德（dé）興矽微粉（fěn）應用概況

微矽粉（矽灰）是金（jīn）屬矽或矽鐵等合金冶煉從（cóng）煙氣中（zhōng）回收的粉塵。本文對微矽粉在（zài）國內外的回收和在混凝土、耐火材料、水泥生產等領域的應用情況進行了概述並對微矽粉市（shì）場進（jìn）行了（le）調研，在此基礎上進行（háng）了國內外的市場（chǎng）預測和前景展望。
微矽粉又名矽灰、矽粉（silica fume、micro-silica），是金屬矽或矽鐵等合金冶煉從煙（yān）氣中回收（shōu）的粉塵。目前（qián）市場上銷售的微矽粉，一部分是冶煉煙氣經過收塵器收集後直接銷售的矽灰，也有一（yī）部分是冶煉（liàn）煙氣經過收塵器收集（jí）後經過處理再銷售的矽（guī）灰。微矽粉平均粒徑為0.15－0.20μm，比表麵積為（wéi）15000－20000m2/kg。其主要成分為二氧化矽（guī），含量一般80-92%，雜質成（chéng）分有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂（měi）、氧化鐵、氧（yǎng）化鋁和（hé）活性炭等。礦石成（chéng）分、冶煉工藝、收塵係統運行情況（kuàng）等都會造成成分波動。由於微矽粉中二氧（yǎng）化矽屬無（wú）定型物質，活性高，顆粒細小，比表麵積大，具有（yǒu）優良（liáng）的理化性能,過去被認為是一種工業廢棄物（wù），現在越來（lái）越多地（dì）被認（rèn）為是一（yī）種寶貴資源，一種無需經過粉（fěn）碎加（jiā）工、廉價的超微粉體。可以廣泛應用在工程中（zhōng）使用的混凝土、耐火（huǒ）材料（liào）、水泥等重要領域。
香蕉直播通過各種信息資（zī）源包括論文、網絡、電話調查、與企（qǐ）業（yè）座談等途徑，對微矽粉應用及市場情況進行了調研，本文（wén）就（jiù）調研結果進行綜述，希望以（yǐ）此推進我國微矽粉深度（dù）研究和開發應用，縮小和優勢的差距，增強在上（shàng）的競爭力。
1微矽（guī）粉在國外的（de）應用情況
早在1947年挪威埃肯公司（Elkem ASA）就開始進行微矽粉的生產（chǎn）技術、粉（fěn）塵處理（lǐ）、分級和應用方麵的研（yán）究，成為（wéi）世界上早（zǎo）開展微矽粉研發的企業，並始終在微矽粉收塵與處理技（jì）術上保持地位。隨後,、、日本也（yě）開始進行研發應用，並成為（wéi）微矽粉主要生產國。目前，微矽粉年生產量為：30萬噸，15萬噸，挪威12萬噸（dūn），日本 7萬噸（dūn）。國外以微矽粉為主可開發的應用領域有：
1.1混凝土工業的高強摻和劑
微矽粉作（zuò）為摻和劑（jì）應用於混凝土工業是（shì）國外微矽（guī）粉（fěn）綜合利用中研究早、成果多（duō）、應用廣的一個領域。由於微矽粉具有顆粒細小、比表（biǎo）麵積大、SiO2純度高、火山灰活性強（qiáng）等物理（lǐ）化學特點，把微矽粉作為摻和劑加（jiā）入混凝土中了混凝土多方麵的性能（néng）。如顯著塑性混凝土粘附性能和凝（níng）聚性，大幅度（dù）降（jiàng）低回彈量，增大噴射混凝土一次（cì）成型厚度，縮短工期，節省工程造價。
