井岡（gāng）山矽微粉應用概況

微矽粉（矽灰）是金屬矽或矽鐵等合（hé）金冶（yě）煉從煙（yān）氣中回收（shōu）的粉塵。本文對微矽粉在國內外的回收和（hé）在混凝土、耐火材料、水泥生產等（děng）領域的應用情（qíng）況進行了概（gài）述並（bìng）對微矽粉市場進行了（le）調研，在此基礎上進行了國內外的（de）市場（chǎng）預測和前（qián）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（jīn）冶煉從煙氣中回收的粉塵。目前市場上銷售的微矽粉，一部分是冶煉煙氣（qì）經過（guò）收塵器收集後（hòu）直接（jiē）銷售（shòu）的矽灰，也有一部分是冶煉煙氣經（jīng）過收塵器收集後經過處理再銷售的矽灰。微矽粉平均粒徑為0.15－0.20μm，比表麵積為15000－20000m2/kg。其主要成分為二氧化矽，含量一般80-92%，雜質成分（fèn）有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁和活性炭等。礦石成分、冶煉工（gōng）藝、收塵係統運（yùn）行情況（kuàng）等都會造成成分（fèn）波動。由於微矽（guī）粉中二氧化矽屬無（wú）定型物質，活性高，顆粒細小，比表麵積大，具有優良的（de）理化性能,過去被認為是一種工（gōng）業廢棄物，現在越來越多地（dì）被認為是一種寶貴資源，一種無需經過（guò）粉碎加工、廉價的超微粉體。可以廣泛應（yīng）用在工程中使用的（de）混凝土、耐火材料、水泥等重要領域。
香蕉直播通過各種信息（xī）資源包（bāo）括論文（wén）、網絡（luò）、電話調查（chá）、與企業座談等途徑，對微矽粉應用及市場情況進行了調研，本文就調（diào）研結果進行綜述，希望以此推（tuī）進我國微（wēi）矽粉（fěn）深度研究和開發應用，縮小和（hé）優勢的差（chà）距，增強在上的競爭力。
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產技術、粉塵（chén）處理、分級和應用方麵的研究，成為世界上早開展（zhǎn）微矽粉研發的企（qǐ）業，並始終在微矽粉收塵與處理技術上保持地位。隨後,、、日本也開始進行研（yán）發應用，並成為微矽粉主要生產國。目前，微矽粉年生產量為：30萬噸，15萬噸，挪威12萬噸（dūn），日（rì）本 7萬噸。國外以微矽粉（fěn）為主可開發的應（yīng）用（yòng）領（lǐng）域有：
1.1混凝土工業的高強摻和（hé）劑
微矽粉（fěn）作為摻和劑（jì）應用於混凝土工業是國（guó）外微矽粉綜合利用中研究早、成果多、應用廣的一個領域（yù）。由於微矽粉具有顆粒細小、比（bǐ）表麵積大、SiO2純（chún）度高、火山灰活性強等物理化學特點，把微矽粉作為摻和劑加（jiā）入混凝土中了混凝土多方麵（miàn）的性能。如顯著塑性混凝土粘附性能和凝聚性，大幅（fú）度降低回彈量，增大噴射混凝土一次成（chéng）型厚度，縮短工期，節省工程造價。
在需要高（gāo）強度混凝土的場合，微矽粉作為摻和（hé）料配製高強混凝（níng）土，其強度等級可以達到100 MPa。國（guó）外許（xǔ）多重要的高層建築物，如南（nán）瓦（wǎ）克大（dà）廈和德國法蘭克福BfG大廈都是采用了微矽（guī）粉做混凝土的增強摻和劑。在發達的一些重要混凝土水利水（shuǐ）電工程中如海洋石油鑽井平台、大跨度（dù）橋梁、隧洞等工程摻加微矽粉可以防滲、抗衝磨、等（děng）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），丹麥大貝爾特海峽大橋，連接丹（dān）麥與瑞典的厄勒（ORESUND）海峽大橋，Kinzua大壩防滲混凝（níng）土麵板、進水（shuǐ）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跑道（dào）中，可以大大提高混凝（níng）土（tǔ）早期強度和性能，在公路路麵的維護和搶修中，可以提（tí）前通（tōng）車時（shí）間，增加經濟效益，如歐洲E-6和E－18高速（sù）公路（瑞典），以及倫敦非金屬處理廠高地麵處理。
在歐美，75%的噴射混凝土都摻入微矽粉，而在（zài）挪威和瑞典，微矽粉是噴射（shè）混凝土的材料。
1.2用於耐（nài）火材料的添加劑
