硅微粉

硅微粉简介硅微粉-又叫硅灰-也叫微硅粉-或二氧化硅超细粉，石英粉为白色或灰色粉末，其主要是通过对金属硅或硅铁等合金冶炼的烟气中的粉尘回收以及石英质矿物原料经选矿提纯、破碎磨碎后所得。

一：工厂中回收的硅微粉在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料，即是从金属硅或硅铁等合金冶炼的烟气中回收的粉尘。

目前市场上销售的回收微硅粉, 一部分是烟气经过收尘器收集后直接销售的硅灰, 一部分是收尘器收集后经过处理再销售的硅灰。

其主要成分为二氧化硅, 杂质成分为氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝和活性炭等。

工厂中矿石成分、原料冶炼工艺、回收收尘系统配置及运行情况等都会造成成分波动。

由于微硅粉中二氧化硅属无定型物质, 活性高, 颗粒细小,比表面积大, 具有优良的理化性能, 过去认为是一种工业废弃物, 现在越来越多地被认为是一种宝贵资源, 一种无需经过粉碎加工、廉价的超微粉体, 可以广泛应用在特殊工程中使用的混凝土、耐火材料、水泥等重要领域。

硅微粉的物理化学性能：硅微粉:外观为灰色或灰白色粉末﹑耐火度>1600℃。

容重：200～250千克/立方米。

硅灰的化学成份见下表：硅微粉的细度：硅灰中细度小于1微米的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3微米，比表面积为:20～28m/g。

其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍。

颗粒形态与矿相结构：硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。

它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。

掺有硅灰的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用。

硅微粉的质量；主要以SiO2含量的高低来判断。

低于88%，基本上没有市场。

含量在88%-92%，主要用于混凝土，而含量大于92%，主要用于耐火材料及其它行业。

二;工业生产的硅微粉是利用石英质矿物原料经选矿提纯、破碎磨碎后所得的一种重要的无机功能性材料，又称石英粉。

具有介电性能优异、热膨胀系数低、导热系数高、悬浮性能好等优点。

因其具有优良的物理性能、极高的化学稳定性、独特的光学性质及合理、可控的粒度分布，从而被广泛应用于光学玻璃、电子封装、电气绝缘、高档陶瓷、油漆涂料、精密铸造、硅橡胶、医药、化装品、电子元器件以及超大规模集成电路、移动通讯、手提电脑、航空航天等生产领域。

据调查，目前国内生产硅微粉的能力约50万吨，主要是普通硅微粉，而高纯超细硅微粉大量依靠进口。

初步预测2008年我国对超细硅微粉的需求量将达10万吨以上。

其中，橡胶行业是最大的用户，涂料行业是重要有巨大潜力的应用领域，电子塑封料、硅基板材料和电子电器浇注料对高纯超细硅微粉原料全部依靠进口，仅普通球形硅微粉的价格2—3万元/吨，而高纯超细硅微粉的价格则高达几十万元/吨以上。

超细硅微粉具有粒度小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好等特点。

以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、涂料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材料的基础和技术保证，享有“工业味精”“材料科学的原点”之美誉。

自问世以来，已成为当今时间材料科学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一，发达国家已经把高性能、高附加植的精细无机材料作为本世纪新材料的重点加以发展。

工业生产硅微粉的性能选用优质的天然石英，通过独特的高温处理工艺加工而形成的粉末，使其分子结构排列由有序排列转为无序排列。

其色白，纯度较高、流动性能好、并具有以下性能：1、优良的光学性质：方石英的折射率从石英的 1.55 下降到 1.48, 更接近 PE 、 PP 及一些树脂的折射率。