在需要高強度混凝土的場合，微矽粉作為摻和料（liào）配（pèi）製高強（qiáng）混凝土，其強度等級可以達（dá）到100 MPa。國外許多重（chóng）要的高層建築物，如南瓦克大廈（xià）和德國法蘭克福BfG大廈都是采用了微矽粉做混凝土的增強摻和劑。在發達的一些（xiē）重要混（hún）凝土水利水電工程中如海洋石油鑽井平台、大跨度橋梁、隧洞（dòng）等工程摻（chān）加微矽粉可以防滲、抗衝磨、等性能，如挪威北海石油鑽井平台，挪威Stolma跨海（hǎi）橋（301m跨徑LC60輕骨料混凝土建（jiàn）造（zào）），丹麥大貝爾特海（hǎi）峽大橋，連接丹麥與瑞典的厄勒（lè）（ORESUND）海峽（xiá）大（dà）橋，Kinzua大壩防滲混凝土麵板、進水閘、遂洞、主廠房下部結構等。微矽粉混凝土用於公路路麵和飛機（jī）跑道中，可以大大提高混凝（níng）土早期強（qiáng）度和性能，在（zài）公路路麵的維護和（hé）搶修中，可以提前通車時間（jiān），增加經濟效益，如歐洲E-6和E－18高速公路（瑞典），以及倫敦非金屬處理廠高地麵處（chù）理。
在歐美，75%的噴射混凝土都摻入微矽（guī）粉，而在挪威（wēi）和瑞典（diǎn），微矽粉是噴射混凝（níng）土（tǔ）的材料。
1.2用（yòng）於耐（nài）火材料的添加劑
日本每年通（tōng）過埃肯公司，從（cóng）中國大量的微矽粉用於耐火材料（liào）工業。從日（rì）本神（shén）戶製鋼耐火物研究所的研究報（bào）告來看，微矽粉主要被用作高性能耐火澆注料、預製件、鋼包料、透氣磚、自流型耐火澆注料及幹濕法噴射材料。根據大阪工業技術研究所的提交的研究報（bào）告，在高溫陶瓷領域（yù），如：氧化物結合碳化矽製品，高溫型矽酸（suān）鈣輕質隔熱材料，電磁窯用剛玉莫來石推板，高（gāo）溫材料（liào）及製（zhì）品，剛玉及陶瓷製（zhì）品，賽龍結合製品等，微矽粉的使用具（jù）有高流動（dòng）性（xìng）、低（dī）蓄水量、高致密度和高（gāo）強度等特點。
1.3用作冶金球團助（zhù）劑（jì）
曾將微矽粉以每453.6kg矽石配22．7kg微矽（guī）粉的（de）配比製成球團作為電爐冶煉原料，球的（de）大尺寸為19－25mm。經電（diàn）爐冶煉證明，加入較大量的球團時，爐子運行三周，沒有發現矽回收率降低和單位電耗增加的現象。挪（nuó）威埃（āi）肯公司也曾將2萬千瓦金（jīn）屬矽爐每晝夜生產（chǎn）出的100m3的微矽粉用水調和製成1－125px直徑的球團後不用幹燥直接返回電爐進行冶煉試驗，在豎爐中800－1200℃溫度下進行燒結（jié），燒結後的球團不存在爆裂和不適應的問題，具有足夠的機械強度，而且，由於不另加粘結劑，球團中雜（zá）質很少，因此可返回電爐作為冶煉材料。蘇聯用紙漿廢液作粘結劑製球，球團強度可經倒（dǎo）運而（ér）不碎裂，按 30%比例加入電（diàn）爐使用。瑞典一家鐵合金廠利用（yòng）微矽粉作鉻（gè）礦（kuàng）球團粘結（jié）劑使用。
全封閉電爐冶煉矽鐵（tiě）一般采用濕法淨化煙氣，利用處理後的水（shuǐ）洗爐氣回收（shōu）的微（wēi）矽粉塵泥作為（wéi）電（diàn）爐冶煉原料（liào）。挪威埃肯公司進行了試驗和研究，將其在回（huí）轉窯（yáo）中加氧化劑或還原劑，繼續加熱到800－1400℃左右（yòu），經（jīng）這樣處理可以除掉微矽粉塵（chén）泥中的有害物，同時將其形成球團。球團中的有害物質酚和氰化物（wù）及瀝（lì）青（qīng）之類的（de）含碳物（wù）質都被除掉，處理後的（de）球團可返回到（dào）金屬矽、矽冶煉中作為原料。
目前，、、挪威等國均有微矽粉造球和製球設備。
1.4應用於水泥做摻和材料（liào）
