微硅粉是硅铁合金和工业硅生产过程中的副产品,其产量呈现逐年增大的趋势;但由于工艺条件限制,目前只应用在建筑工业等有限领域。因此,在充分利用现有资源的基础上,寻求一种新的微硅粉综合利用途径,拓宽微硅粉的深加工领域,推进新材料的研究开发有着广阔的发展前景和重要的实际意义,并且是未来微硅粉产业的主要研究方向。
大家都知道微硅粉的化学式是二氧化硅,微硅粉具有硅元素的很多物化性质,在日常生产生活中常常用在对建筑材料性能的提高,然而微硅粉还可以用来生产氮化硅。氮化硅制品按工艺可以分为反应烧结制品、热压制品、常压烧结制品、等静压烧结制品和反应重烧制品等。其中,反应烧结是一种常用的生产氮化硅耐火制品的方法。
氮化硅粉中含有许多杂质,如Fe,Ca,Ti等。Fe被认为是反应过程中的催化剂。它能促进硅的扩散,但同时,也将造成气孔等缺陷。Fe作为添加剂的主要作用:在反应过程中可作催化剂,促使制品表面生成SiO2氧化膜;形成铁硅熔系,氮溶解在液态FeSi2中,促进β-Si3N4的生成。但铁颗粒过大或含量过高,制品中也会出现气孔等缺陷,降低性能。一般铁的加入量为0~5%。Al,Ca,Ti等杂质,易与硅形成低共熔物。适当的添加量,可以促进烧结,提高制品的性能。
微硅粉是绿色可再生的新型建材,是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后进行粉磨,并添加合适的激发剂,使其具有一定得活性,在生产混凝土时可以代替一部分水泥,并改善混凝土性能。
目前在市场上已经有了部分的应用。由于微硅粉经过破碎、粉磨,表面粗糙、棱角较多,加上加工过程中的一些因素,微颗粒内部存在大量的微裂纹,这些因素都使其吸水率和吸水速率增大,这些对于配制混凝土是不利的,因此配制的混凝土的工作性能、力学性能、耐久性等综合性能也较差。
而较为成熟的微硅粉活性掺合料取代部分水泥不仅具有良好的经济效益,而且还能显著地改善、提高混凝土的抗腐蚀能力和耐久性。
氮化硅粉的粒度越细,比表面积越大,则可降低烧成温度。粒度较细的微硅粉与粒度较粗的硅粉相比,制品中含α- Si3N4的量增高。降低微硅粉的粒径,可以降低制品的显微气孔尺寸。适当的粒度配比,可以提高制品密度。
以混酸加氟法除铁后的微硅粉为原料,研究利用水热酸溶法制备酸性硅溶胶,即将微硅粉和氧化钙高温煅烧得到CaSiO_3为主要成分的熟料,将熟料溶于盐酸中,通过控制酸溶过程中的各项反应条件和影响因素促使硅酸聚合并抑制凝胶现象的出现,获得了优异的酸性硅溶胶产品。