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1、二氧化硅微粉原料河南科技大学高温材料研究院2011-3-14内容简介p二氧化硅微粉是什么？p二氧化硅微粉的特性1、球形，粒径小流动性2、活性较大反应性3、提高混凝土和耐火材料的强度结合性硅微粉的生产工艺流程热还原炉的反应方程式：硅铁合金的生产反应：SiO2(s)+2C(s)+xFe(s)=FexSi(l)+2CO(g)金属硅的生成反应：SiO2(s)+2C(s)=Si(l)+2CO(g)同时，还会伴随如下的反应：SiO2+3C=SiC+2CO(g)SiO2+C=SiO(g)+CO(g)SiO(g)+SiC=2Si+CO(g)2SiO(g)+O2=2SiO2(硅微粉)硅微粉和水泥颗粒对比水泥颗粒
2、（左）和硅微粉在同样放大倍数下的照片硅微粉用于耐火材料1947年欧洲硅微粉进行废料填埋80年代硅微粉用于硅酸盐水泥1951年硅微粉应用研究加入水泥或水玻璃处理二氧化硅微粉的形貌为什么硅微粉颗粒都是球形的？对浇注料的影响流动性二氧化硅的结构观察图中有何不当之处思考：硅灰可能的结构？无序的硅氧链结构，其内部有毛细管通道，表面有断键，表面能很高，遇水后易形成Si-OH键规则的硅氧四面体网络结构硅微粉A和硅微粉B的D90、D50和D10关心的问题：粒度组成：硅微粉B相对于硅微粉A要粗很多团聚性：加密和不加密，采取搅拌等措施充分分散流动性：浇注料流动值强度：浇注料强度硅微粉B1min超声分散硅微粉B20
3、min超声分散硅微粉A1min超声分散硅微粉A20min超声分散D90m37.945.8918.470.79D50m13.750.625.480.46D10m5.170.440.520.27不同二氧化硅微粉浆体的流变行为二氧化硅微粉：水：减水剂100：90：0.3（重量比）硅微粉B的浆体呈胀流特性，在浇注料中却不具备触变性而呈胀流特性，不好用两种硅灰浆体的剪切速率和含不同种类硅微粉的低水泥和碱性浇注料的流动值低水泥浇注料碱性浇注料硅微粉EAB硅微粉EAB0-5mm电熔氧化铝%6161610-5mm电熔氧化铝%575757-200目电熔氧化铝%161616-200目电熔氧化铝%202020氧化铝
4、微粉%999氧化铝微粉%555CA水泥%666尖晶石粉%121212硅微粉%888硅微粉%666外加剂%0.050.050.05外加剂%0.250.250.25加水量%4.154.154.15加水量%4.64.64.6自流流动值%52640自流流动值%40600振动流动值%1081160振动流动值%浇注料的流动性测定方法振动流动值法参加不定形耐火材料试样制备方法（YBT5202-2003）.在刚性的平板面上刻画直径从100mm到200mm的同心圆及4个队形、均分的直径线，在平板中心置一上下底直径分别为70mm和100mm，高60mm的钢质锥形模，在其中添加特测试的浇注料，然后拔去锥形模，于GZ
5、-85振动台（振动频率50Hz，振幅0.75mm+0.05mm)上振动15秒，测量浇注料铺展后4个方向的直径，取其平均值，然后按照下公式计算振动值，控制使振动流动值达70%-90%时所需的加水量（重量百分比，外加）作为成型用水量。流动值（%）=（平均铺展直径-100）100硅微粉在硅酸盐水泥中的作用机理CaO-SiO2-H2O系化合物：二氧化硅微粉与水泥水化后所产生的无益物质Ca(OH)2发生化学反应，生产具有胶凝性的CSH有益矿物。CS+H=CSH+CHCH+S=CSHC=CaO，S=SiO2，H=H2O超细粉在水泥介质中的物理填充作用二氧化硅微粉的应用-低水泥浇注料u低水泥系列浇注料也称高
6、技术耐火浇注料，高性能耐火浇注料广泛用作出铁沟浇注料，耐磨浇注料、钢包浇注料等多个领域u基质采用结合体系铝酸钙水泥+氧化硅微粉（+氧化铝微粉）铝酸钙水泥氧化硅微粉u骨料可根据使用条件采用矾土、刚玉、莫来石、尖晶石等各种原料某公司普通水泥浇注料项目PJ40PJ65复验时单值允许偏差Al2O3，%4065-1CaO，%2.52.5+0.3体积密度，gcm311024h干后2.102.30-0.05耐压强度，MPa11024h干后2020-313503h烧后2020-3抗折强度，MPa11024h干后44-0.513503h烧后88-0.5线变化率，%13503h烧后+0.6+0.6+0.1注：牌号
7、中P、J分别为普、浇的汉语拼音首字母，4065等表示氧化铝百分含量。某公司低水泥浇注料牌号A80A40规格值实测值规格值实测值化学成分，%Al2O37881.594043.69抗折强度，MPa11024h1221.47811.28003h1017.4710.1耐压强度，MPa11024h60138.54062.38003h60142.34076.6体积密度，gcm311024h2.853.022.22.30线变化率，%8003h-0.4-0.22-0.5-0.16强度远大于普通水泥浇注料，A80耐磨料应用于循环流化床耐磨衬！相关专利低水泥浇注料特点u水泥用量低，由传统浇注料的12-30%，降至
