由于微硅粉堆比重小(0.18—0.23t/m3),不易存贮、运输,所以国外进行了广泛研究。一般有几种方法;
(1)硅粉制粒、造球增大堆比重后存贮 ,苏联、日本、挪威均研究成功了微硅粉制粒、造球的振动机械,有的不配任何粘络剂,有的加少量硅酸钠成碱金属的氢氧化物。据称制成的球粒一般为6—30mm大小,在200—250℃温度下干燥,或以900℃焙烧制成的微硅粉粒强度很高。日本,苏联,美国还申请了硅粉造球的专利、建立了造球车间。
(2)水化制浆
挪威冶炼厂将硅粉掺进60—65%的水,经振动搅拌成浆状,泵送混凝土厂进行利用。瑞典公司利用50/50的比例用水将硅粉制成泥浆,进行存贮、运输。美国研究成功了一种制备酸化处理的稳定水化物的方法处理粉尘,用这种方法处理以后,可使水状悬浮物保持稳定的活动性,而且随时可获得良好的再分离性。苏联工厂用CB92—1一A型混凝土自动搅拌机制硅粉浆,使硅粉的密度进步到1.25—1.3t/m3。
(3)硅粉增密
挪威公司已研制成功硅粉增密设备。据先容,增密后的硅粉堆比重进步3倍以上。 国外一些厂家对冶炼硅质合金产生的大量二氧化硅粉尘不断进行研究探索,寻找可靠销路,除了发现上述各种有价值的用途之外,还发现这种粉尘可以用于耐火材料生产,用于尽缘材料、防烧结剂等。例如,前苏联利用二氧化硅粉尘制取树脂及其他高分子有机化合物为主的聚合物产品,并用作黑、白炭黑、滑石、石棉、气溶剂等物的代用品,作为添加材料。此外,硅粉还可用于改良土壤。例如、将硅粉和纤维素厂或木材加工厂产生的废树皮等废物,经加工后形成的混合物质,可以增强土壤的肥力。
英国有用含硅粉料制取硅的方法、将含硅粉的粉料与还原剂一起喷吹到气体放电等离子区,被加热和等离子气体一起送到反应室反应而获得硅。 把硅粉作为掺和剂用于混凝土产业是国外硅粉综合利用中研究最早、成果最多、应用最广的一个领域。由于硅粉颗粒细小,比表面大,具有SiO2纯度高与强火山灰活性等物理化学特点,把硅粉作为掺和剂加进混凝土中改善了混凝土多方面性能;
(1)进步混凝土早期强度和终极强度
国外研究证实,当硅粉对水泥的取代率为30%以内时,蒸养温度为80℃,砂浆一天的抗压强度为不掺硅粉的2倍(100MPa);若采用蒸压养护,则几乎达3倍(150MPa);采用标准养护,砂浆的抗压强度也明显进步。加拿大专家提出,当硅粉与高效减水剂复合使用时,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充填密实,混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3—5倍。目前广美国、丹麦、挪威等国已用硅粉作掺和剂配制出了强度高达1100kg/cm2的混凝土,而且工艺简单,经济效益较好,故被大量采用。
(2)增加致密度
混凝土中掺进硅粉增加了起反应的硅含量,在电镜下观察,掺硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外,硅粉颗粒很细小,均匀地充填了混凝土微孔。国外用水银注进法测定,无论哪种养护条件,掺硅粉的混凝土水泥石微空容积均明显减少。
(3)进步混凝土的抗渗性、抗化学浸蚀性和比电阻
由于硅粉的掺进进步了混凝土的密实性,大大减少了水泥石空隙,所以进步了硅粉混凝土的抗渗性能。国外研究以为,当混凝土中硅粉取代率为10—20%时,明显改善了混凝土的抗渗性、抗化学浸蚀性,而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。这是由于密实性的进步和SiO2含量增加,有效地阻止了酸离子的浸进和腐蚀作用。另外,由于硅粉比电阻很高,所以混凝土比电阻可进步1.9—16倍。 这种类似于混凝土添加材料,目前一些国家在不断发展这方面的应用,研制各种混合水泥,质量优于普通水泥。苏联曾利用二氧化硅粉尘生产轻质水泥,结果表明能降低水胶比,并具有很高的耐酸性和耐火性。
冰岛和蒙特利尔各有一家生产硅粉混合水泥工厂,应用效果很好。冰岛和挪威埃肯公司的联合企业——冰岛铁合金公司的两台3万kW半封闭旋转硅铁电炉,其布袋收尘器收集的硅粉作主要副产品供四周水泥厂作生产原料用。
英国已用硅粉生产出抗拉强度160兆帕的波兰特水泥材料,这是目前应用的一种抗拉强度最大的结构材料,已用于制造某种弹性件。
由于硅粉粒度很小,比丧面和活性又很大,所以利用硅粉可生产超细颗粒基的增密水泥。采用很低的水/水泥比,较高的聚合物用量,较特殊的养护法,可制得强度10倍于普通波特兰水泥的混凝土。这种材料可以代替铸铁,适于制造某种特殊产业设备的部件。
将硅粉配加到波特兰水泥熟料的原料里,可以进步焙烧窑的生产率和水泥质量。配进硅粉18—25%时,焙烧窑的生产效率进步10—20%,熟料经28天的硬化养生后,其活性由4.7增至5.4——5.6kN/cm2。