作水泥原料：挪威、冰島、加拿大等的鐵合金廠收回（huí）的部（bù）分微矽粉都有作為水泥原料的報導。蘇聯指出，在生產（chǎn）波特蘭（lán）水泥的原料中配入18-25% 的（de）矽粉，可提高水泥窯的（de）產量和水泥（ní）質量（liàng），窯的生產（chǎn）能力提高10-20%水泥養（yǎng）護28天後，抗壓強度由（yóu）47Pa提高到54-56MPa。
做水（shuǐ）泥混合材生產混合水泥：冰（bīng）島水泥公司將製成球狀（zhuàng）的微矽粉與熟料一（yī）起研磨生產含微矽粉約（yuē）6%的混合水泥，應用效果很好。1982年法國拉法基（Lafarge）水泥公司用微矽粉摻在（zài）波特蘭熟料中生產的混（hún）合水泥就已進入市場。加拿大也製訂了混合水泥的標準，混合水泥要求微矽粉摻入量在10%以內（nèi），微矽粉中（zhōng）SiO2 含量大於85%，燒失量＜6%。生產超（chāo）密水泥：日本電氣化工業株式會社從丹麥（mài）迪西脫（DENSIT）公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水泥。這種水泥主要由微矽粉、外加劑和水泥熟料等配製而成。用它能製成致密度高的混凝土，其強度比普（pǔ）通混凝土增強（qiáng）2-3倍，有良好的（de）耐腐蝕性、絕緣性、性、抗滲性、抗凍（dòng）性及對氯離子的阻擋性能等。丹麥已將這種水泥用於、食品（pǐn）工廠和重型機械廠的地麵及要求絕緣和阻擋氯離子（zǐ）的防蝕層、水工混（hún）凝土工程等，還可以代替部分金（jīn）屬製品。丹麥蝕研究中（zhōng）心正在研究所用這（zhè）種水（shuǐ）泥（ní）作鋼（gāng）鐵的塗層原子能研究所正在研究用它作（zuò）放射性廢棄物（wù）的保護隔離材（cái）料。
1.5用作化工產品的（de）分散隔離劑
為了防止某（mǒu）些化工合（hé）成粉體結塊，曾經采用雲母進行包（bāo）覆處理，造價較高。應用微矽粉可以取代較貴的處理（lǐ）材料，但要準確地掌握使用的比例。挪威、法國和意大利都是采用這種方法，使分（fèn）散隔離（lí）劑的應用效果很好。這（zhè）種分散隔離劑（jì）廣泛用於微細農藥、化肥、滅火劑等產品，如Borax、蘇格蘭METHIL DOCKS化肥廠。
1.6其他（tā）方麵
國外一些廠家對冶（yě）煉矽質合金產生的大量微矽（guī）粉不斷進行研（yán）究（jiū）探（tàn）索，尋找更多（duō）的用途。例如，開發了利（lì）用微矽粉作矽酸鹽（yán）磚原料的工藝方法，並試製（zhì）出（chū）配加 5%微矽粉的矽（guī）酸鹽磚，按磚的硬（yìng）度、抗寒（hán）強度、吸水性相當於M200牌號磚，如將微矽粉（fěn）配加量（liàng）增至（zhì）7％時（shí），磚的牌號增至M250－300號，這批試驗性（xìng）磚的其他指標均符合標準要求利用微矽粉填充樹脂及（jí）其他高分子（zǐ）聚合物產品，替代（dài）白碳黑、滑石、石棉（mián）、氣溶膠等填充材料，可提高延伸縮、抗撕裂和（hé）度性能微矽粉還可以用於農肥和改良土壤（rǎng）品種，如將微矽粉與氫氧化鉀或碳酸鉀混合加（jiā）熱可製（zhì）成（chéng）緩農肥矽酸（suān）鉀，它不易揮發流失，能保護土壤，作物根（gēn）部發育（yù），抑製病蟲（chóng）害，以及（jí）將（jiāng）微矽粉和（hé）纖維（wéi）素（sù）廠或木材工廠生（shēng）產的廢樹（shù）皮等廢料經加工後形成混合物質，可以增強土壤的肥力。
2微矽（guī）粉在我國的應用
2.1微矽粉在（zài）我國的（de）生（shēng）產和應用現狀
