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微硅粉在國外的應用情況

早在1947年挪威?瞎荆‥lkem ASA)就開始進行微硅粉的生產技術、粉塵處理、分級和應用方面的研究,成為世界上最早開展微硅粉研發的企業,并始終在微硅粉收塵與處理技術上保持領先地位。隨后,美國、俄羅斯、日本也開始進行研發應用,并成為微硅粉主要生產國。目前,微硅粉年生產量為:美國30萬噸,俄羅斯15萬噸,挪威12萬噸,日本7萬噸。國外以微硅粉為主可開發的應用領域有:

  1.1混凝土工業的高強摻和劑

  微硅粉作為摻和劑應用于混凝土工業是國外微硅粉綜合利用中研究最早、成果最多、應用最廣的一個領域。由于微硅粉具有顆粒細小、比表面積大、SiO2純度高、火山灰活性強等物理化學特點,把微硅粉作為摻和劑加入混凝土中改善了混凝土多方面的性能。如顯著改善塑性混凝土粘附性能和凝聚性,大幅度降低回彈量,增大噴射混凝土一次成型厚度,縮短工期,節省工程造價。

  在需要特殊高強度混凝土的場合,微硅粉作為摻和料配制高強混凝土,其強度等級可以達到100 MPa。國外許多重要的高層建筑物,如美國南瓦克大廈和德國法蘭克福BfG大廈都是采用了微硅粉做混凝土的增強摻和劑。在發達國家的一些重要混凝土水利水電工程中如海洋石油鉆井平臺、大跨度橋梁、隧洞等工程摻加微硅粉可以改善防滲、抗沖磨、防腐等性能,如挪威北海石油鉆井平臺,挪威Stolma跨海橋(301m跨徑LC60輕骨料混凝土建造),丹麥大貝爾特海峽大橋,連接丹麥與瑞典的厄勒(ORESUND)海峽大橋,美國Kinzua大壩防滲混凝土面板、進水閘、遂洞、主廠房下部結構等。微硅粉混凝土用于公路路面和飛機跑道中,可以大大提高混凝土早期強度和耐磨性能,在公路路面的維護和搶修中,可以提前通車時間,增加經濟效益,如歐洲E-6和E-18高速公路(瑞典),以及倫敦非金屬處理廠高耐磨地面處理。

  在歐美國家,75%的噴射混凝土都摻入微硅粉,而在挪威和瑞典,微硅粉是噴射混凝土的必備材料。

1.2用于耐火材料的添加劑

  日本每年通過?瞎,從中國進口大量的微硅粉用于耐火材料工業。從日本神戶制鋼耐火物研究所的研究報告來看,優質微硅粉主要被用作高性能耐火澆注料、預制件、鋼包料、透氣磚、自流型耐火澆注料及干濕法噴射材料。根據大阪工業技術研究所的提交的研究報告,在高溫陶瓷領域,如:氧化物結合碳化硅制品,高溫型硅酸鈣輕質隔熱材料,電磁窯用剛玉莫來石推板,高溫耐磨材料及制品,剛玉及陶瓷制品,賽龍結合制品等,微硅粉的使用具有高流動性、低蓄水量、高致密度和高強度等特點。

  1.3用作冶金球團助劑

  美國曾將微硅粉以每453.6kg硅石配22.7kg微硅粉的配比制成球團作為電爐冶煉原料,球的最大尺寸為19-25mm。經電爐冶煉證明,加入較大量的球團時,爐子運行三周,沒有發現硅回收率降低和單位電耗增加的現象。挪威?瞎疽苍鴮2萬千瓦金屬硅爐每晝夜生產出的100m3的微硅粉用水調和制成1-5cm直徑的球團后不用干燥直接返回電爐進行冶煉試驗,在豎爐中800-1200℃溫度下進行燒結,燒結后的球團不存在爆裂和不適應的問題,具有足夠的機械強度,而且,由于不另加粘結劑,球團中雜質很少,因此可返回電爐作為冶煉材料。蘇聯用紙漿廢液作粘結劑制球,球團強度可經倒運而不碎裂,按30%比例加入電爐使用。瑞典一家鐵合金廠利用微硅粉作鉻礦球團粘結劑使用。

