高安矽微粉應用概況

微矽粉（矽灰）是金屬矽或矽鐵等（děng）合金冶煉從煙氣中回（huí）收的粉塵。本文對微矽粉在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（jìn）行了概述並對微矽粉市場進行了調研，在此基礎上進行了國內外的市場（chǎng）預測和（hé）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（děng）合金冶煉從煙氣中回收的粉塵（chén）。目前市場上銷售的微矽粉，一（yī）部分是（shì）冶煉煙氣經過收塵（chén）器（qì）收集後直接銷售（shòu）的矽灰，也有一部分是冶煉煙氣（qì）經過（guò）收塵器收集後經過處理（lǐ）再銷售的矽灰。微矽粉平均（jun1）粒徑為0.15－0.20μm，比表麵積（jī）為15000－20000m2/kg。其主要成分為二氧化矽，含量一般（bān）80-92%，雜質成分有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁和活性炭等（děng）。礦石成分、冶（yě）煉工藝、收塵係統運行情況等都會造成（chéng）成分波動。由於微（wēi）矽粉中二氧化矽屬（shǔ）無定型物質，活性高，顆粒細小，比表麵積大，具有（yǒu）優良的理化性能,過去被認為是（shì）一種工業廢棄（qì）物，現在越來越多地被認為是一種寶貴資源，一種無需經過粉碎加工、廉價的（de）超微粉體。可以廣泛應用在（zài）工程中（zhōng）使用的混凝土、耐火材料、水泥等重要（yào）領域。
香蕉直播通過各種信息資源包括論文、網絡、電話調查（chá）、與企業座談等途徑，對微矽粉應用及市場情況（kuàng）進行了調研，本文就調研結果進行綜述，希望以此推進我國微矽粉深度研究和開發應用（yòng），縮小和優勢的差距，增強在上的競爭（zhēng）力。
1微矽粉在國外的應用情況
早在1947年挪威埃肯公司（Elkem ASA）就開始進行微矽粉的生（shēng）產技術、粉塵處理、分級和應用方麵的研究，成為世界上早開展微矽粉研發的企業，並始終在微矽粉收塵與處理技術上保持地位。隨後,、、日本也（yě）開始進行研發應用，並成為微矽（guī）粉主（zhǔ）要（yào）生產國。目前（qián），微矽粉年（nián）生產量（liàng）為：30萬噸，15萬噸，挪威12萬噸，日本 7萬噸。國外以微矽粉為主可開發的應用領域有：
1.1混凝土工業（yè）的高（gāo）強摻和劑
微矽粉作（zuò）為摻和劑應用於混凝（níng）土（tǔ）工業（yè）是國外微矽粉（fěn）綜合利用中研究早、成果（guǒ）多、應（yīng）用廣的一個領域。由於微矽粉（fěn）具有顆粒細小、比（bǐ）表麵積（jī）大、SiO2純度高、火山灰活性強等物理化學特點，把微矽粉作為（wéi）摻和劑加入混凝土（tǔ）中了混凝土多（duō）方麵的性能。如顯著塑性混凝（níng）土粘附性能和凝聚性，大幅度降低回彈量，增大噴射混凝土一次成型厚度，縮短工期，節省工程造價（jià）。