日本每年通過埃肯公司，從（cóng）中（zhōng）國大量（liàng）的微矽粉用於耐火材料（liào）工業。從日本神戶製（zhì）鋼耐火物研究所的研究報告來看，微（wēi）矽粉主要被用作（zuò）高性能耐火（huǒ）澆注料（liào）、預製件、鋼（gāng）包料（liào）、透氣磚、自（zì）流型耐火澆注（zhù）料及幹濕法噴射材料（liào）。根（gēn）據大阪工業技術研究所的（de）提交的研究報告，在高溫陶瓷領域（yù），如：氧化物結（jié）合（hé）碳化矽（guī）製品，高溫型矽酸鈣輕質隔熱材料，電磁窯（yáo）用剛玉莫來石推板，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（shǐ）用具有高流動性、低蓄水量、高致密度和高強度等特點。
1.3用作冶金球團助劑
曾將微矽粉以每453.6kg矽石配22．7kg微矽粉的配比製成球團作為電爐冶煉原料，球的大尺（chǐ）寸（cùn）為19－25mm。經（jīng）電爐冶煉證（zhèng）明，加入較大量的球團（tuán）時（shí），爐子（zǐ）運行三（sān）周，沒有發現矽回收率降低和單位電耗增加（jiā）的現象。挪威埃肯公司也曾將2萬千瓦金屬矽爐每晝（zhòu）夜生產出的100m3的微矽粉用（yòng）水調和製成（chéng）1－125px直徑的球（qiú）團後不用幹（gàn）燥直接返回電爐（lú）進行（háng）冶煉試驗（yàn），在豎爐中800－1200℃溫度下進行燒結，燒結（jié）後的球團不存在爆裂和不適（shì）應的問題，具（jù）有足（zú）夠的機械強度，而且（qiě），由於不另加粘結劑，球團中雜質很少，因此可返回（huí）電爐作為冶煉材料。蘇聯（lián）用紙漿廢液作粘結劑製球，球團強（qiáng）度可經（jīng）倒運而不（bú）碎裂，按 30%比例加入電爐使用。瑞典（diǎn）一家鐵合金廠利用（yòng）微矽粉作鉻礦球團粘結劑使（shǐ）用。
全封閉電爐冶煉矽（guī）鐵一般采用濕法淨化煙氣，利用處理後的水洗（xǐ）爐氣回收的微矽粉塵泥作為電（diàn）爐冶煉原料。挪威埃肯公司（sī）進行（háng）了試驗和研究，將其在（zài）回轉窯中加氧化劑或還原劑，繼續（xù）加熱到800－1400℃左右，經這樣處理可以除掉微矽粉塵泥中的有害（hài）物，同時將（jiāng）其形成球團。球團中的有害物質酚和氰化物及瀝青（qīng）之類的含碳物（wù）質都被除掉，處理後的球團可返回到金屬矽、矽冶煉中作為原料。
目前，、、挪威等國均有微（wēi）矽粉造（zào）球和製球設備（bèi）。
1.4應用於水泥做摻和材料
作水泥原料（liào）：挪威（wēi）、冰島、加（jiā）拿大等的鐵合金（jīn）廠收回的部分微矽（guī）粉都有作為水泥原料的報導。蘇（sū）聯指出，在（zài）生產波特蘭水泥的原料中配入18-25% 的矽粉，可提高水（shuǐ）泥窯的產量和水泥質量，窯的生產能力提高（gāo）10-20%水泥養護28天後，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球狀的微矽粉與熟料一起研（yán）磨生產含微（wēi）矽粉（fěn）約6%的混合水泥，應用效果很好。1982年法國拉法基（jī）（Lafarge）水泥公司用微矽粉摻在波（bō）特蘭熟料中生產的（de）混合水泥（ní）就已（yǐ）進入市場。加拿大也製訂了混合水（shuǐ）泥的標準，混合水泥要（yào）求微矽（guī）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（ní）：日本電氣化（huà）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（zhǒng）水（shuǐ）泥主要由微矽粉、外（wài）加劑和水泥熟料等（děng）配製而成。用它能製成致密度高的混凝土，其強（qiáng）度比普通混凝土增強（qiáng）2-3倍，有良好的耐腐蝕性、絕緣性、性（xìng）、抗滲性、抗凍性及對氯離（lí）子的阻擋性能等（děng）。丹麥已將這種水泥用於、食品工廠和重型機械廠的地麵及要求絕緣和阻擋（dǎng）氯離子的防蝕層、水工混凝土工程等，還可以代替部分金屬製品。丹麥蝕研究中心正在研究所用（yòng）這種水泥作鋼鐵的塗層原子能研究所正在研究用它作（zuò）放射性廢棄物的保護隔離材料。