我國對微矽（guī）粉的應用研究和回收利用起步較晚，大部分矽鐵生（shēng）產企業對微矽粉的回收不夠（gòu）重視，一些規模較大的企業盡管回收了（le）微矽粉，但沒有發現其中的價值，而且這（zhè）些回收來的微矽粉二氧化矽含量大多（duō）數都不達標，尚屬粗（cū）放型的工業副產品。近幾年，由於對的重視，逐步加強了對汙染企業的管理，特別是國（guó）內對高強（qiáng）混凝土需求的增加，許多鐵合金生產企業配備了收塵設備，並開發、引進（jìn）了加密技術。我國微矽粉產品發展很（hěn）迅速，在該領域與國外的差距正在縮小。高強度混凝土、微矽粉噴射混凝土、複合增強密度劑、矽粉砂漿、低水泥澆注料等科研成果都已（yǐ）通過了部級或省、市級技術鑒定，並（bìng）已在許多工程中（zhōng）應用，技術經濟效果顯著。有的應用（yòng）技術已接近或達到了國外八十年代初的水平（píng）。
目前大多工業矽廠每生（shēng）產三噸工業矽可回收一噸微（wēi）矽粉。每生產五噸（dūn）矽鐵可回收（shōu）一噸微矽粉。據不統計，2004年我國微矽粉產量達到12萬噸以上，其中大部分含SiO2為90％以下品級。
我國微矽粉的主要用途也是在混凝土和耐火材料領域。微矽粉混凝土已（yǐ）應用在重要工程（chéng）如建造高層大廈、抗衝（chōng）刷磨損、抗滲漏等工程，早（zǎo）在1986年我國已將矽砂漿（jiāng）應用於葛洲壩水閘的修補和2000-3000m3蓄水池的防滲，三峽電站、二灘電站、紫（zǐ）坪鋪電站、黃河小浪底電站（zhàn）、福（fú）建（jiàn）水口電站、青海龍（lóng）羊峽電站等水利水電工程和上海楊浦（pǔ）大橋、香港青馬跨海大橋、江蘇連雲（yún）港木材碼頭等工程的（de）防滲（shèn）及抗（kàng）衝磨（mó）部位，以及用於高強度（dù）抗滲工程如上海（hǎi）黃埔江越江隧道工（gōng）程微矽粉混凝土還用於抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋（jīn）防鏽（xiù）和提高耐久性（xìng）工程，如我國在沿海建造的水（shuǐ）下采油平台等微矽粉（fěn）混凝土用於鐵路公路，如重點工程青藏（cáng）鐵路建設項目也（yě）較多地采用微矽粉產品。
微矽（guī）粉在耐火材料中主要應用（yòng）於不定形部分。我國冶金（jīn）部建築研究總院自1985年開始進行低水泥澆注料研究，1988年通過部（bù）級鑒定。它已（yǐ）在寶鋼、首鋼熱工（gōng）設備上使用，有的已由國產材料代替了日（rì）本（běn）材料。低水（shuǐ）泥澆（jiāo）注料和普通澆注（zhù）料（liào）都使用鋁酸鈣水泥，配入微矽粉和減水劑後，低水泥（ní）澆注料不（bú）僅能節約昂貴的鋁酸鹽水泥50-70%，而且性能還得到提高。至今水泥（ní）澆（jiāo）注（zhù）料已經用於許（xǔ）多工程，如用於（yú）寶鋼高爐鐵溝（gōu）蓋代替原日本澆（jiāo）注料，節約大量外（wài）匯用於首鋼（gāng）250 步進式加熱爐和（hé）430加熱爐燒咀磚上用於首鋼500開坯加熱爐汽流衝刷磨損嚴重的部位用於南京（jīng）化學工業公司研究（jiū）院的煤氣發生爐爐襯，使（shǐ）用壽命達（dá）到68天，比原剛玉管的使用壽命提高10-20倍（bèi）。近幾年（nián），在一些研究機構、產品開發機構的（de）大力推廣下，微矽粉已逐步在工程板材、地坪、塗料、功能（néng）砂漿等領域獲得應用。
