景德鎮矽微粉應用概況

微矽粉（矽灰）是金屬矽或矽鐵等合金冶煉從煙氣中（zhōng）回（huí）收（shōu）的粉塵。本文對微矽粉（fěn）在國（guó）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（bìng）對微矽粉市場進行了調研，在此基礎上（shàng）進行了國（guó）內（nèi）外的市場預測和前景（jǐng）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（jīn）冶煉從（cóng）煙氣中（zhōng）回收的粉塵。目前市場上銷（xiāo）售的微矽粉（fěn），一部分是（shì）冶煉煙氣經過收塵器（qì）收集後直接銷售的矽灰（huī），也有一部分是冶煉煙氣經過收塵器收集後經過處理再銷售的矽灰。微矽粉（fěn）平均粒徑為0.15－0.20μm，比表麵積為15000－20000m2/kg。其主要成分為（wéi）二氧化矽，含量一般80-92%，雜質成分有氧化鈉、氧化（huà）鈣、氧化鎂（měi）、氧化鐵、氧化鋁（lǚ）和活性炭等。礦石成分、冶煉工藝、收塵係（xì）統運行情況等（děng）都會造（zào）成成分波動。由於微矽粉中二（èr）氧化（huà）矽（guī）屬無定型物質，活性高，顆粒（lì）細小，比表麵積大，具有優良的理化性能,過去被認為是一（yī）種工業廢棄物，現在（zài）越來（lái）越多地被認為是一種寶貴資源，一種（zhǒng）無需經過（guò）粉碎加工、廉價的超微粉體。可以廣泛應用在工程中使用的混凝土、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（bāo）括論文、網絡、電話調查、與企業座談等途徑，對（duì）微矽粉應用及市場情況進行（háng）了調研，本文就調研結（jié）果進行綜述，希（xī）望以此推進我國微矽粉深度研究（jiū）和開發應用，縮小和（hé）優勢的差距，增強（qiáng）在上的（de）競（jìng）爭力。
1微矽粉在國外（wài）的應用情況
早在1947年挪威（wēi）埃肯公司（Elkem ASA）就開始進行微（wēi）矽粉的生產技（jì）術、粉塵處理、分級和（hé）應用方麵的研究，成為世界上早開展（zhǎn）微矽（guī）粉研發的企業，並（bìng）始終在微矽粉收（shōu）塵與處理技術上保持（chí）地位（wèi）。隨後,、、日本（běn）也開始進（jìn）行研發應用，並成為微矽粉主要生產國。目前，微矽粉（fěn）年生產量為：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（níng）土工（gōng）業的高強摻和劑
微矽粉作為（wéi）摻和（hé）劑應用於混（hún）凝（níng）土工業是國外微矽粉綜合利用中研（yán）究早（zǎo）、成果（guǒ）多、應用（yòng）廣的一個領域。由於微矽粉具有顆（kē）粒細小、比表麵（miàn）積大、SiO2純度高、火山灰活性強等物理化學特點，把微矽粉作為（wéi）摻和劑加入混凝土中了混凝（níng）土多方麵的（de）性能。如顯著塑性混凝土粘附（fù）性能和凝聚性，大幅度降低（dī）回（huí）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（tǔ）的場合，微矽粉作為摻和料配製高強混凝土，其強度等級可以達到100 MPa。國外許多重要的高層建築物，如南瓦克大廈（xià）和德國（guó）法蘭克福BfG大廈都是（shì）采用了微（wēi）矽粉做混凝土的增強摻和劑。在發達的一些重（chóng）要混凝土水利水電工程中如海洋（yáng）石油鑽井平台、大跨度橋梁、隧洞等工程摻加微矽粉可以防滲、抗衝（chōng）磨、等性能，如（rú）挪威北海（hǎi）石油鑽井平台，挪（nuó）威Stolma跨海橋（301m跨徑LC60輕骨料混凝土（tǔ）建造），丹麥大貝爾特海峽（xiá）大（dà）橋，連接丹（dān）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（fáng）下部結構等。微矽粉混凝土用於公路路麵和飛機跑道中，可以大大提高混凝（níng）土早期強度和性能（néng），在公路路麵的維護和搶修中（zhōng），可以提前通車時間，增加經濟效益，如歐（ōu）洲E-6和（hé）E－18高（gāo）速公路（瑞典），以及倫敦非金屬處理廠高地麵處理（lǐ）。
在歐美，75%的噴射混（hún）凝土都摻入微矽粉，而（ér）在（zài）挪威和瑞典，微矽粉是噴射混凝土的材料。
1.2用於耐火材料的添加劑
