1、微硅粉用于水泥工业
挪威、冰岛、加拿大等国家的铁合金厂收回的部分微硅粉都有作为水泥原料的报导。其应用方法如下:
①用于水泥料配料,苏联专利指出,在生产波特兰的原料中配入18-25%的微硅粉,可提高水泥窑的产量和水泥质量,窑的能力提高10-20%;水泥养生28天后,由47Pa提高到54-56Mpa。
②生产混合水泥 : 冰岛一有水泥公司将制成球状的微硅粉与熟料一起研磨生产含微硅粉约6%的混合水泥,应用效果甚好。1982年加拿大拉法剂(Lafarge)水泥公司用微硅粉掺在波特兰熟料中生产的混合水泥已进入市场。加拿大已制订有混合水泥的规范,混合水泥要求微硅粉掺入量在10%以内,微硅粉的SiO2 含量大于85%,烧失量<6%。
③生产超密水泥 :日本电气化工业株式会社从丹麦迪西脱(DENSIT)公司引进了以“迪西法依特”命名的超密水泥。这种水泥主要由微硅粉,特殊外加剂加水泥熟料等配制而成。用它能制成致密度极高的混凝土,其强度比普通混凝土增强2-3倍,有良好的耐腐蚀性、绝缘性、耐磨性、抗渗性、抗冻性及对氯离子的阻挡性能等。丹麦已将这种水泥用于防腐、耐磨食品工厂和重型机械厂的地面及要求绝缘和阻挡氯离子的防蚀层、水工混凝土工程等,还可以代替部分金属制品。丹麦防腐蚀研究中心正在研究所用这种水泥作钢铁的防腐涂层;原子能研究所正在研究用它作放射性废弃物的保护隔离材料。
2、微硅粉用于砂浆和混凝土
在建筑、建材作业中应用微硅粉是当前的主要利用途径。自1983年以后,在北美、欧洲、日本等都有开始大量使用微硅粉混凝土。根据1986年资料报导,那威每年大约有4万吨微硅粉用于混凝土,相当于有50万吨水泥掺有微硅粉。加拿大1981-1985年共使用微硅粉混凝土100万m3.
在混凝土中掺入微硅粉能起到多大效果,挪威PerA.jahren提出了一个有效的指数值为1-6(图1),即使用1公斤微硅粉可节约1-6公斤的水泥在多数情况下,有效指数值在2-5之间。
在砂浆和混凝土中使用微硅粉时一般都与减水剂同时使用,主要起两个作用:①水泥消化过程产生的Ca(OH)2能与微硅粉反应,产生低于C/S比的C-S-H水化物,构成少含或不含Ca(OH)2、不易渗透的水泥石结构,使砂浆和混凝土致密和均匀。黄成毅和feldman和试验(图2)表明,掺10%、30%微硅粉的水泥浆体中,Ca(OH)2含量有很大的降低,掺30%微硅粉的试样,在七天之内已完全消失。②砂浆、混凝土加入微硅粉和减水剂,充填到水泥颗粒之间,使砂浆、混凝土显气孔率下降,气孔结构改善,进一步提高混凝土的性能。在上述试验中,对照试样也掺微硅粉10%和30%试样90天后的显气孔率分别为17.02%、14.81%、11.71%,其中小于0.0175µm的各为6.72%、10.35%、7.54%。为了提高微硅粉的运输效率,有些厂商采取了增密措施。如加拿大、美国、瑞典等有的工厂向微硅粉粉罐厂内加水拌成泥浆(水与微硅粉各50%)。挪威里列比厂制成的泥浆含微硅粉35%,并直接运往混凝土厂。采用这种方式运输成本较低,装卸不扬灰,劳动环境好;易于泵送、机械化程度高。
微硅粉成球的方法多用.传统的圆盘成球机,挪威、苏联、日本等国都有报导。用造纸废液、微硅粉酸钠、NaCl、碱或碱土金属氢氧化物等水溶液或净水作粘结剂,制成的球团直径为5-25mm,一般都作为微硅粉铁原料返炉。球团自身强度有的依靠粘结剂的粘结力,有的还需焙烧。
七十年代后期,斯堪的纳维亚的一家公司用高效碱水剂与微硅粉结合生产用于混凝土的珠状外加剂、以“Corrocem”命名的商品出现于市场。1982年后,珠状外加剂有了新的发展,挪威埃肯公司利用不同的碱水剂、高效碱水剂与微硅粉粘结成不同性能的珠状外加剂用于水泥、混凝大及其他矿物配料(包括低水泥浇注料等),具商品“EMSAC”命名供应市场。这种为加剂使用时极为方便,在遇水后即可溶化分解,可与同时掺入微硅粉、高效碱水剂起到了一样的效果。目前有些国家也开发了这种技术。珠状微硅粉的直径为0.5mm,其堆比重由原来散装微硅粉0.2t/m3增至0.6t/m3。这样能使包装运输费减少约60%。装卸效率提高,贮存空间和占地减少,还改善了劳动条件和环境。微硅粉由于具有优良的理化性能,是一种重要的纳米-微米级无机非金属材料,被国外称为“神奇的材料”,同样也是21世纪高新纳米材料。目前已广泛应用于水电站大坝、机场跑道建设、橡胶、陶瓷与耐火材料等领域,且利用范围日益扩大。据悉,日本在从我国进口铁合金产品的同时,也大量进口微硅粉,进行提纯加工后,生产出高性能陶瓷材料,用于航空、航天等高技术领域。另外,从市场反馈的信息,高纯度的微硅粉在耐火材料、化工等领域应用较广,现在国外有许多厂家也在向我国提出该产品的供货要求,其发展前景极为看好。