在需要高強（qiáng）度混凝土的場（chǎng）合，微矽粉作為摻和料配製高強混凝土，其強度（dù）等（děng）級（jí）可以達到100 MPa。國外許多重要的高層建築物，如南瓦克大廈和德國法蘭克福BfG大廈都是采（cǎi）用了微矽粉（fěn）做混凝土的增強摻和劑。在（zài）發達的一些（xiē）重要混凝土水利（lì）水電工程中如海洋石油鑽井平台、大跨度橋梁、隧洞等工程摻加微矽粉可（kě）以防滲、抗（kàng）衝磨、等性能，如挪威北海石油鑽井平台，挪威Stolma跨海橋（301m跨徑LC60輕骨料混凝土建造），丹（dān）麥大貝爾特海峽大橋，連（lián）接丹麥與瑞典的厄勒（ORESUND）海峽大橋，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（yú）公（gōng）路路麵和飛機跑道中，可以大大（dà）提高混凝土早期強度和（hé）性能，在公路路麵（miàn）的維（wéi）護和搶修（xiū）中（zhōng），可以提前通（tōng）車時間（jiān），增加（jiā）經濟效益，如歐洲E-6和E－18高速公（gōng）路（瑞典），以及倫敦非金屬處理廠高（gāo）地麵處理。
在歐美（měi），75%的噴射（shè）混凝土都摻入微矽（guī）粉（fěn），而在（zài）挪（nuó）威和瑞典，微矽粉是噴射混凝土的材料。
1.2用於耐火材料的添（tiān）加劑
日本每年通過埃（āi）肯公司，從中國大量的微矽粉用於（yú）耐火材料工業。從日本神戶製鋼（gāng）耐火物研究所的研究報告來看，微矽粉主要被（bèi）用作高（gāo）性能耐火澆注（zhù）料、預（yù）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告，在高溫陶瓷領域，如：氧化物（wù）結合碳化矽（guī）製品，高溫型矽酸鈣輕質隔熱材料，電磁窯用剛玉莫來石推板（bǎn），高溫材料及製品（pǐn），剛玉及陶瓷製（zhì）品，賽龍結合製品等（děng），微矽粉的使用（yòng）具（jù）有高流動性、低蓄水量、高致密度和高強度等特點。
1.3用作（zuò）冶金球團助劑
曾（céng）將微（wēi）矽粉以每453.6kg矽石（shí）配22．7kg微矽粉的配比（bǐ）製成球團作為電爐冶煉原料，球的大尺寸為19－25mm。經電爐冶煉證明，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（jiā）的現象。挪威（wēi）埃肯公司也曾（céng）將2萬千瓦金屬矽爐每晝夜生產出的100m3的微矽粉用水調（diào）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（xià）進行燒結（jié），燒結後的球團不（bú）存在爆裂和不適應的問題，具（jù）有足夠的機械強度，而且，由於不另加粘結劑，球團中雜質（zhì）很少，因此可返回（huí）電爐作為冶煉材料。蘇聯用（yòng）紙漿（jiāng）廢液作粘結劑製球，球團強（qiáng）度可經（jīng）倒運（yùn）而不碎裂，按 30%比例加入電爐使（shǐ）用。瑞典（diǎn）一家鐵合金廠利用微矽（guī）粉作鉻礦球團粘結劑使用。
全封閉（bì）電爐冶煉矽鐵一般采用濕法淨（jìng）化煙氣，利（lì）用處理後的水洗爐氣回收的微矽粉塵泥作（zuò）為電爐冶煉（liàn）原料。挪威埃肯公司進行了（le）試驗（yàn）和（hé）研究，將其在回轉窯（yáo）中加氧化劑或還原劑（jì），繼續加熱到800－1400℃左右，經（jīng）這（zhè）樣（yàng）處理可以除掉微矽粉塵泥中的有害物（wù），同時將其形成球團（tuán）。球團中的有害物質酚和氰化物及（jí）瀝（lì）青之類的含碳物質都被（bèi）除掉，處理後的球團可返回到金屬矽（guī）、矽冶煉中作為原料。
目前，、、挪威等國均（jun1）有微矽粉造球和製球設備。
1.4應用於水泥做摻和材料