日本每年通過埃（āi）肯公司，從中國大量的微矽粉用於耐火材（cái）料工業。從日本（běn）神戶製鋼耐火物研究所的研究報（bào）告（gào）來看，微矽粉主要被用作高性能耐火澆注料、預（yù）製件、鋼包料、透氣磚、自流（liú）型耐火澆注料及幹濕法噴射材料。根據（jù）大阪工業技術研（yán）究所的提交的研究報告，在高溫陶瓷領域，如：氧化物結（jié）合碳化矽製品，高溫型矽酸鈣（gài）輕質隔熱材料，電磁窯用剛玉（yù）莫來石推板，高溫（wēn）材料及製品，剛玉及陶瓷製品，賽龍結合製品等，微矽粉的使用具有高（gāo）流動性、低蓄水量、高致密度和（hé）高強度等特點。
1.3用作冶金球團助劑
曾將微矽粉以每453.6kg矽石配22．7kg微（wēi）矽粉的配比製成球團作（zuò）為電爐冶煉原料，球的大尺（chǐ）寸為19－25mm。經電爐冶煉證明，加入較大量的球團時（shí），爐子運（yùn）行（háng）三周，沒有發現矽（guī）回收率降低和單位電耗增加的（de）現象。挪威埃肯公司（sī）也曾將2萬千瓦（wǎ）金屬矽爐每晝夜生產出的100m3的微矽粉用水調和製成1－125px直徑的球團（tuán）後不用幹燥直（zhí）接返回電爐進行冶煉試驗，在豎爐中800－1200℃溫度下進行燒結，燒結後（hòu）的球團不存（cún）在爆裂和不適應的問題，具有（yǒu）足夠（gòu）的機械強度，而且，由於不（bú）另加粘結劑，球團中雜質很少，因此可返回電爐（lú）作為冶煉材料。蘇聯用紙（zhǐ）漿（jiāng）廢液作粘結劑製球，球團強度可經倒運而不碎裂，按（àn） 30%比例加入電爐使用。瑞（ruì）典一家鐵合金廠利用（yòng）微矽粉（fěn）作鉻礦球團粘（zhān）結劑使用。
全封閉電爐冶煉矽鐵一般采用濕法淨化煙氣，利用處理後的水洗爐氣回收的微矽粉塵泥作（zuò）為電爐冶煉原料。挪威埃肯公司進行了試驗和研究，將其在回轉窯中加氧化劑或還原劑，繼續加熱到800－1400℃左（zuǒ）右（yòu），經這樣處理可以除掉微矽粉塵泥中（zhōng）的有（yǒu）害物，同時將其形成球團（tuán）。球團中的有（yǒu）害物質酚和氰化物及瀝（lì）青之類的含（hán）碳物質都被除掉，處理後的球團（tuán）可返回到金屬矽、矽冶煉中（zhōng）作為原料。
目前，、、挪威等國均有微矽（guī）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（nuó）威、冰島、加拿大等（děng）的鐵合（hé）金廠收回的（de）部分微矽粉都有作為水泥原料（liào）的報導。蘇聯指出（chū），在生產波特蘭水泥的原料中配入（rù）18-25% 的矽（guī）粉，可提高水泥窯的產量和水泥質量，窯的生產能力提高10-20%水泥養（yǎng）護28天後，抗壓強度由（yóu）47Pa提高到54-56MPa。
做水泥混合材生（shēng）產混合水泥：冰島水泥（ní）公司將製成球狀的微矽粉與熟料一起研磨生產含微矽粉約6%的混合（hé）水泥，應用效果很好。1982年法國拉（lā）法基（Lafarge）水（shuǐ）泥公（gōng）司用微矽粉摻在波特蘭熟料中生（shēng）產的混合水泥就已進入市場。加拿大也製訂了混（hún）合（hé）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（hán）量大於（yú）85%，燒失量＜6%。生產超密水泥：日本電氣化工業株式會社從丹（dān）麥迪西脫（DENSIT）公司引（yǐn）進了以“DENSIFIED”命名的超（chāo）密水泥。這種水泥主要由微矽粉、外（wài）加劑和水（shuǐ）泥熟料等配製而（ér）成。用它能製成致密度高的混凝土，其強度（dù）比普通混凝土增強2-3倍，有（yǒu）良好的耐腐蝕性、絕緣性、性、抗滲性、抗凍性及對氯離子的阻擋性能等。丹麥已將這種水泥用於、食（shí）品工廠和重型機（jī）械廠的（de）地麵及要求絕緣和阻擋（dǎng）氯離子（zǐ）的防蝕層、水工混凝土工程等，還可以代替部分（fèn）金屬製品。丹麥蝕（shí）研究中心正在研究所（suǒ）用這種水泥作鋼鐵的（de）塗（tú）層原子能研究所正在研（yán）究用它作放射性廢棄物的保（bǎo）護隔（gé）離材料。
1.5用作化工產品的分散隔離劑