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，曾經采用雲母進行（háng）包（bāo）覆處理，造價較高。應用微矽粉可以取代較（jiào）貴（guì）的處理材料，但要準確（què）地掌握使用的比例。挪威、法國和意大（dà）利都是采用這種方（fāng）法，使分（fèn）散隔離劑的應用效果很（hěn）好。這種分散隔離劑廣泛用於微細農藥（yào）、化肥、滅火劑等產（chǎn）品，如Borax、蘇格（gé）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（jīn）產生的大量微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酸（suān）鹽磚原料的工藝方法，並試製出配加 5%微矽粉的矽酸鹽磚（zhuān），按磚（zhuān）的硬度、抗寒強度、吸水性相當（dāng）於M200牌號磚，如將微矽粉配加（jiā）量增至7％時，磚（zhuān）的牌號增至M250－300號，這批試驗（yàn）性磚的其他指標（biāo）均符合標準（zhǔn）要求利用（yòng）微（wēi）矽粉（fěn）填充樹脂及其他高（gāo）分子（zǐ）聚合（hé）物產（chǎn）品（pǐn），替代白碳黑、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料，可（kě）提（tí）高延伸縮（suō）、抗撕裂和度性能微矽粉（fěn）還可以用於農肥和改良土壤品種，如將微矽粉與（yǔ）氫氧化鉀或（huò）碳酸鉀混合加熱可製成緩農肥矽酸鉀，它不易揮發流失，能保護土壤，作物根部發育，抑（yì）製病蟲害，以及將微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（de）肥力（lì）。
2微矽粉在我國的應用
2.1微矽粉在（zài）我國的生（shēng）產和應用現狀
我國對微矽（guī）粉的應（yīng）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重視，一些規模較大的企（qǐ）業盡管回收了微矽粉，但沒有發現其中的價值（zhí），而且這些回收來的微矽粉二氧化矽含量大多數都不（bú）達標，尚屬粗放型（xíng）的工業副（fù）產品。近幾（jǐ）年，由（yóu）於對的重視，逐步加強了對汙染企業的管理，特別是國內對高強混凝（níng）土需求的增加，許多鐵合金生產企業配備了收塵設備，並開（kāi）發、引進了加密技（jì）術（shù）。我國微矽粉產品發展很迅（xùn）速，在（zài）該領域與國外的差距正在縮小。高強度混凝土、微（wēi）矽粉（fěn）噴射混凝土、複合增強密度劑（jì）、矽粉砂漿、低水泥澆注料等科研成果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。
目前大多工業（yè）矽廠每生產（chǎn）三噸工業（yè）矽可回收一噸微矽（guī）粉。每生產五噸矽鐵可（kě）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（wàn）噸以上，其中大部分含SiO2為90％以下品級。
我（wǒ）國微矽粉的主（zhǔ）要用途也是在混凝土和耐火材料領域。微矽粉（fěn）混凝土已（yǐ）應用在重要工程如建造高層大廈、抗衝刷磨損、抗滲漏等（děng）工程（chéng），早在1986年我國已將矽砂（shā）漿應用於葛（gě）洲壩水閘的（de）修補和2000-3000m3蓄水池的防滲，三峽電站、二灘電站、紫坪鋪電站、黃河小浪底電站、福建水口電站（zhàn）、青（qīng）海龍羊峽電（diàn）站等水利水電工程和（hé）上海楊浦大橋、香港青馬跨海大橋（qiáo）、江蘇連雲港木材碼頭等工程的防滲及抗衝磨部位，以及用於高（gāo）強度抗滲工程如上海黃埔江越江隧道工程微矽粉混凝土（tǔ）還用（yòng）於抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋防鏽和提高耐久性工程，如我國在沿海（hǎi）建造的水下采油平台等微矽粉混（hún）凝土用於鐵路公路，如重點（diǎn）工程青藏鐵路建設（shè）項目（mù）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於不定形部分。我國冶金部建築研究總院自1985年開（kāi）始進行低水（shuǐ）泥澆注料研（yán）究，1988年通過部級鑒定（dìng）。它已在寶鋼（gāng）、首鋼熱工設備上使用，有的（de）已由國產材料代替（tì）了日本材（cái）料。