作水泥原料：挪威、冰島（dǎo）、加拿大等的鐵合金廠收（shōu）回的部分微矽粉都有作為水泥原料的報導。蘇聯指出，在生產波特蘭水泥的原料中配入18-25% 的矽粉，可提高水泥窯的產量（liàng）和水泥質（zhì）量，窯的生產能（néng）力提高10-20%水（shuǐ）泥養（yǎng）護28天（tiān）後，抗壓強度由47Pa提高到54-56MPa。
做水泥混合材生產混合水（shuǐ）泥：冰島水泥公司將製成（chéng）球狀的微矽（guī）粉與熟料一起研磨生產含微矽粉約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（guī）粉摻在波特蘭熟料中生（shēng）產的混合水泥就已進（jìn）入市場（chǎng）。加拿大（dà）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，微矽粉中SiO2 含量大於85%，燒失量＜6%。生產超密水泥：日本電氣（qì）化工業株式會社從丹麥迪西脫（DENSIT）公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水泥。這種水泥主要由微矽（guī）粉、外加劑和水泥熟料等配（pèi）製而成。用它（tā）能（néng）製（zhì）成致密度高的混凝土，其強度比普通混凝（níng）土增強2-3倍，有良（liáng）好的耐腐蝕性、絕緣性、性、抗滲性、抗凍性及（jí）對氯離子的阻擋性能等。丹麥已將這種水泥用（yòng）於、食品工（gōng）廠和重型機械廠的地麵及要求絕（jué）緣和阻擋氯（lǜ）離子的（de）防蝕層、水工混凝土工程等，還可以代替部分金（jīn）屬製品。丹麥蝕研究中心正在研究所用這種水泥作鋼鐵的塗層原（yuán）子能研究所正在研究用它作放射性廢棄物的（de）保護隔離材料。
1.5用作化工產品的分散隔離劑
為了防（fáng）止某些化工合成粉體結塊，曾經采用雲母進行包覆（fù）處理，造價較（jiào）高。應用微矽粉可以取（qǔ）代較（jiào）貴的處理材料（liào），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（zhè）種方法，使（shǐ）分散（sàn）隔離劑的應用效果很好。這（zhè）種分散隔離劑廣泛用於微細農藥、化（huà）肥、滅火劑等產品，如（rú）Borax、蘇格蘭METHIL DOCKS化肥廠。
1.6其他方麵
國外一些廠家對冶煉矽質合金產生（shēng）的大量微（wēi）矽粉不斷進行研究探索，尋找更多的用途。例如，開發了利用微矽粉作矽（guī）酸鹽磚原料的工藝方法，並試製出配加 5%微矽粉的矽酸鹽磚，按（àn）磚的硬度、抗寒強度（dù）、吸（xī）水性相當於M200牌號磚，如將微（wēi）矽粉配加量增至7％時，磚的牌號（hào）增至M250－300號，這批試（shì）驗性磚的其他指標均符合標準要求利用微矽粉填充樹脂及其他（tā）高分（fèn）子聚合物（wù）產品，替代白碳（tàn）黑（hēi）、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料，可提（tí）高（gāo）延伸（shēn）縮、抗撕裂和度性能微矽粉還可（kě）以用於農肥和改良土壤品種，如將微矽粉與氫氧化鉀或碳酸鉀混合加熱可製成緩農肥矽酸鉀（jiǎ），它不易揮發流失，能（néng）保護土壤（rǎng），作物根部發育，抑製病蟲害，以及將微（wēi）矽粉和纖維素廠或木材工廠生產的廢樹皮等廢料經加工後形成混合物（wù）質，可以增強土壤的肥力。
2微矽粉在（zài）我國的應用
2.1微矽粉在我（wǒ）國的生產和應（yīng）用現狀