為了防止某些化工合成粉體結塊，曾經采用雲母（mǔ）進行包覆（fù）處理，造價（jià）較高。應用微矽粉可以取代較貴（guì）的處理材（cái）料，但要準確地掌握使用的比（bǐ）例。挪威（wēi）、法國和意大利都是采（cǎi）用這種方法，使（shǐ）分散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、化肥、滅火劑等產（chǎn）品，如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（hé）金產（chǎn）生的大量微矽粉不斷進行研究探索，尋找更多（duō）的用途。例如，開發（fā）了利用微矽粉作矽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，按磚的硬度、抗寒強度（dù）、吸水性相當於M200牌號磚（zhuān），如將微（wēi）矽粉配加量增至7％時，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其他高分子（zǐ）聚合（hé）物產品，替代白碳黑、滑石、石（shí）棉（mián）、氣溶膠等（děng）填充材料，可提高延伸縮、抗撕裂和度性能微矽粉還可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（kě）製（zhì）成緩農肥矽酸鉀，它不易揮發（fā）流失，能保護土壤，作（zuò）物根部發育，抑製病蟲害，以及將微矽粉和纖維素廠或木材工廠（chǎng）生（shēng）產的廢樹皮等（děng）廢料經加工後形成混合物（wù）質，可以增（zēng）強土壤的肥力。
2微矽粉在我國的應用
2.1微矽粉在我國的生產和應用現狀
我國對（duì）微矽粉的（de）應用研究（jiū）和回收利用起步較晚，大部（bù）分矽鐵（tiě）生產企業對微（wēi）矽（guī）粉的回收不夠重視，一些規模較大的（de）企業盡（jìn）管回（huí）收了微（wēi）矽粉，但沒有發現其（qí）中的價值，而且這（zhè）些回收來的微矽粉（fěn）二氧化矽含量大多數都不達標，尚屬粗放型的工業副產品。近幾年，由於對的重視，逐步（bù）加（jiā）強了對汙染企業的管理，特別（bié）是國內對高強混凝土需求的增（zēng）加，許多鐵合金生產企業配備了（le）收塵（chén）設備，並開發、引進了加密（mì）技術。我國（guó）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。高強度混凝土、微矽粉噴射混凝土（tǔ）、複合（hé）增強密度（dù）劑（jì）、矽粉砂漿、低水泥澆注（zhù）料等科研成果都已通過了部級或省（shěng）、市級技術鑒定，並已在許多工程中應用，技術（shù）經濟（jì）效果顯著。有的應用技術已（yǐ）接近（jìn）或達到了國外八十年代初的（de）水平。
目前大多工業矽廠每生產三噸工業矽可回收一噸微矽粉。每生產五噸矽（guī）鐵可回收一噸微矽粉。據（jù）不統計，2004年我（wǒ）國微（wēi）矽粉產（chǎn）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（yòng）途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（jiàn）造高層大廈、抗衝刷磨損、抗滲漏等工程，早在1986年我國（guó）已將矽砂漿應用於葛（gě）洲壩（bà）水閘的修補和2000-3000m3蓄（xù）水池的（de）防滲，三峽電站、二灘電站、紫坪鋪電站、黃（huáng）河小浪底電站、福建水口電站、青（qīng）海龍羊峽電站等水（shuǐ）利水電工程和上海楊（yáng）浦（pǔ）大橋、香港青馬跨海大橋、江蘇（sū）連雲港木材碼頭等（děng）工程的防滲及（jí）抗衝磨部位，以及用於高（gāo）強度抗滲工程如上海黃埔江（jiāng）越江隧道工程微矽粉混凝土（tǔ）還（hái）用於（yú）抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋防鏽和提高（gāo）耐久性工程（chéng），如我國在（zài）沿海建（jiàn）造的水下采油平台等微（wēi）矽粉混凝土用於鐵路公路（lù），如重點工程（chéng）青藏鐵路建設項目也較多地（dì）采用微矽粉產品。
微矽粉在耐火材料中主要應用於不定形部分。我國冶金部建築研究總院自（zì）1985年開始進行低水（shuǐ）泥（ní）澆注料研究，1988年（nián）通過部級鑒定。它已在寶鋼、首鋼熱工設備上（shàng）使用，有的（de）已由國（guó）產材料代替了（le）日本材料。低水泥澆注料和普通澆注料都使用鋁酸鈣水泥，配入（rù）微矽粉和減水劑後，低水泥澆注（zhù）料不僅（jǐn）能節（jiē）約昂貴的鋁酸鹽水泥50-70%，而且（qiě）性能（néng）還得到提高。至今水泥澆（jiāo）注料已經用於許（xǔ）多工程，如用於寶鋼高爐鐵溝蓋代替（tì）原日本澆注（zhù）料，節約大量外（wài）匯用於首鋼250 步（bù）進式加熱（rè）爐和430加（jiā）熱爐燒咀磚上用於首鋼500開坯（pī）加熱爐汽流衝刷磨損嚴重的部位用於南京化學工業公司研究（jiū）院的（de）煤氣發生爐（lú）爐襯，使用壽命達到68天，比原剛玉管（guǎn）的使用壽（shòu）命提高10-20倍。近幾（jǐ）年，在（zài）一些研究機構、產（chǎn）品開發機構的大力推廣（guǎng）下，微矽粉已（yǐ）逐步在工程板材、地坪、塗料（liào）、功能砂漿（jiāng）等領域獲得應用。