混合后的树脂呈透明状，不遮盖颜料本身的色彩，而用其它填料填充则会使颜料的色彩变浅、失真。

2、反射率：方石英的具体结构有助光反射，可取代玻璃微珠作反光油漆，既可增强防滑性，又可提高油漆的反光性。

3、白度，低密度、色泽光亮：方石英的白度达 95% 以上，在涂料、油漆中使用，可取代部分钛白粉，降低配方成本。

4、抗腐蚀，耐刻划、耐擦洗、耐磨性能好。

5、不含有机物污染，金属含量极低：可增强涂料的抗紫外线能力，并具有良好的绝缘性、良好的电磁辐射性和低的介电常数。

6、优良的抗热震性。

方石英受热 220— 240℃左右时，发生一定程度的热膨胀，正好补偿环氧树脂、石膏等在此温度下固化反应时的收缩，使浇注体不变形。

7、极低的热膨胀系数、抗沉淀性好、抗腐蚀性好。

硅微粉生产方式:1、干法生产石英粉，主要设备有磕石机、粉碎机、振动筛等。

其工艺流程为石英石矿料经过磕石机加工成较小石料，石料再经过粉碎机加工砂粒，然后经过振动筛筛分，在筛分过程中利用磁铁棒和排磁铁除铁，然后分装完毕入库。

2、水法生产石英粉，主要设备有磕石机、石碾、烤房、振动筛、水路系统等。

其工艺流程大致如下：石英石矿料经过磕石机加工成较小石料，石料再经过石碾碾压成砂粒，碾压时不停的加水，水带着砂粒流入沉淀池内，再把沉淀池内的砂粒运入烤房烘烤成干砂粒，然后再经过振动筛筛分，在筛分过程中利用磁铁棒和排磁铁除铁，然后分装完毕入库。

干法生产的石英粉分为普通石英粉、精制石英粉二种等级。

因石英石矿料从山上开采下来的时候，本身带有黄褐色的表皮。

挑选出较小的石英石矿料直接破碎筛分的产品称普通石英粉，表观呈现黄褐色与白色相间，其优点是价格便宜，缺点是杂质较多，故多用于建筑行业.挑选出大的矿料，经过人工去除表面黄褐色外皮，再加工而成的就是精制石英粉了，其表观呈现白色，亮晶晶，如同白砂糖一样。

因加工过程费时费料，故价位较高。

水法生产的石英粉分为普通石英粉和精制石英粉。

把较小的石英石矿料加工成普通石英粉，把大的石英石矿料加工成精制石英粉。

与干法石英粉相比，水法石英粉因在生产过程，较少产生设备铁以及用水冲走杂质，如含铁量及杂质都少于干法石英粉，但因其加工较为费工费料，故价位较高。

石英粉不分等级，只分规格。

因其具备白度高，无杂质、铁量低等特点，故应用范围广。

三球形化硅微粉的研究大规模、超大规模集成电路对封装材料的要求也越来越高，不仅要求超细，高纯，而且要求放射性元素含量低，特别是对于颗粒形状提出了球形化要求。

高纯超细熔融球形石英粉(简称球形硅微粉)由于具有高介电、高耐热．高填充量、低膨胀、低应力、低杂质、低摩擦系数等优越性能，在大规模、超大规模集成电路的基板和封装料中，成了不可缺少的优质材料．高纯球形硅微粉的生产技术国外20世纪80年代初已经有专利申报。

90年代初，我国开始引进使用球形硅微粉。

目前，可以生产材料的主要国家是日本和美国，德国和俄罗斯也掌握此种生产技术。

国外球形硅微粉的制备通常采用二氧化硅高温熔融喷射法、气体火焰法和在液相中控制正硅酸乙醇、四氯化硅的水解法，单分散等法也可制备亚微米左右的球形二氧化硅粉；用特殊的工艺方法还可制各壁厚和粒径可调的空心球形粉等。

其工艺复杂，这些方法国内还只停留在试验室阶段，有较大的技术难度，这也是至今国内还不能生产出高质量球形硅微粉的重要原因之一．四硅微粉国外应用概况混凝土工业的高强掺和剂混凝土工业的高强掺和剂混凝土工业是国外微硅粉综合利用中研究最早、成果纯度高、最多、应用最广的一个领域。

由于微硅粉具有颗粒细小、比表面积大、SiO2火山灰活性强等物理化学特点, 将微硅粉作为掺和剂加人混凝土中可改善混凝土多方面的性能, 如显著改善塑性混凝土粘附性能和凝聚性, 大幅度降低回弹量, 增大喷射混凝土一次成型厚度, 缩短工期, 节省工程造价等。

