人们发现,硅微粉的结晶度在0.3%(重量计)以下。硅微粉由平均直径约为0.15微米的球体构成。这些球体是初级聚积物的结构单元,而初级聚积物是一些由材料挤粘结在一起的球体。因此,其有效粒度分布在亚微粒范围内变得相当宽。人们发现,硅微粉的宽粒度分布不仅可提高浇注料的填充效率,还可提高其可施工性能。
历史回顾
尽管硅微粉过去不易得到,但至少已有四十年在耐火材料中应用的历史。例如在美国,Permanente公司(后改称为Vaiser公司)曾一直采用硅微粉来生产镁砖和铬镁砖中的镁橄榄石结合相。该公司在其1948年的专利公报中也曾提及镁橄榄石砖的生产情况。
在挪威,埃肯耐火材料厂于四十年代末开始对硅微粉的应用进行研究,并于1952年获得有关方英石,莫来石(3Al2O3 ,2SiO2)和锆英石(ZrO2, SiO2)陶瓷复合物合成方面的专利。
在以后的年代里,在埃肯耐火材料厂和挪威技术研究所又进行了多项研究,就硅微粉和硅酸盐系统在陶瓷和耐火材料中的应用进行了研究。
在该项实验中,采用硅微粉与橄榄石,轻烧的折、白云石和石灰石,对硅酸盐顽辉石(MgO SiO2),辉石(Mg(Ca Fe)SiO2),透辉石(CaO,MgO,SiO2)和硅灰石(CaO,SiO2)的烧结反应进行了研究。这些研究看起来似乎是很不成熟的,然而,应该提及的是在850- 900℃ 通过煅烧橄榄石和硅微粉,在不产生新的物相(即顽辉石)的情况下所获得的令人惊奇的强度和硬度是特别值得注意的。同样,在 1000℃ 以上的各温度下通过煅烧石灰石和硅微粉,使硅灰石的基体即坚固又轻。
此外,我们也尝试过用橄榄石,刚玉和硅微粉来合成董青石(2MgO ,2Al2O3 ,5SiO2),结果,再次形成了相当坚固的陶瓷体,但没有检测出董青石。通过使橄榄石与硅微粉和球状粘土相结合,对顽辉石-董青石物质中的陶瓷组份也进行了研究,所获得的结果表明,烧结温度越低,可塑性越强。
尽管过去的这些试验可能被视为是人们的一种好奇,但是,我们应该承认当时人们的某些认识确实是正确的。此外,请不要忘记,在这些实验中所用的硅微粉中杂质含量是相当高的(SiO2约92%)。在八十年代初,埃肯耐火材料厂再次对硅微粉在陶瓷体和釉彩中的应用进行了研究,研究结果证实了上述种种结论。有趣的是在中国,含有硅微粉的锅现在用来放在明火上烧饭。一般来讲,传统的缸瓷器皿是经受不住在明火烧饭时的热冲击的。
尽管早在二十世纪二十年代人们就已实际采用耐火混凝土,但直到二十世纪五十年代末人们才在这些产品中使用硅微粉。尽管Harbison-Walker在工业化生产中使用硅微粉所起的作用是有限的,但考虑到当时硅微粉和铝酸钙水泥质量的不稳定状况,我们仍应该承认H.Walk是硅微粉陶瓷的先驱。
Harbison-Walker公司于1964年也曾经获得一份有关在硅砖中加用硅微粉的专利。据该专利介绍,砖中加用硅微粉后,砖的耐磨性能和耐热冲击性能得到增强。
埃肯耐火材料厂于1973年获得一份完全以硅微粉为基材的硅砖生产专利。该项专利揭示了硅微粉与少量石灰和铵盐混合获得鳞石英砖的方法。
众所周知,是普洛斯特(Prost)的专利和拉法格(Lafarge)的专利为现代低水泥浇筑料的开发提供了指南。因此,人们有理由认为当今大部分含硅微粉的浇筑料的生产是以这些专利为基础的。 硅粉主要以二种形式供应,即原态微硅粉和增密硅粉。
1、原灰态微硅粉,即通过收尘器直接收集得到的产品,松散容积约为150-2袋将微硅粉倒入混凝土搅拌机,工作环境粉尘大,工作效率低。
