工業(yè)微硅粉是工業(yè)硅及硅鐵合金冶煉生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的第二產(chǎn)品，其主要成分為無(wú)定型二氧化硅，還含有Ca、Fe、Mg、Na、Mn 等金屬氧化物雜質(zhì)。在硅鐵或工業(yè)硅冶煉爐內約有10% ～ 15% 的硅轉化為微硅粉，據統計，生產(chǎn)1t 硅鐵可產(chǎn)生約230～250kg 微硅粉，而生產(chǎn)1t 工業(yè)硅則可產(chǎn)生高達500kg 的微硅粉。目前，我國有上千座硅鐵及工業(yè)硅爐，微硅粉的年產(chǎn)量在150 萬(wàn)t 以上，然而，已配備除塵設備的工廠(chǎng)只有少數，能捕集到的微硅粉不足50 萬(wàn)t/ 年。大多數微硅粉直接排入大氣，不但污染周邊環(huán)境，對人體造成極大傷害，同時(shí)也造成巨大的經(jīng)濟損失。
微硅粉一度被認為是一種嚴重污染環(huán)境的工業(yè)廢棄粉塵，隨著(zhù)人們對循環(huán)利用經(jīng)濟理念的認識，微硅粉在不同領(lǐng)域得到了廣泛的應用，并且還有開(kāi)辟出更多使用途徑的趨勢。本文簡(jiǎn)述了冶煉硅鐵和工業(yè)硅過(guò)程中微硅粉的生產(chǎn)過(guò)程、微硅粉的捕集系統、以及微硅粉在建筑領(lǐng)域的應用，并對微硅粉未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向提出了建議。
1 工業(yè)微硅粉的產(chǎn)生過(guò)程
石英石是工業(yè)硅或硅鐵合金冶煉過(guò)程中的基本原料，在冶煉過(guò)程中會(huì )發(fā)生復雜的物理化學(xué)反應。當溫度達到1750℃時(shí)，石英石被碳還原生SiO；當溫度高于2160℃時(shí)，還原得到的Si 氣化升華，Si 蒸氣上升遇到低于1100℃空氣時(shí)與氧反應，亦生成SiO。SiO 和Si 的高溫氣體在急速上升的過(guò)程中被空氣中的氧氣氧化，并在較低的溫度下凝聚、冷卻生成微納米級顆粒，經(jīng)收塵器過(guò)濾收集即得到微硅粉。其形成的一般過(guò)程如圖1 所示。
 2 微硅粉的捕集
工業(yè)硅和硅鐵合金生產(chǎn)企業(yè)屬于高能耗、重污染行業(yè)，隨著(zhù)人們對資源再利用的認識和國家對環(huán)境污染的大力治理，相關(guān)企業(yè)必須對煙氣凈化更加重視。正確選擇先進(jìn)的除塵設備，不但可以減少粉塵對環(huán)境造成的污染，而且還能生產(chǎn)出高質(zhì)量的微硅粉。微硅粉的回收裝置是煙氣凈化系統，即微硅粉生產(chǎn)系統，煙氣凈化回收系統，它不但要解決煙氣凈化問(wèn)題，更重要的是成為一種為企業(yè)創(chuàng )造高利潤的新型設備，高效收回高品質(zhì)的微硅粉，使微硅粉變廢為寶。
3 工業(yè)微硅粉在水泥及混凝土行業(yè)的應用
工業(yè)微硅粉經(jīng)過(guò)焙燒、燒結、酸浸、堿浸等火法或濕法工藝處理后，可得到粒徑分布狹窄、形貌規整（一般為球形）、雜質(zhì)含量少的微納米二氧化硅，可以作為生產(chǎn)硅基產(chǎn)品的原料；微硅粉在沒(méi)有預處理的情況下，多用于對粒度和純度要求較低的行業(yè)，如混凝土、水泥、耐火材料、團礦等重要領(lǐng)域。作為添加劑，微硅粉在油漆、涂料、冶金、橡膠、耐火材料和陶瓷制品等領(lǐng)域具有廣泛的應用，然而其使用量遠遠不能解決微硅粉產(chǎn)量過(guò)剩、堆積嚴重的現狀。