另外，微矽粉在其他領域的應用也有進展，如上海星火化工廠已將微矽粉應用（yòng）於水玻（bō）璃生產，可在簡化工藝的情況下，生產出模數大於4的水玻璃。模數4以上的水玻璃為中性，可（kě）廣（guǎng）泛用於高溫噴塗、鑄鋼等方麵。上海寶鋼（gāng）已使用了這種水玻璃。
2.2微矽粉的價格現狀
目前微矽粉的（de）市場價格每噸為1800～3800元， 根據微矽粉中SiO2含（hán）量、用途的不同，市場上微矽（guī）粉的價格也不同，一般地，如果（guǒ）不考慮粒度、燒失量等因素，SiO2的含量（liàng）越高、雜質含量越低（dī），售價就越高。隨著市場對微（wēi）矽粉需求量（liàng）的增大，價格有走高的趨勢。
3微（wēi）矽粉（fěn）的市場需求預測
3.1國外微（wēi）矽（guī）粉（fěn）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（chǎn）國如、、日本、挪威等（děng）微矽粉（fěn）總產量大於64萬噸/年，仍然不能（néng）滿足（zú）市場的（de）需求。由於中（zhōng）國矽鐵和金（jīn）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（bàn）生的微矽粉受到國外終端客戶的重視，國外客商紛紛到中（zhōng）國采購微矽粉，如挪威的埃肯公司，不僅逐漸投資壟斷資源，而且已將研發中心（xīn）遷到中國，每年都會將中國西北鐵（tiě）合金（jīn）等國（guó）內大部（bù）分鐵合金廠家（jiā）的微（wēi）矽（guī）粉以低價大量收購，在國內進行加工後再高價賣到中國和市場上（shàng）用於建築、水泥、化肥（féi）等領域，年銷售微矽粉達25萬（wàn）噸，利潤不菲。從有關資料的了解，國外微矽粉市（shì）場龐（páng）大，高質量微矽粉應用領域廣泛（fàn），但是高品質的微矽粉產（chǎn）量很少。根據與埃肯公司（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（diàn）弧（hú）爐中用（yòng）矽石專門直接生產高（gāo）純微矽粉（實際上是氣相白碳黑），這種微矽粉的價格高達5000美元/噸。
3.2國內微矽粉市場需求
目（mù）前高層建（jiàn）築、鐵（tiě）路（lù）、橋梁、水工建築等對微矽（guī）粉（fěn）的需求與日俱增，市場（chǎng）潛力巨大。混（hún）凝土是建築業的基本材料，微矽粉的加入使高強度（dù）、高性能混凝土成為可能，雖然（rán）高性能混凝土並不是單指摻加微矽粉，其他填料如粉煤灰、高（gāo）爐渣等都能提高混凝土的性能，但是微矽粉的（de）摻加在混（hún）凝土（tǔ）綜合性能方麵更勝（shèng）一籌，添加微矽粉後水泥的摻加量會明顯降低。
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成熟，而且從（cóng）我國耐（nài）火材料的發展趨（qū）勢（shì）看，由於（yú）“十一（yī）五（wǔ）”期間，冶金、建材等行業將保持穩步（bù）發展，耐火（huǒ）材料需求總量仍（réng）然很大，並將（jiāng）繼續保持快速增長的趨勢。可以用於高低水泥耐火澆注料及預製件、大型鐵溝及鋼包（bāo）料、透氣磚、塗抹修補料、自流型耐（nài）火澆注（zhù）材料及幹濕法噴射施（shī）工應用、氧化物結合碳化矽製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高溫型（xíng）矽酸鈣輕質隔熱（rè）材料（liào）、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、賽隆結合製品等，微矽粉（fěn）在耐火材料中（zhōng）的應用具有廣闊的市場空間。另（lìng）外，微矽粉還可以代替氣相二氧化（huà）矽在橡膠、塑料、油漆、農藥、高性能（néng）陶瓷（cí）、複合化肥等領域使用（yòng）。