九江矽微粉應用概況

微矽粉（矽（guī）灰）是金屬矽或矽（guī）鐵等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（tǔ）、耐火材料、水泥生產等領域的應用情況進行了（le）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預測和前景展望。
微矽粉又（yòu）名矽灰、矽粉（silica fume、micro-silica），是金屬矽或矽（guī）鐵等合金冶煉從煙氣（qì）中回收的粉塵。目前市場上銷（xiāo）售的微矽粉，一部分是冶（yě）煉煙氣（qì）經過收塵器收集後直接銷售的矽（guī）灰，也有一部分是冶煉煙氣經過收（shōu）塵器收集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15000－20000m2/kg。其主要成分為二氧化（huà）矽，含量一般80-92%，雜質成分（fèn）有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂（měi）、氧化鐵、氧化鋁和活性炭等。礦（kuàng）石成分、冶煉工藝、收（shōu）塵係統運行情況等都會（huì）造成成分波動。由於微矽粉中二氧（yǎng）化矽屬無定型物質，活性高，顆粒細小，比表麵積大，具有優良的理化性能,過去被認為是一種工業廢棄物，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、廉價的超微粉體。可以廣泛應用在工程中使用的混凝土、耐火材（cái）料、水泥等重要（yào）領域。
香蕉直播（men）通過各種（zhǒng）信息（xī）資源包括論文、網絡、電話調查、與企業座談等途徑，對微矽粉應用及市場情況進（jìn）行了調研，本文就調研結（jié）果進行綜述，希望以此推進我國微矽粉深度研究和開發（fā）應用，縮小和（hé）優勢的差距，增強在上的（de）競爭力。
1微矽粉在國外的應用情況
早在（zài）1947年挪威埃肯公司（Elkem ASA）就（jiù）開始進行微矽粉的生產（chǎn）技術、粉塵處理、分（fèn）級和應用方麵的研究，成為（wéi）世界上早開展微矽粉研發的企業，並始終在微矽粉收塵與（yǔ）處理技術上保持地位。隨後,、、日本也開始進行研發應用，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（dūn），挪（nuó）威12萬噸，日本 7萬噸。國外（wài）以微矽粉為（wéi）主可開發的應用領域有：
1.1混凝土（tǔ）工（gōng）業的高（gāo）強摻（chān）和劑
微矽粉作為摻和劑應（yīng）用於混凝土工（gōng）業是國外微矽粉綜合利用中研究早、成果多、應用廣的（de）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、火山灰活性強等物理化學特點，把（bǎ）微（wēi）矽粉作為摻和劑（jì）加入混凝土中了混凝土（tǔ）多方麵的性能。如顯著塑性混（hún）凝（níng）土粘附性能和凝聚性，大（dà）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（shěng）工程造價。
在需要高強（qiáng）度混凝（níng）土（tǔ）的場合，微（wēi）矽粉作為（wéi）摻和料配製高強混凝土，其強度等級可（kě）以達到100 MPa。國外許多重要的高層建築（zhù）物，如南瓦克大廈和德（dé）國法蘭克福BfG大廈都是（shì）采用了微矽粉做混凝土（tǔ）的增強摻和劑。在發達的一些重要混凝土水利水電工程中如（rú）海洋石油鑽井平台、大跨度橋梁、隧洞等工程摻加微矽粉可以防（fáng）滲、抗衝磨、等性能，如挪威北海石油鑽（zuàn）井平台，挪威Stolma跨海橋（301m跨徑LC60輕骨料混凝（níng）土建造），丹麥大貝爾特海峽大橋，連接丹麥與瑞（ruì）典的厄勒（ORESUND）海峽大橋，Kinzua大壩防滲混（hún）凝土麵板、進水閘、遂（suí）洞、主（zhǔ）廠房下部結（jié）構等（děng）。微矽粉混凝土用於公路路麵（miàn）和飛機跑道中，可以大大提高混凝土早期強度和性能，在公路路麵的維護（hù）和搶修中，可以提前通車（chē）時間，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（miàn）處理。
在歐美，75%的噴射混（hún）凝（níng）土都摻入（rù）微矽粉，而在挪（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
