SiO2微硅粉加入量对尖晶石材料烧结性能的影响
由微硅粉对尖晶石材料体积密度、显气孔率和线变化率的影响。可知,1000℃和1200℃烧后的线变化率随微硅粉加入量的增加变化不明显,显气孔率和体积密度变化也不大,而在1500℃烧后,随微硅粉含量的增加,试样收缩增大,显气孔率下降,体积密度增加。
这是由于在1000℃烧后,由于尖晶石材料内基本无物相反应,烧结程度较低,所以显气孔率和体积密度变化不大。在1200℃烧后,试样内虽有少量尖晶石生成,但SiO2的烧结作用使得试样基本没有体积膨胀,所以试样的显气孔率和体积密度变化也不明显。在1500℃时,由于烧结程度相对较高,体积收缩较大,所以显气孔率降低,体积密度增大。
由添加1% 微硅粉的试样在不同温度烧后的XRD图谱可知,在1000℃烧后,试样中有MgO物相存在,而在1200℃烧后MgO含量减少,到1500℃烧后已无MgO。这是因为试样在1200℃烧后,少量MgO与Al2O3反应生成了尖晶石,而尖晶石的生成有6.9%的体积膨胀,但由于外加的硅粉在1200℃温度下与试样中的Al2O3和MgO等开始生成低熔点硅酸盐液相,试样开始烧结,出现了体积收缩,抵消了尖晶石生成引起的体积膨胀。
在1500℃烧后,试样中虽有一定量的尖晶石生成,但SiO2微粉与Al2O3和MgO等生成了一定量的低熔点硅酸盐液相,烧结程度提高,试样整体发生收缩。随着试样中SiO2微硅粉加入量的增加,低熔点硅酸盐液相量增加,试样收缩增大。因此,在不过多增加尖晶石材料高温液相量的情况下, SiO2微硅粉的添加量为1%较适宜。由于，微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆、混凝土、外墙保温、灌浆料与耐火材料浇注料中，加入适量微硅粉硅灰具有优良的性价比。
耐火材料用微硅粉改善其性能已有四十余年的历史，耐火材料用微硅粉将具有下列特点与性能：
1、提高浇注型耐火材料的流动性、减少用水量，使其易于成型，生产效率大为提高;
2、由于其超微结构的填隙作用，耐火材料的致密性和强度获得大幅度提高;
3、微硅粉硅灰具有高活性，在 Al2O3成份存在的前提下，更易生成莫来石相，使耐火材料的的高温强度、热震稳定性明显提高。
根据耐火材料原料性能的不同，进行正交设计，通过对比试验，选择最佳配方，微硅粉厂家的技术专家可协助耐火材料厂开展协调性质的工作。耐火材料通常使用非加密微硅粉(半加密微硅粉硅灰或者原灰)。目前除在不定型耐火材料浇注料中广泛使用之外，在电熔和烧结型耐火材料中亦正获得大量应用。例如用作低水泥浇注料： 低水泥浇注料是七十年代发展起来的一种新型高性能的耐火浇注料，首先由法国研制成功。它广泛用于各种工业高温窑炉，有很好的技术经济效果。1983年美国匹兹堡市通用耐火材料公司将低水泥浇注料用于高炉主出铁沟沟盖内衬，使用寿命是原普通浇注料的三倍，由75-100炉提高到300-400炉。
低水泥浇注料和普通浇注料都使用铝酸钙水泥。但前着配入硅灰和高效减水剂后，其水泥加入量为4-8%，加水量仅5-8%，比后者水泥用量15-20%、加水量10-15%有大幅度减少。低水泥浇注料不仅能节约昂贵的铝酸盐水泥50-70%，而且耐火材料用微硅粉的性能还得到了大幅提高。冶金部建筑研究总院对低水泥浇注料的试验结果如下：
气孔率与孔结构调：低水泥浇注料与普通浇注料在1400℃加热后的显气孔率对比，前者为20.4%，而后者为26.4%，增加将近30%。用压泵法测定在低水泥浇注料的总孔隙低于普通浇注料。加热800℃后的普通浇注料比110℃烘干时增加了将近40%。从孔径分布方面，普通浇注料中大于100A的孔径为低水泥浇注料的2-3倍，小于1000A的孔径仅为低水泥浇注料的30-50%。
耐火材料用硅灰强度变化特性：低水泥浇注料的强度不论是低温、中温和高温阶段都能持续增长，而普通浇注料的中温强度有明显下降。 目前耐火材料制品，陶瓷风阀和陶瓷内筒应用已经十分广泛。并且根据现有资料报导，低水泥浇注料在国外应用十分广泛，已应用在焦炉、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、有色冶金、石油和化工、水泥、玻璃陶瓷及发电等工业中。微硅粉对耐火浇注料主要有哪些影响？
