硅微粉的用途及生产技术

硅微粉的用途及生产技术

姓名：白志文班级：材料化学101 学号：051002101

摘要：按照体颗粒形状分类的方法将硅微粉分为角形硅微粉和球形硅微粉，通过机械破碎等得到硅微粉产品。本文论述了硅微粉产品的宽广应用领域，以及国内硅微粉产品生产与需求概况及其生产技术。

关键词：硅微粉;制备工艺；加工技术；用途

1 绪论

硅微粉{二氧化硅微粉}是主要成份为SiO2，是冶炼硅铁合金和金属硅时被烟气带出炉外的无晶形细颗粒，具有优越的火山灰性能。近年来随着归家环保法规的逐步落实和人们环保意识的提高以及硅微粉应用领域的日益扩大，硅系铁合金生产厂相继新建或配套改造了烟气净化系统，即硅微粉生产系统。回收硅微粉，尽可能的使废物资源化和无害化，减少工业生产对人类和环境的影响，既有经济效益，又有社会和环境效益。1

2 硅微粉性能及用途

硅微粉是用二氧化硅(SiO2)又称石英的材料经过破碎、提纯、研磨、分级等工艺精细加工而成，其纯度高、色泽白、颗粒级配合理，有着独特的性能和广泛的用途。

2. 1 硅微粉性能

(1)具有良好的绝缘性：由于硅微粉纯度高，杂质含量低，性能稳定，电绝缘性能优异，使固化物具有良好的绝缘性能和抗电弧性能。

(2)能降低环氧树脂固化反应的放热峰值温度，降低固化物的线膨胀系数和收缩率，从而消除固化物的内应力，防止开裂。

(3)抗腐蚀性：硅微粉不易与其他物质反应，与大部分酸、碱不起化学反应，其颗粒均匀覆盖在物件表面，具有较强的抗腐蚀能力。2

(4)颗粒级配合理，使用时能减少和消除沉淀、分层现象；可使固化物的抗

拉、抗压强度增强，耐磨性能提高，并能增大固化物的导热系数，增加阻燃性能。

(5)经硅烷偶联剂处理的硅微粉，对各类树脂有良好的浸润性，吸附性能好，易混合，无结团现象。

(6)硅微粉作为填充料，加进有机树脂中，不但提高了固化物的各项性能，同时也降低了产品成本。3

2.2 几种主要用途硅微粉的理化指标

2.2.1 电子及电器工业用硅微粉

电子及电器工业用硅微粉(SJ/T10675－2002)产品分类及代号：用于电工行业有普通硅微粉(PG)、普通活性硅微粉(PGH)、电工级硅微粉(DG)、电工级活性硅微粉(DGH)。用于电子行业有电子级结晶型硅微粉(JG)、电子级结晶型活性硅微粉(JGH)、电子级熔融型硅微粉(RG)、电子级熔融型活性硅微粉(RGH)。产品规格为产品网目数，分为300、400、600、1000目。产品的粒度分布见表1，产品的理化指标见表2。

2.2.2 普通无碱玻璃纤维和电子工业用玻璃纤维原料

普通无碱玻璃纤维和电子工业用玻璃纤维原料化学成分(%)为：SiO2>99.0，Al2O3<0.3，Fe2O3<0.05，Na2O+K2O<0.15。粒度为：-325目>98. 0%。4

2.3 硅微粉的用途

由于硅微粉具有良好的特性，因此它有着广泛的用途。

(1)电子行业：作为电子产品如集成电路块、半导体器件的塑封料填料。

(2)电工行业：作为电工产品如电流互感器、电压互感器、干式变压器等高压电气部件的浇注料填料。

(3)作为玻璃纤维的主料，用于生产普通无碱玻璃纤维和电子工业用玻璃纤维。

(4) 硅橡胶和塑料的填充料。41

(5) 涂料的添加料。

(6) 建筑业：①可做水泥掺合料，以降低水灰比，提高和易性；②用于钢筋混凝土，可以大大提高混凝土的密实性，增强抗渗漏性，如用于水电大坝、大小型水池等。③作各种建筑砂浆的填充料。5

(7) 耐火材料工业：作添加机制取高级耐火材料。

(8) 石油领域：石油钻井固井。

(9) 化学工业：高质量的硅微粉可作为惰性填充材料应用于各种化合物中，以代替滑石和高岭土等硅酸盐材料。

(10) 科研、冶金等领域。

(11) 其他：如牙用材料，陶瓷、日用化工用材料等。6

2．4 一般硅微粉产品的应用领域

作为填料或辅料可用于以下方面：

陶瓷、冶金熔剂、铸造及金属表面处理；电子元器件封装；橡胶；T程塑料；高档油漆、防腐涂料；电焊条涂层；建筑砂浆及高强混凝土骨料；高级耐火材料；太阳能光电池、军用天线反射罩；牙用材料；环保及油井加压等。

2.5 球形硅微粉产品的应用领域

超大规模和甚大规模集成电路塑封料；超大规模电子显像；精细化工；可擦写光盘及大面积电子基板；特种陶瓷及特种橡胶；航空、航天工程等。

2.6 纳米Si02产品的应用领域

橡胶、油漆涂料、电子封装材料、硅基基板、功能化学纤维、功能塑料、高级陶瓷、特种耐火材料、密封胶、粘结剂、化工、医药、农药、高分子复合材料、玻璃钢、化妆品、油墨、农业种子处理剂及消防的干粉灭火剂等。

3 硅微粉原料的加工和提纯

3.1 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，使原料达到或高于硅微粉的化学指标；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。7

3.2 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。

4 硅微粉的生产

4.1 角形硅微粉的生产

角形硅微粉是用硅微粉原材料经研磨而得到的外形无规则多呈棱角状的硅微粉。角形硅微粉根据其原材料的不同又分为角形结晶硅微粉和角形熔融硅微粉。

4.1.1 主要生产设备

角形硅微粉的主要生产设备有球磨机、振动磨、微粉分级机和烘干机。下面分别简要介绍其工作原理。

球磨机：可以是干法也可以是湿法研磨物料。当球磨机运转时，磨矿介质与物料一起被提升到一定高度后下落，如此反复进行，处于磨矿介质之间及磨矿介质与磨机桶壁之间的物料受到冲击和物料在磨矿介质的滚动、滑动过程中被研磨成细粉。