從對微硅粉的消耗量來(lái)說(shuō)，以微硅粉作為水泥或混凝土摻合料為最佳。微硅粉作為添加劑、填充料或者摻合料，可以改善水泥或混凝土的物理結構性能，根據不同的添加方法和添加量可以配制具有高強度、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗滲透、抗凍的特種復合水泥或混凝土，廣泛應用于大型水利水電、港口及海洋、鐵路橋梁跑道隧道、高強及民建城市建筑等工程。下面以在水泥混凝土工程中摻入適量微硅粉為例，對它提高工程質(zhì)量的作用加以具體說(shuō)明 。
（一）微硅粉在水泥方面的應用
工業(yè)微硅粉具有超微粒的特性、且經(jīng)過(guò)前處理后呈表面光滑的微球，是一種優(yōu)質(zhì)的水泥摻合料和低水泥澆注料的添加劑。球形微硅粉的添加，可以改善和提高水泥材料的物化性能、微硅粉作為水泥原料或者添加劑，主要是用來(lái)生產(chǎn)新型水泥配料和新型水泥：
（1）生產(chǎn)水泥生料配料：原料中加入20% 左右的微硅粉，可提高水泥的質(zhì)量，特別是抗壓強度。
（2）生產(chǎn)混合水泥：工業(yè)微硅粉經(jīng)酸浸后，得到以二氧化硅為主要成分的球形顆粒，與熟料一起研磨生產(chǎn)含微硅粉的混合水泥，微硅粉的摻雜量一般控制在10% 以?xún)取?br />
（3）生產(chǎn)超密水泥：此種水泥主要由微硅粉和水泥熟料等配制而成，此外需加入特殊添加劑。用超密水泥制成的混凝土，其致密度極高，其強度也比普通混凝土增加兩到三倍，具有良好的絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性、抗凍性、抗滲性以及氯離子阻擋性等。廣泛應用
于防腐、耐磨蝕工廠(chǎng)的地面，以及要求絕緣和阻擋氯離子的防蝕層，還可以用作隔離材料，比如鋼鐵的防腐涂層。
（二）在混凝土方面的應用
普通混凝土一般以水泥為主要膠凝材料，是與水、砂和石子按適當比例配合而成的一種優(yōu)良的建筑材料，已廣泛地應用于路面工程。由于其抗拉強度低、耐磨耐腐蝕能力低、脆性大，易受外界沖擊疲勞荷載、溫度、濕度等因素的影響，常常會(huì )變形或被早期破壞，如交通磨損、化學(xué)腐蝕、機械沖擊變形、凍融循環(huán)開(kāi)裂、防水失效等。微硅粉的摻入可有效地增加混凝土的致密度，提高混凝土的韌性和抗滲性，對混凝土內部和表面的裂隙產(chǎn)生約束作用，有效地阻止其擴展，達到增強的作用。另外它還與游離的氫氧化鈣結合，形成穩定的硅酸鈣水化物。微硅粉的摻雜對混凝土的影響主要表現在：
改善混凝土的密實(shí)性。在普通混凝土中，水泥顆粒之間存在著(zhù)較大的微觀(guān)空隙，微硅粉的摻入，可以填充混凝土中的空隙，減少空隙的數量或者降低空隙的尺寸，使漿體更為致密，從而提高水泥漿的密實(shí)度，其抗壓強度、抗滲水性、耐腐蝕性能相應的得到了提高。
提高混凝土的粘結強度與耐久性。微硅粉的摻入可以將骨料界面過(guò)渡區形成的過(guò)量的氫氧化鈣轉化為水化硅酸鈣凝膠，使其填充在水泥水化物之間，從而提高水泥漿體與骨料之間的粘結強度。氫氧化鈣晶粒對混凝土早期強度是不利的，摻雜的微硅粉可以與其發(fā)生火山灰反應，不斷消耗氫氧化鈣，加快混凝土的水化作用，提高混凝土的早期強度和密實(shí)性，有效地提高了抗氯離子滲入引起電化學(xué)破壞的能力，延長(cháng)了其使用壽命。