另外，微矽粉在其他領（lǐng）域的應用也有進展（zhǎn），如上（shàng）海（hǎi）星火化工廠已將微矽粉應用於水玻璃生產，可在簡化工藝（yì）的情況下，生產出模（mó）數大（dà）於4的水玻（bō）璃。模數4以上的水玻璃為中性，可廣泛（fàn）用於高溫噴塗、鑄鋼等方麵。上海寶鋼已使用了這種水玻璃。
2.2微矽粉的（de）價格現狀
目前微矽粉的市場價格每（měi）噸為1800～3800元， 根據微（wēi）矽粉中SiO2含量、用途（tú）的不同，市（shì）場上微矽粉的價格也不同，一（yī）般地，如果不考（kǎo）慮（lǜ）粒度、燒失量等因素，SiO2的含量越高（gāo）、雜（zá）質含量越低，售（shòu）價就越高。隨著市場對微矽粉需求量的增大，價格有（yǒu）走高的趨勢。
3微矽粉（fěn）的市場（chǎng）需求預測
3.1國外（wài）微矽粉市場需求
目前市場微矽粉需求量逐年增加， 國外微矽粉的主要生產國（guó）如、、日本、挪威等微矽粉總（zǒng）產量大於64萬噸/年，仍然不能滿足市場（chǎng）的需求。由於中國矽鐵和金屬矽在（zài）上的產量處於突出的地位（2006年約占世界產量的（de）2/3），所伴生的微矽粉受到國外終端客戶的重視，國外客商（shāng）紛紛到中國（guó）采購微矽粉（fěn），如挪威（wēi）的埃肯公司，不僅逐漸投資壟斷資源，而且已將研發中心遷到中國，每年都會將中國西北鐵合金（jīn）等國內大部分鐵合（hé）金廠家的微矽粉以（yǐ）低（dī）價大量收購，在國內進行加工後再高價賣到中國（guó）和市場上用於建（jiàn）築、水泥、化肥等領域，年銷（xiāo）售微矽粉達25萬噸，利潤不菲。從有關資料的了解，國（guó）外微矽粉市場龐大（dà），高質量（liàng）微矽粉應用（yòng）領域廣泛，但是高（gāo）品質（zhì）的微矽粉產量很少。根據與（yǔ）埃肯公司（中國）研究中心主任的座談了解，該公司在挪威（wēi）已經利（lì）用廉價水電在高溫電弧爐中用矽石專門直（zhí）接生產高純微矽粉（實際上是氣相白碳（tàn）黑），這種微矽粉的價格高達5000美元/噸。
3.2國內微矽粉（fěn）市場需求
目前高層建（jiàn）築、鐵路（lù）、橋梁（liáng）、水工建築等對微矽粉的需求與日俱增，市場潛力巨大。混凝土是建築業的基本材料（liào），微矽粉（fěn）的加入使高（gāo）強度、高性能混凝（níng）土成為可能，雖然高性（xìng）能混凝土並不是單指摻（chān）加（jiā）微矽（guī）粉，其他（tā）填料如（rú）粉煤灰、高爐渣等都能提高混凝土的性能，但是微矽粉的摻加在混凝土綜合性能方麵更勝一籌，添加微矽粉後水泥的摻（chān）加量會明（míng）顯降低（dī）。
我國是世界耐火材料大消費國，微矽粉在耐火材料中的應用技術相對（duì）成熟，而且從我國耐火材料的發展（zhǎn）趨勢看，由於“十一（yī）五”期間，冶金、建材等行業將保持穩步發展（zhǎn），耐火材料需求總量仍然很大，並將（jiāng）繼續保持快（kuài）速增長的趨勢。可以用於高低水（shuǐ）泥（ní）耐火（huǒ）澆注（zhù）料及預製（zhì）件、大（dà）型鐵溝及鋼包料、透氣磚、塗抹修補料、自流型耐（nài）火澆注材（cái）料及幹濕法噴射施工應用、氧化物結合（hé）碳化矽製（zhì）品（陶瓷窯窯具、隔焰板等（děng））、高溫型矽（guī）酸（suān）鈣輕質隔熱材料、電（diàn）瓷窯用剛玉莫來（lái）石推（tuī）板、高溫材料（liào）及（jí）製品、剛玉及陶瓷製品、賽隆結合製品等，微矽粉在（zài）耐火材料中的應用（yòng）具（jù）有廣闊的市場空間。另外，微矽粉還可以代替氣相二氧化矽在橡膠、塑料、油漆、農藥、高性能陶瓷、複合化肥等領域使用（yòng）。