在需要特殊高强度混凝土的场所, 微硅粉作为掺和料配制高强混凝土, 其强度等级可以达到100MP。

国外许多重要的高层建筑物, 如美国南瓦克大厦和德国法兰克福大厦都是采用了微硅粉做混, 凝土的增强掺和剂。

在发达国家的一些重要混凝土水利水电工程中, 如海洋石油钻井平台、大跨度桥梁、隧洞等工程掺加微硅粉可以改善防渗、抗冲磨、防腐等性能. 微硅粉混凝土用于公路路面和飞机跑道中, 可以大大提高混凝土早期强度和耐磨性能, 在公路路面的维护和抢修中, 可以提前通车时间, 增加经济效益。

在欧美国家, 的喷射混凝土75%都掺人微硅粉,而在挪威和瑞典, 微硅粉是喷射混凝土的必备材料用于耐火材料的添加剂日本每年通过埃肯公司, 从中国进口大量的微硅粉用于耐火材料工业。

从日本神户制钢耐火物研究所研究报告来看, 优质微硅粉主要被用作高性能,耐火浇注料、预制件、钢包料、透气砖、自流型耐火浇注料及干湿法喷射材料。

根据大阪工业技术研究所提交的报告, 在高温陶瓷领域, 如氧化物结合碳化硅制品, 高温型硅酸钙轻质隔热材料, 电磁窑用刚玉莫来石推板, 高温耐磨材料及制品, 刚玉及陶瓷制品, 赛龙结合制品等, 微硅粉的使用具有高流动性、低蓄水量、高致密度和高强度等特点。

电炉冶炼原料美国曾将微硅粉以每453.6千克硅石配22.7千克微硅粉的配比制成球团作为电炉冶炼原料, 球的最大尺寸为19——25mm。

经电炉冶炼证明, 加人较大量的球团时, 炉子运行三周, 没有发现硅回收率降低和单位电耗增加的现象。

挪威埃肯公司也曾将2万Kw金属硅炉每昼夜生产出的耐100m3的微硅粉用水调和制成1一5cm直径的球团后, 不用干燥直接返回电炉进行冶炼试验, 在竖炉中800一1200℃温度下进行烧结, 烧结后的球团不存在爆裂和不适应的问题, 具有足够的机械强度, 而且, 由于不另加粘结剂,球团中杂质很少, 因此可返回电炉作为冶炼材料。

前苏联用纸浆废液作粘结剂制球, 球团强度经倒运而不碎裂, 按比例加人电炉使用。

瑞典一家铁合金厂利用微硅粉作铬矿球团粘结剂使用。

全封闭电炉冶炼硅铁一般采用湿法净化烟气,利用处理后的水洗炉气回收的微硅粉尘泥作为电炉冶炼原料。

挪威埃肯公司进行了试验和研究, 将其在回转窑中加氧化剂或还原剂, 继续加热至800一1400℃ , 经这样处理可以除掉微硅粉尘泥中的有害物质, 同时将其形成球团。

球团中的有害物质酚和氰化物及沥青之类的含碳物质都被除掉, 处理后的球团可返回到金属硅、硅铁冶炼中作为原料。

目前, 美国、俄罗斯、挪威等国均有微硅粉造球专利和制球设备。

应用于水泥做掺和材料作水泥原料挪威、冰岛、加拿大等国家的铁合金厂收回的部分微硅粉都有作为水泥原料的报导。

前苏联专利指出, 在生产波特兰水泥的原料中配入18%一25%的硅粉, 可提高水泥窑的产量和水泥质量, 窑的生产能力提高10%一20%水泥养护28天后, 抗压强度由47Pa提高到54一56MPa。

用做水泥混合材生产混合水泥冰岛水泥公司将制成球状的微硅粉与熟料一起研磨生产含微硅粉约6%的混合水泥, 应用效果很好。

1982年法国拉法基水泥公司用微硅粉掺在波特兰熟料中生产的混合水泥就已进人市场。