8、8%以下，避免引入过多的CaO，而形成底熔物影响使用性能，使用温度提高，可应用于炉衬部位或其他特殊部位，如烧嘴砖，出铁沟等部位；u降低加水量，有传统浇注料的9-13%，降至7%以下，气孔率低，体积密度大，强度高，可应用于有耐磨要求的炉衬部位；u能形成微粉的凝聚结合，提高浇注料的强度，特别是1000左右的强度提高（原有水泥结合浇注料此温度下强度下降），改善此温度范围的使用性能，特别作为耐磨衬使用；u氧化硅微粉等的加入，可以开发自流平浇注料，泵送浇注料，实现施工方式的变化。某公司出铁沟用耐火材料项目主沟支铁沟渣沟摆动沟复验时单值允许偏差ASC-1ASC-2ASC-3ASC-4Al2O3，68605
9、568-1SiC+C，15141215-1体积密度，gcm3，11024h干后2.882.752.652.88-0.0515003h烧后2.802.702.602.80-0.05线变化率，%，+15003h烧后0.50.60.60.6+0.05抗折强度，MPa，11024h干后4454-0.515003h烧后6676-0.5耐压强度，MPa，11024h干后30253030-315003h烧后40354040-3注：牌号中A、S、C分别为Al2O3、SiC、C首字母。对比安耐克产品！预制件实现定型产品的不定形化，如流铝口尺寸较大的部件，如铁钩憋渣器，熔铝炉门楣预制件等。异形件的成型，如莫来石烧
10、嘴转某公司碳化硅浇注料性能指标编号SC化学成分，%SiC85.85抗折强度，MPa11024h11.510003h32.8耐压强度，MPa11024h81.611003h154.6体积密度，gcm311024h2.64线变化率，%11003h-0.16气孔率，%11024h9.6H2O，%u用于流铝口等替代价格高的进口砖u使用效果好二氧化硅微粉的应用MgO-SiO2-H2O结合浇注料u镁质浇注料n主材质为镁砂、橄榄石等含MgO的原料n基质采用MgO-Sio2-H2O结合体系n应用于中间包，如镁质浇注板工作衬，挡渣板等u镁碳浇注料n将炭（如鳞片石墨）引入到镁质浇注料中，取代钢包渣线用镁碳砖，与钢
11、包包壁浇注料相对应，更好的浇注施工n将AlON或MgAlON等引入浇注料中，克服镁质浇注料抗渣渗透性差的问题。某公司轻质浇注料u骨料n粘土轻质骨料、莫来石轻质骨料、莫来石空心球u结合体系n铝酸盐水泥（10-30%）+二氧化碳微粉（7-10%）。u应用u炉衬保温、烟道、工作衬等浇注料的理化指标项目QJ-0.8QNJ-1.0QNJ-1.2QNJ-1.5Al2O3，30303040SiC+C，2.0-体积密度gcm3，11024h，0.81.01.21.5常温耐压强MPa，11024h，2234线变化率%，13003h-导热系数350，W（mk），0.50.220.260.4二氧化硅微粉在矾土基高铝
12、-尖晶石质浇注料中的应用上世纪九十年代中后期，国内的中小型钢包大都采用MgO-SiO2-H2O结合的矾土基高铝-尖晶石质浇注料整体浇注，以取代水玻璃结合的铝镁浇注料或铝镁碳砖。该浇注料的特点是价廉，抗渣性较好，蚀损均匀，抗剥落。缺点是高温热态强度较低，不宜在冲击区部位使用。浇注料的理化指标性能11024h10003h15503h抗折强度MPa15.510.621.8耐压强MPa10570114体积密度gcm33.073.033.04显气孔率%13176永久线变化率%-0.06-0.12+0.10二氧化硅微粉在矾土基高铝-尖晶石质浇注料中的作用u刚玉-尖晶石浇注料可用作钢包工作衬，浇注料的高温下
13、热态抗折强度主要起决于结合相中生成的CA6和尖晶石及刚玉的结合程度。加入少量的SiO2微粉能够提高这种结合程度。u适量的硅微粉也能提高浇注料或预制件的抗渣蚀性和热震稳定性。u最佳SiO2微粉加入量，一般在0.1-1.0%之间，随着SiO2微粉加入量的增加，材料的高温热态强度急剧下降。刚玉-尖晶石浇注料配比电熔氧化铝%62铝镁尖晶石%20氧化铝微粉%8CA80铝酸钙水泥%5-10硅微粉%+0.1-1.0减水剂%适量硅微粉的加入量二氧化硅微粉在碳化硅窑具中的应用u传统的粘土结合碳化硅窑具：n一是使用过程中易被氧化损坏n二是粘土在高温下产生液相才被烧结，制品焦脆，热震稳定性不好u碳化硅窑具可分为两种
14、：nSiO2结合的SiC窑具n莫来石结合的SiC窑具中国二氧化硅微粉行业标准YBT115-2004是对当前国内硅微粉的一个总结国产SF96级和SF93级硅微粉会越来越多在生产高等级硅微粉的同时，应注意硅微粉的稳定性（如何检验？）。在稳定硅微粉质量本身的同时，也应注意改善包装以及项目SF96SF93SF90SF88SiO2%，96.093.090.088.0Al2O3%，1.01.01.5-Fe2O3%，1.01.02.0-（CaO+mgO）%1.01.52.0-（K2O+Na2O）%1.01.52.0-C%1.02.02.02.5灼减%，1.03.03.04.0PH值4.5-6.54.5-7.54.5-7.54.5-8.5粒度（45m筛余）%3.03.05.08.0比表面积m2g，15水分%，1.02.02.53.0思考？SiO2微粉在浇注料中使用，改善了微粉在材料中的填充效果，增加了浇注料的密实度，显著提高了浇注料的强度。问题：一种SiO2微粉很好改善了浇注料流动性，其是否同样也能提高该浇注料的强度？