我國（guó）對微（wēi）矽粉的應用研究和回收利用起步較晚，大部分矽鐵生產企業（yè）對微矽粉的回收不夠重視，一些規模較（jiào）大的企業盡管回收了微矽粉，但（dàn）沒有發（fā）現其中的價值，而且這些回收來的微矽粉二氧化矽含量大多數都（dōu）不達標，尚屬粗放型的工業副產品（pǐn）。近幾年，由於對的重視，逐步加強了對汙染企業的管理（lǐ），特別是國內對（duì）高強混凝土（tǔ）需求的增加，許多鐵合金生產（chǎn）企業配備了收塵設備，並開發、引進了加（jiā）密（mì）技術。我國微矽粉產品發展很迅速，在該領域與國外（wài）的差距正在縮小。高強度（dù）混凝土、微矽粉噴射混凝土、複合增強密度劑、矽（guī）粉砂漿、低水泥澆注（zhù）料等科研成果（guǒ）都已通過了部級或省、市級技術鑒定，並已在許多工程中應用，技術（shù）經濟效（xiào）果顯著。有的應用技術已接近或達到了國外八十年代初的水平。
目前大多工業矽廠每生產三噸工業矽可（kě）回（huí）收一噸微（wēi）矽粉。每生產五噸矽鐵可回收一噸微矽粉。據不統計，2004年我國微矽粉產（chǎn）量達到12萬噸以上，其中大部（bù）分含SiO2為90％以下品級。
我國微矽粉的（de）主要用途（tú）也是在混凝土和耐火材料領域。微矽粉混凝土已應用在重要工程如建造高層大廈、抗衝刷磨（mó）損、抗滲漏等工程，早（zǎo）在1986年我國已將矽砂（shā）漿應（yīng）用於葛洲壩水閘的修補（bǔ）和2000-3000m3蓄水池的防滲，三（sān）峽電站、二灘電（diàn）站、紫坪鋪電站、黃（huáng）河小浪底（dǐ）電站、福建水口電站、青海（hǎi）龍羊峽電站等水利水電工程和上海楊浦大橋、香港青馬跨海大橋、江蘇連雲港木材碼頭等工程的防滲及（jí）抗衝磨部位，以及（jí）用於高強度抗滲工程如上海黃埔（pǔ）江越江隧道工程微（wēi）矽粉（fěn）混（hún）凝土還用於抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋防鏽和提高耐久（jiǔ）性工程，如我國在沿海建造的水下采油（yóu）平台等（děng）微矽粉（fěn）混凝土用（yòng）於鐵路公路，如重點工程青藏鐵路建設項目也較多地采用微矽粉（fěn）產品。
微矽粉在耐火材料中主要應用於不定形部分。我國冶金（jīn）部建築研（yán）究總院自1985年開始進行低水泥澆注料研究，1988年（nián）通（tōng）過部級鑒定。它已在寶鋼、首鋼熱工設備上使用，有的已由國產材料代替了日本材料。低水泥澆注料（liào）和普通澆（jiāo）注料（liào）都使用鋁酸鈣水泥，配入微矽粉和減水劑後（hòu），低水泥澆注料不僅能（néng）節約昂貴的鋁酸鹽水泥50-70%，而且性（xìng）能還得到提高。至今水泥澆注料已經用於許多工程，如用於寶鋼高爐鐵溝蓋代替原日本澆注料，節約大量外匯用於（yú）首鋼250 步進式加熱爐和430加熱爐燒咀磚上用於首鋼500開坯加（jiā）熱爐汽流（liú）衝刷磨損嚴（yán）重的（de）部位用於南京化學工業公司研（yán）究院的（de）煤氣發生爐（lú）爐襯，使用壽命（mìng）達到（dào）68天，比（bǐ）原剛玉（yù）管的（de）使用壽命提高10-20倍。近幾年，在一些研究機構、產品開（kāi）發（fā）機構（gòu）的（de）大力推廣（guǎng）下，微矽粉已逐步在工程板材、地坪、塗料、功能砂漿等領（lǐng）域獲（huò）得應用。
另外，微矽粉在（zài）其他領域的應用也有進展，如上海星火化工廠已將（jiāng）微矽粉應用（yòng）於水玻璃生（shēng）產，可在簡化工藝的情況下，生產出模數（shù）大（dà）於4的水玻璃。模數4以上的水玻璃（lí）為中性，可（kě）廣泛用於高溫噴（pēn）塗、鑄鋼等方麵。上海寶鋼已使用了這種水玻璃。