  全封閉電爐冶煉硅鐵一般采用濕法凈化煙氣,利用處理后的水洗爐氣回收的微硅粉塵泥作為電爐冶煉原料。挪威?瞎具M行了試驗和研究,將其在回轉窯中加氧化劑或還原劑,繼續加熱到800-1400℃左右,經這樣處理可以除掉微硅粉塵泥中的有害物,同時將其形成球團。球團中的有害物質酚和氰化物及瀝青之類的含碳物質都被除掉,處理后的球團可返回到金屬硅、硅冶煉中作為原料。

  目前,美國、俄羅斯、挪威等國均有微硅粉造球專利和制球設備。

  1.4應用于水泥做摻和材料

  作水泥原料:挪威、冰島、加拿大等國家的鐵合金廠收回的部分微硅粉都有作為水泥原料的報導。蘇聯專利指出,在生產波特蘭水泥的原料中配入18-25%的硅粉,可提高水泥窯的產量和水泥質量,窯的生產能力提高10-20%水泥養護28天后,抗壓強度由47Pa提高到54-56MPa。

  做水泥混合材生產混合水泥:冰島水泥公司將制成球狀的微硅粉與熟料一起研磨生產含微硅粉約6%的混合水泥,應用效果很好。1982年法國拉法基(Lafarge)水泥公司用微硅粉摻在波特蘭熟料中生產的混合水泥就已進入市場。加拿大也制訂了混合水泥的標準,混合水泥要求微硅粉摻入量在10%以內,微硅粉中SiO2 含量大于85%,燒失量<6%。生產超密水泥:日本電氣化工業株式會社從丹麥迪西脫(DENSIT)公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水泥。這種水泥主要由微硅粉、特殊外加劑和水泥熟料等配制而成。用它能制成致密度極高的混凝土,其強度比普通混凝土增強2-3倍,有良好的耐腐蝕性、絕緣性、耐磨性、抗滲性、抗凍性及對氯離子的阻擋性能等。丹麥已將這種水泥用于防腐、耐磨食品工廠和重型機械廠的地面及要求絕緣和阻擋氯離子的防蝕層、水工混凝土工程等,還可以代替部分金屬制品。丹麥防腐蝕研究中心正在研究所用這種水泥作鋼鐵的防腐涂層原子能研究所正在研究用它作放射性廢棄物的保護隔離材料。

  1.5用作化工產品的分散隔離劑

  為了防止某些化工合成粉體結塊,曾經采用云母進行包覆處理,造價較高。應用微硅粉可以取代較貴的處理材料,但要準確地掌握使用的比例。挪威、法國和意大利都是采用這種方法,使分散隔離劑的應用效果很好。這種分散隔離劑廣泛用于微細農藥、化肥、滅火劑等產品,如美國Borax、蘇格蘭METHIL DOCKS化肥廠。

  1.6其他方面

  國外一些廠家對冶煉硅質合金產生的大量微硅粉不斷進行研究探索,尋找更多的用途。例如,俄羅斯開發了利用微硅粉作硅酸鹽磚原料的工藝方法,并試制出配加 5%微硅粉的硅酸鹽磚,按磚的硬度、抗寒強度、吸水性相當于M200牌號磚,如將微硅粉配加量增至7%時,磚的牌號增至M250-300號,這批試驗性磚的其他指標均符合俄羅斯標準要求俄羅斯利用微硅粉填充樹脂及其他高分子聚合物產品,替代白碳黑、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料,可提高延伸縮、抗撕裂和抗老化度性能微硅粉還可以用于農肥和改良土壤品種,如將微硅粉與氫氧化鉀或碳酸鉀混合加熱可制成緩農肥硅酸鉀,它不易揮發流失,能保護土壤,促進作物根部發育,抑制病蟲害,以及將微硅粉和纖維素廠或木材工廠生產的廢樹皮等廢料經加工后形成混合物質,可以增強土壤的肥力。

常見問題:

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