相似,所以各国微硅粉的物理性质和化学成分相似。

1、颜色

       微硅粉呈灰白色,按含碳量多少,微硅粉颜色深浅略有不同,白度40-50,微硅粉与水泥混合后呈灰黑色,拌成混凝土后呈青灰色。

2、比重的密度

       微硅粉与水泥、矿渣、粉煤灰等的物理性能比较。由表可见,硅粉的比重约为水泥的2/3,但密度却只有水泥的1/6左右。

美国及加拿大15家工厂微硅粉平均值

       微硅粉中的SiO2一般在90%以上,并且绝大部分呈非晶态。非晶态SiO2愈多,微硅粉火山灰活性愈大,在碱性溶液中反应能力愈强。

四、微硅粉在国外的应用领域

1、应用于混凝土工业

       把微硅粉作为掺合剂用于混凝土工业是国外微硅粉综合利用中研究最早、成果最多、应用最广的一个领域。由于微硅粉颗粒细小,比面积大,具有SiO2纯度高与强火山灰活性等物理化学特点,把微硅粉作为掺合剂加入混凝土多方面性能。

(1) 提高混凝土早期强度和最终强度[2-4、9]

       国外研究证明,当微硅粉对水泥的取代率为30%以内时,蒸气温度为80℃,砂浆一天的抗压强度为不掺微硅粉的2倍,(100MPa);若无采用蒸压养护,则几乎达3倍(150MPa);采用标准养护,砂浆的抗压强度也明显提高。加拿大H。H。Bache提出,当微硅粉与高效碱水剂复合使用时,可使混凝土的水胶比(W/C+Si)降至0.13-0.18,水泥颗粒之间被硅粉填充密实,混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3-5倍。目前,美国、丹麦、挪威等国已用微硅粉作掺合剂配置出了强度高大1100kg/cm2的混凝土,而且工艺简单,经济效益好,故被大量采用。

(2) 增加至密度[1、3]

       混凝土中掺入微硅粉增加了起反应的硅含量,在电镜下观察,掺微硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外,微硅粉颗粒很细小,均匀地填充了混凝土微孔。国外用水泥注入法测定,无论哪种养护条件,掺微硅粉的混凝土水泥石微孔容积均明显减少。

(3) 改善混凝土离析和泌水性能[1、3、9]

       浇灌混凝土之后,往往产生水从混凝土中分离出来的现象,即在表层形成水膜,也称之为浮浆,使上层混凝土分布不均匀,影响建筑质量。国外研究证明,微硅粉掺入量即取代率Si/(Si+C)愈多,混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达15%时,混凝土坍落即使达15-20cm,也几乎不产生离析和泌水;当取代率达20-30%时,将该混凝土直接放入自来水中也不宜产生离析。由于微硅粉对混凝土离析和泌水性能的改善,使掺微硅粉混凝土可以用作海港、隧道等水下工程。

(4) 提高混凝土的抗渗性、抗化学服饰性和比电阻[1]

       由于微硅粉的掺入提高了混凝土的密实性,大大减少了水泥空隙,所以提高了微硅粉混凝土的抗渗性能。国外研究认为,当混凝土中微硅粉取代率为10-20%时,显著改善了混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性,而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。这时因为密实性的提高和SiO2含量增加,有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。另外,由于微硅粉比电阻很高(可达1.2×1011Ω·cm,90~150℃),所以混凝土比电阻可提高1.9~16倍。

       1、国外对微硅粉应用的研究已进入了几十年,最近10余年研究工作多,进展大。已把微硅粉应用在建筑、冶金、水泥、化肥等工农业领域。其中在建筑方面的应用最广泛,研究成果最多,先进国家已进入制定规范的阶段了。

       2、国外对微硅粉的应用研究比较系统,从收回、存贮、运输、使用到机理研究,均作了大量的工作,不少国家成立了相应的研究机构,建立了相应的生产厂。微硅粉在国外已进入商品化生产阶段。

       3、微硅粉的使用带来了巨大的经济效益。如挪威每年可节省50万吨波特水泥,美国1983年在修补Kinzua坝消力池一项工程中使用微硅粉混凝土就节省了几千万美元。

       4、微硅粉具有大大改善了产品性能,带来巨大的间接效益;如使用在水下工程,微硅粉高强混凝土提高抗冲磨强度3倍,抗空蚀强度14倍,微硅粉混凝土的早期强度好,所以常用在抢修工程上;微硅粉混凝土异乎寻常的高强度,使其常用在高层、大跨、耐磨、抗腐等特殊工程上。

       5、从发展趋势上看,今后微硅粉应用还将在耐火材料、橡胶、高分子等领域中有较大发展。

总之,微硅粉曾一度被认为是一种严重污染环境的烟尘,而今经各国的研究与利用已证明它是一种很有价值的商品。随着人们认识和实践的深入与发展,将会发现新的利用途径,并不断提高其使用价值


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