2.2微矽粉的價格現（xiàn）狀
目前微矽粉的市場價格每噸為1800～3800元， 根據（jù）微矽粉中SiO2含量、用途的不同，市場上微矽粉的價格也不同，一般地，如果不考慮粒度、燒失量（liàng）等因素，SiO2的含量越高、雜質含量越低，售價就越高。隨著市場對微矽粉（fěn）需求量的增大，價（jià）格有走高的趨（qū）勢。
3微矽（guī）粉的市（shì）場需求預測
3.1國外微矽粉市場需求
目前（qián）市場（chǎng）微矽粉需求量逐年（nián）增加， 國外微矽（guī）粉的主要生產國如、、日本、挪威等微矽粉總產量大於64萬噸/年，仍然不能滿足市場（chǎng）的需求（qiú）。由於中國矽鐵和金屬矽在上的產量處於突出的地位（2006年約占世界產量的2/3），所伴生的微矽粉受到國外終端客戶（hù）的重（chóng）視，國外客（kè）商（shāng）紛紛到中國采購微矽粉，如挪威的埃肯公司，不僅逐漸投（tóu）資壟斷資源，而且已（yǐ）將研發中心遷到中國，每年（nián）都會將中國西北鐵合金等國內大部分鐵合金（jīn）廠家的微矽粉以低價大量收購，在國內進行加工後再高（gāo）價賣到中國和市場上用於建築、水（shuǐ）泥（ní）、化肥等領域，年銷售微矽（guī）粉（fěn）達25萬（wàn）噸，利潤不菲。從有關（guān）資料的了解，國外微矽粉市場龐大，高質量微矽粉應用領域廣泛，但是高品質的微矽（guī）粉產量很少。根（gēn）據與埃肯公（gōng）司（中國）研究中心主任的座談了解，該公司在挪威已經利用廉價水電在高溫電弧爐中用矽石專門直（zhí）接生（shēng）產高純微矽（guī）粉（實際上是氣相白碳黑），這種微矽粉的價格高達5000美元（yuán）/噸。
3.2國內微矽粉市場需求
目前高層建築（zhù）、鐵路、橋梁、水工建築等對（duì）微（wēi）矽粉的需求與日俱增，市場潛力巨大。混（hún）凝土是建築（zhù）業的（de）基本材料，微矽粉的加入（rù）使高強度、高性能混凝土成（chéng）為可能，雖然高（gāo）性能混凝土並（bìng）不是單指摻加微矽（guī）粉，其他填料（liào）如粉煤灰、高爐渣等都能提高混凝土的性能，但是微矽粉的摻加在混（hún）凝土綜（zōng）合性能方麵更勝一籌，添加微矽粉後水泥（ní）的（de）摻加量會明顯降低。
我國是世界耐（nài）火材料大消費（fèi）國，微矽粉在耐火材料中（zhōng）的應用技術相對成熟，而且從（cóng）我國耐火材（cái）料的發展趨勢看，由於“十一五”期（qī）間，冶金、建材（cái）等行業將保持穩步發展，耐火材料需求（qiú）總量仍然很大，並將繼續保持快速增長的趨勢。可以用於高（gāo）低水泥耐火澆注料及預（yù）製件、大型鐵溝及（jí）鋼包料、透氣磚、塗抹修補料、自流型耐火澆注材料及（jí）幹濕法噴射施工應（yīng）用、氧化物結合碳化矽製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高溫型矽酸鈣輕質隔熱材料、電瓷窯用剛玉莫來石推板、高溫材料及製品、剛玉及陶瓷製品、賽（sài）隆（lóng）結合製品等，微矽粉（fěn）在耐火（huǒ）材料中的應用具（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（zài）橡膠、塑料（liào）、油（yóu）漆（qī）、農藥、高性能陶瓷、複合化肥等領域使用。