低水泥澆注料和普通（tōng）澆注料都使用鋁酸鈣水（shuǐ）泥，配入微矽粉和（hé）減水劑後，低水泥澆注料（liào）不僅能節約昂貴的鋁酸鹽水泥50-70%，而且性能還得到（dào）提高。至今水泥（ní）澆注料已經用於（yú）許多工程，如用於寶鋼高爐鐵溝蓋（gài）代替原（yuán）日本澆注料，節約大量外匯用於首（shǒu）鋼250 步進式加熱爐和430加熱爐燒咀磚上用於首鋼500開坯加熱爐汽流衝刷磨損嚴重的部位用於南京化學工（gōng）業公司（sī）研究院（yuàn）的煤氣發生爐爐襯（chèn），使（shǐ）用壽命達到68天，比原剛玉（yù）管的使用壽命（mìng）提高（gāo）10-20倍。近幾年，在一（yī）些研究機構、產品開發機構的大力推（tuī）廣下，微矽粉已逐步在工程板材、地坪、塗料、功（gōng）能砂漿等領域獲得應用。
另外，微矽粉在（zài）其他領域的應用也有進展，如上海星火（huǒ）化工廠已將微矽粉（fěn）應用（yòng）於水（shuǐ）玻璃生產，可在簡化工藝的情況下，生產出模數大於（yú）4的水玻（bō）璃。模數4以上的水玻璃為中性，可廣泛用於高（gāo）溫噴塗、鑄鋼（gāng）等方麵（miàn）。上海寶鋼已使用了這種水玻璃。
2.2微矽粉的價格現狀
目前微矽粉（fěn）的市場價格每噸為1800～3800元， 根據微矽粉中SiO2含量、用途的不同，市場上微矽粉的（de）價格也不同，一般地，如果不（bú）考慮粒度、燒失量等因素，SiO2的含量越高、雜（zá）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（chǎng）需求
目前市場微矽（guī）粉需求量逐年增加， 國外（wài）微矽粉的主要生產國如、、日本、挪威等（děng）微矽粉總產量大於64萬噸/年（nián），仍然不能滿足市（shì）場的需求。由於中國矽鐵和金屬矽在上的產量處於突出的（de）地位（2006年約占世界產量的（de）2/3），所伴（bàn）生的微（wēi）矽粉受（shòu）到國外終端客戶的重（chóng）視，國外（wài）客商紛紛到中國采購微（wēi）矽粉，如（rú）挪威的埃肯公司，不僅逐（zhú）漸投資壟斷資源，而且已將（jiāng）研發中心遷（qiān）到中國，每年都會將中國西北鐵合金等國內大部分鐵合（hé）金廠家的微矽粉以低價大量收購（gòu），在（zài）國內進行加（jiā）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25萬噸，利潤不菲。從有關資料的（de）了解，國外微矽粉市場龐大（dà），高質量微矽粉應（yīng）用領域廣泛，但是高品質的微矽粉產量（liàng）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弧爐中用矽石專（zhuān）門（mén）直接生產高純微矽粉（實際上是氣相白碳黑），這（zhè）種微矽粉的價格高達5000美元/噸。
3.2國內微矽粉市場需求
目前高層建築、鐵路、橋梁、水工建築等對微矽粉的（de）需求與（yǔ）日俱增，市場潛力巨大。混凝土是建築業的基本材料，微矽粉（fěn）的加入使高強度、高性能混凝土成為可能，雖然高性能混凝土並不是單指摻加微矽粉，其他填料如粉煤灰、高爐渣等（děng）都能提高混凝土的性能，但是微矽粉（fěn）的摻加（jiā）在混凝土綜合性能方麵更勝一籌，添加微（wēi）矽粉後水泥的摻加量會（huì）明顯降低。
我國是世界耐火材料大消費國，微矽粉在耐火材（cái）料中（zhōng）的應用技術相對成熟，而且從我國耐火材料的發展趨勢看，由於“十一五”期間，冶金、建材等行（háng）業將保持（chí）穩步發展，耐火材料需求總量仍然很大，並（bìng）將繼續保持快速增長的趨勢。可以用（yòng）於高低水泥耐火澆注料及預製件、大型鐵溝及（jí）鋼包料、透氣磚、塗抹修補料、自流（liú）型耐火澆（jiāo）注（zhù）材料及幹濕法噴（pēn）射施工應（yīng）用、氧化物結合碳化矽（guī）製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高溫型矽酸鈣（gài）輕質（zhì）隔熱材料、電瓷（cí）窯用剛（gāng）玉莫來石推板、高溫材料及製品、剛玉及陶瓷製品（pǐn）、賽隆結合製品等，微矽粉在耐火材料中（zhōng）的（de）應用具有廣闊的市場空間。另外，微矽粉還可（kě）以代替氣相二氧（yǎng）化矽（guī）在橡膠、塑料、油漆、農（nóng）藥、高性能陶瓷（cí）、複合化肥等領域使用。