改善混凝土的離析和泌水性能。微硅粉具有較大的比表面積和優(yōu)良的相容性，具有潛在的滯水作用，可以顯著(zhù)減少混凝土的離析和泌水。在混凝土中摻雜一定量的微硅粉，水分被就地滯留在微硅粉表面而無(wú)法遷移，因此摻雜微硅粉的混凝土在骨料和鋼筋下面沒(méi)有泌水聚集，其界面強度顯著(zhù)提高。然而，在配置摻雜微硅粉的混凝土時(shí)，需要微調水膠比，還應加大高效減水劑的添加，在保證混凝土適當的粘度和流動(dòng)性前提下，提高混凝土的強度。
4 結語(yǔ)
綜上所述，微硅粉是一種極具工業(yè)應用前景的硅產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物，由于其具有顆粒尺寸小、比表面積大、活性高、相容性好、機械穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在水泥或混凝土等領(lǐng)域廣泛應用。在普通混凝土中摻加適量微硅粉，不僅減少了水泥用量，同時(shí)提高了混凝土的物理化學(xué)綜合性能，具有明顯的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
目前工業(yè)微硅粉的質(zhì)量遠沒(méi)有達到實(shí)際中的應用，并且工業(yè)硅及硅鐵合金行業(yè)產(chǎn)出副產(chǎn)品微硅粉的過(guò)剩和滯銷(xiāo)問(wèn)題遲遲不能解決，在大多工業(yè)硅及硅鐵合金廠(chǎng)，微硅粉漫天飛舞、堆積如山的現象仍然存在。針對這一現象，今后的工作可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展：
（1）調整觀(guān)念。微硅粉作為副產(chǎn)品是今后工業(yè)硅及硅鐵企業(yè)發(fā)展的重要方向，決不能認為是廢棄物，而應當認為是產(chǎn)業(yè)，且是具有更高價(jià)值的盈利產(chǎn)品。
（2）研究開(kāi)發(fā)先進(jìn)的除塵設備，提高微硅粉的質(zhì)量。現行微硅粉使用前，大多需要經(jīng)過(guò)酸浸、堿浸、焙燒等復雜的前處理，既增加了使用成本，在前處理的過(guò)程中又給環(huán)境造成了新的負擔。因此，對微硅粉的捕集，重點(diǎn)不但要在回收率上，更應該提高微硅粉的質(zhì)量，使之在今后應用過(guò)程中無(wú)需經(jīng)過(guò)復雜的前處理就可以直接應用。
（3）微硅粉捕集裝置的設計，應該朝著(zhù)簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化、低能耗、低污染、高效率的方向發(fā)展。
（4）關(guān)于工業(yè)微硅粉的運輸問(wèn)題，應增大微硅粉的密度，降低運輸成本，同時(shí)也要做到密封措施，避免運輸過(guò)程中微硅粉粉塵對環(huán)境造成的污染。
（5）就地取材，因地而異。在硅及硅合金企業(yè)，就地安裝配置處理微硅粉系統，比如說(shuō)在工業(yè)硅廠(chǎng)引進(jìn)將微硅粉壓制成板材的工藝技術(shù)，這樣不但可以解決了微硅粉副產(chǎn)品產(chǎn)量大、難處理的問(wèn)題，而且省去了運輸微硅粉途中的費用。
（6） 拓展工業(yè)微硅粉的應用范圍，實(shí)現工業(yè)微硅粉變廢為寶、產(chǎn)生經(jīng)濟效益的目的。目前對微硅粉的應用主要集中在添加劑、摻和劑、填充劑等物理方面，所以在繼續開(kāi)發(fā)微硅粉的物理應用外，更要注重微硅粉在化學(xué)方面的應用。
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