由于最近许多客户咨询“微硅粉对耐火浇注料主要有哪些影响”，我就通过网络和朋友的详细介绍找到了这方面的详细资料。
今日为您分享一下，具体情况是这样的：硅灰和α-Al2O3微粉对耐火浇注料加水量、成型性能、强度和抗渣性能的影响。结果表明：
(1)两种微粉配合使用，材料性能较好;
(2)单独使用一种微粉时，硅灰效果优于α-Al2O3微粉;
(3)当α-Al2O3微粉用量一定时，增大硅灰，水用量显著降低;
(4)超微粉适宜用量：硅灰 6%，α-Al2O3微粉 2%，此时加水量、成型性能、强度和抗渣性能最优。
1. 前言
在研制开发新产品的过程当中，作者遇到了超微粉的使用问题。
超微粉对耐火材料性能的影响非常大，是配制低水泥系列浇注料的技术关键。超微粉的品种选择是否得当，其用量是否适宜，直接关系到耐火浇注料的使用效果。为此本文详细论述了超微粉的作用机理及其对耐火浇注料性能的影响，最终为新产品开发选取了超微粉的最佳用量。
众所周知，传统水泥耐火浇注料，由于水泥用量较高，能够获 得足够的常温强度。但是，中温时水泥的晶型转变会使强度显著降低;且水泥会带入3~10%的CaO，与料中的SiO2和α-Al2O3反应，生成低熔点的钙长石(CAS2)或钙铝黄长石(C2AS)，从而导致了材料高温强度和抗侵蚀性的降低。而超微粉和高效外加剂的引入，则可以大大改善这种状况。能够配制出性能优良的低水泥、超低水泥和无水泥浇注料。该类材料触变性较好，中温强度不下降，性能优良，已广泛应用于冶金、建材、石化、电力等各个领域，获得了良好的使用效果。
2.超微粉的性能及作用机理
2.1超微粉的性能
超微粉技术是低水泥系列耐火浇注料的关键技术，通常以5μm作为分界线，≤5μm 的粉料称为超微粉，>5μm的粉料叫做微粉。 超微粉和微粉品种较多，其中最常用的是硅灰和α-Al2O3微粉。
硅灰又称活性SiO2、微SiO2，是生产金属硅或铁合金的副产品，呈中空球状，有活性。掺加硅灰的浇注料凝结后，SiO2表面形成的硅醇基(—Si—OH)，经干燥脱水架桥，形成了硅氧烷[—Si—O—Si—]网状结构，从而发生了硬化。在硅氧烷网状结构中，硅与氧之间的键，随着温度的升高而不断裂，因此强度也逐渐提高。在高温下硅灰还与α-Al2O3反应，逐步形成莫来石化，产生体积效应，抵消耐火浇注料的部分体积收缩，这有利于强度的提高。
α-Al2O3微粉系用工业氧化铝煅烧后制成的即煅烧氧化铝。其特点是分散性好，颗粒小，高温下易于烧结且体积效应小。
2.2 超微粉作用机理
超微粉作用机理非常复杂，但基本机理是填充和润滑。超微粉填充骨料与粉料间的空隙，使水用量降低;成型体排除水分后，留下的孔洞也较少，这样就可以提高体积密度和降低显气孔率，从而改善材料的结构强度，优化材料性能。另外，超微粉粒子表面能吸附分散剂而形成水膜层，提高了润滑作用，加大了流动性，也可以优化材料性能。由于微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，国家建材总局于2007年初推荐保温材料行业使用微硅粉，微硅粉是一种活性很强的原材料，添加以后能大大提高工程的质量。尤其是在提高工程的强度、早强方面效果明显。微硅粉在显微镜下呈球状，加入水后，在水的作用下生成一种水凝胶体，呈网状链结构，可以起到包裹水分的作用。在外力作用下可释放水分，和水泥产生水化作用，增加强度。
与国外进口原材料钾酸钙相比，微硅粉在保温材料中可以完全替代它，并且在多方面都有绝对优势：价格只有钾酸钙的1/5，能更好的保证工程的后期强度。微硅粉的加入量约为3%～10%，就可以大大提高工程质量。凭着这些优势，保温材料行业正在逐渐认识和使用硅粉。其用法非常广泛，可作如下饰面材料：
1、墙体保温用聚合物砂浆、保温砂浆、界面剂。
2、水泥基聚合物防水材料。
3、轻骨料保温节能砼及制品。
4、内外墙建筑用腻子粉加工。