2、加密微硅粉,为解决原灰态微硅粉不宜长途运输及效率低的问题,开发出了提高微硅粉松散密实度的“微硅粉加密技术”。这种技术使原灰态微硅粉在压缩空气流的作用下,滚动聚集成小的颗粒团,从而将微硅粉的松散容积提高到 500-700 kg/m3,大大方便了使用,加密微硅粉小颗料团的颗粒凝聚力较弱,在混凝土搅拌机中的搅拌过程非常容易散开,因此微硅粉颗粒能在骨料投料后投入搅拌机,以保证增密微硅颗粒团散开和良好的分散。
3、微硅粉的质量标准
SiO2含量越高,微硅粉的性能越高,其他非SiO2杂质含量就低。微硅粉含量>85%,微硅粉的碳在混凝土中含吸附部分引气剂,故,烧失量<=7%(控制碳和含水量)再次是微硅粉的细度要控制在45 um,颗粒大的,筛分量在10%以下。 以前有的学者专家曾计算:以15%的微硅粉取代水泥,则在混凝土中水泥颗粒与微硅粉颗粒数量的比例为1:2000000,由此可知微硅粉是一种超细粉末物质,其之所以提高混凝土的强度,关键在于提高了水泥浆体与骨料之间的粘结强度,能降低淡水,防止水分在骨料下表面聚集,从而提高界面过渡区的密实度和减小界面过渡区的厚度。
微硅粉的粒径比水泥颗粒要小100倍,填充于水泥颗粒的空隙之间,其效果如同水泥颗料填充在骨料之间一样,增加混凝土的密实度。然而微硅粉在这些作用的前提条件之一,就是良好的分散于混凝土中。 1、耐火原料销量大幅度下降。最受企业爱慕的金鼎集团华子峪一级菱镁矿石年供应电熔镁生产企业70余万吨,日供应量2000余吨,难以满足企业需求。近半月来,每天只运出500吨,下降四分之三。
2、生产减产或停产过半。电熔镁生产过剩,正常国内和出口在150—160万吨,营口市生产能力达 200万吨,辽宁省1050台炉生产能力达400万吨,生产企业库存积压严重,产品价格下降,利润低微,大企业减炉生产,小企业已报停。嘉晨集团48台炉只生产3台;群益集团50台炉将停产25台。全市已有30家停产。重烧镁砂大企业也已开始减产,中小企业停产40余家,也是库存严重积压。恒达耐火6座重烧窑年产2万吨不定形耐火材料,已停产近1个月。现在轻烧镁粉、重烧镁砂、电熔镁砂原料生产产量大幅度下降,维持生产的产量不足正常生产的60%,现维持生产的陆续还有的将减、停产。
3、产品出口量大幅度下降。营口市正常年出口耐材制品(各种砖)60万吨左右,重烧镁砂、电熔镁砂直截和间接出口近100万吨。原料出口下半年出口配额所剩量少,国外客户采购很少,出口量猛减,价格压的较低。制品出口,已出现以前定供货合同用户已通知停止发货。金辉集团已接到停止发货的供货合同达2000余吨,各产品出口企业都有出现。签定年底和明年的供货合同国外客户极少,比去年同期减少80%。国内销售合同与去年同期比也减少30%左右。
4、不烧砖生产企业有供货合同生产,无合同停产。营口市不烧砖年产量在110万吨左右,但产能超过 150万吨,形成有合同生产,无供货合同停产。知名度较高的大企业如青花、金龙、金辉、富城、淮林等生产形势好一些。但有的现有供货合同只够生产一至二个月。现有约40余户小企业处于半停产和停产状态。
5、销售价格下滑。经大量工作今年7月销售价格上调,企业有近合理的利润。但进入10月,由于用户减量,加之产能过剩,市场供大于求,企业库存积压严重,市场价格下滑,电熔镁砂平均每吨落价近200元;制品每吨市场价格下滑200—500元。
6、企业效益下滑,部分企业亏损。由于市场需求减量,加之产能过,市场加重供大于求,库存积累,不可避免出现低价竞销,市场价格下滑。
7、货款难回笼,企业难以为继。各钢厂在高价位采购原料(铁矿粉1700元/吨),现钢材大幅降价,还很少卖出,企业亏损,工人工资难兑现。货款难以讨回,资金难周转,生产难以为继。
8、企业减产、停产,职工放假、失业。据不完全统计,营口市耐火材料企业减产、停产,职工放假近6000余人,发展下去可能达1.5万职工放假、失业,需引起高度重视。