日本每年通過埃肯公司，從中（zhōng）國大（dà）量的微矽粉用於耐火材料工業。從日本神戶製鋼耐火物研究所的研究報告來看，微矽粉主（zhǔ）要被用作高性能耐火澆注（zhù）料（liào）、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（shù）研究所的提（tí）交的研究報告，在高溫陶瓷領域，如：氧化物結合（hé）碳化（huà）矽製品，高溫型矽酸鈣輕質隔熱材料（liào），電磁窯用剛玉（yù）莫（mò）來石推板，高溫材料及製品，剛玉及陶瓷製品，賽龍結合（hé）製品等，微矽粉的使用具有高流（liú）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（jiāng）微矽粉以（yǐ）每453.6kg矽石配22．7kg微矽粉的配比（bǐ）製成球團作為電（diàn）爐（lú）冶煉原料，球的大尺（chǐ）寸（cùn）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（hào）增加的現象。挪威埃肯公司也曾（céng）將2萬千瓦金屬矽爐每晝夜生產出（chū）的100m3的微矽粉（fěn）用水調和製成1－125px直徑的球團後不用幹燥（zào）直接（jiē）返回電爐進行冶煉試驗（yàn），在豎爐中800－1200℃溫度下進行燒結，燒結後的球團不存在爆裂和不適應的問題，具有足夠的機（jī）械強度，而且，由於（yú）不另加粘結（jié）劑，球團中雜質很少，因此可返回（huí）電爐作（zuò）為冶煉（liàn）材料。蘇聯用紙漿廢液作粘結劑製（zhì）球，球團強度可經倒運而不碎裂，按 30%比例加入（rù）電爐使用。瑞典一家鐵合金（jīn）廠利用微矽粉作鉻（gè）礦球團粘結劑（jì）使用。
全封閉電爐冶煉（liàn）矽鐵一般采（cǎi）用濕法（fǎ）淨化煙氣，利用處理後的水洗爐氣回收的微矽粉（fěn）塵泥作為電爐冶煉原料。挪威埃肯公司進行了試（shì）驗和研究，將其在回（huí）轉窯中加氧（yǎng）化劑或還（hái）原劑，繼續加熱到800－1400℃左右，經這樣處理（lǐ）可以除掉微矽粉塵泥中的有害物，同（tóng）時將其形成球團。球團中（zhōng）的有害物質酚和氰化物（wù）及瀝青之類的含碳物質都（dōu）被除掉，處（chù）理後的球團可返回到金（jīn）屬矽、矽冶（yě）煉中作為原料。
目前，、、挪威等國均有微矽粉造球和製球設備（bèi）。
1.4應用（yòng）於水泥做摻和材料
作水泥（ní）原料：挪威、冰島、加拿大等的鐵合金廠收回的部（bù）分微矽粉都有作為（wéi）水（shuǐ）泥原料的報導。蘇聯指出，在生產波特（tè）蘭水泥（ní）的原料中配入18-25% 的矽粉，可提高水泥窯（yáo）的產量和水泥質（zhì）量，窯的生（shēng）產能（néng）力提高10-20%水泥養護28天後，抗壓強度由47Pa提高到（dào）54-56MPa。
做（zuò）水泥（ní）混合材（cái）生產混合（hé）水泥：冰島水泥公司將製成球狀的微矽（guī）粉與熟料一起研磨生產含微矽粉約6%的（de）混合水泥，應用效果很好。1982年法國拉法基（Lafarge）水（shuǐ）泥公司用微矽粉摻在波特蘭熟（shú）料中生產的混合水泥就已進入市場。加拿大也製訂了（le）混（hún）合水泥的（de）標準，混（hún）合水泥要求微矽（guī）粉摻入量（liàng）在10%以內，微矽粉（fěn）中SiO2 含量大於85%，燒失（shī）量＜6%。生產超密水泥：日本電氣化（huà）工（gōng）業株式會社從丹麥迪（dí）西脫（DENSIT）公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水（shuǐ）泥。這種水泥主要由微（wēi）矽粉、外加劑和水泥熟料等配製而（ér）成（chéng）。用它（tā）能製成致密度高的混凝土，其強（qiáng）度比普通混凝（níng）土增強2-3倍，有良好的耐（nài）腐蝕性、絕（jué）緣性（xìng）、性、抗滲性（xìng）、抗凍性及對氯離子的阻擋性能等。丹麥已將這（zhè）種水泥用於（yú）、食品（pǐn）工廠和重型機械廠的地麵及要求絕緣和阻擋氯離（lí）子的防蝕層、水（shuǐ）工混（hún）凝土工程（chéng）等，還可以代替部分金屬（shǔ）製品。丹麥蝕研究中心正在研（yán）究所（suǒ）用這種水泥作鋼鐵的塗層原子能研究所正在研究用它作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（mǒu）些化（huà）工合成粉體結塊，曾經采用雲母進行包覆處（chù）理，造價較高。應用微矽粉可以取代（dài）較貴（guì）的處理材料，但要準確地掌握使用（yòng）的比例。挪威、法國和意大利（lì）都（dōu）是采用這種方法，使分散隔離劑的應用效果很好。這種分散（sàn）隔離劑廣泛用於微細農藥、化肥、滅火劑等產品，如Borax、蘇格蘭METHIL DOCKS化肥廠。
1.6其他方麵
國外一些廠家對冶（yě）煉矽質合金產（chǎn）生的大量微矽粉（fěn）不斷進行研究（jiū）探索，尋找更多的用途。例如，開發（fā）了利用微（wēi）矽粉作矽酸鹽磚原料的工藝方法，並試製出配加（jiā） 5%微矽粉的矽酸鹽磚，按磚（zhuān）的（de）硬度（dù）、抗寒強度、吸水性相當（dāng）於M200牌號磚，如將微矽粉配加量增至7％時，磚的牌號增至M250－300號（hào），這批（pī）試驗性磚（zhuān）的其他指標均符合標（biāo）準要求利用微矽粉填充樹脂及（jí）其他高（gāo）分子（zǐ）聚合物產品，替代白碳黑、滑（huá）石、石棉、氣溶膠等填充材料，可提高延伸縮（suō）、抗撕裂和度性（xìng）能微矽粉（fěn）還可以用（yòng）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（nóng）肥矽酸鉀，它（tā）不易（yì）揮發流失，能保護土壤，作物根部發育，抑製病蟲害，以及將（jiāng）微矽粉和纖維（wéi）素廠或木（mù）材工（gōng）廠生產的廢樹皮等廢料經加工後形（xíng）成混合（hé）物質，可（kě）以增強土壤的肥力。
2微矽粉在我（wǒ）國的應用
2.1微（wēi）矽粉在我國的（de）生產和應用現（xiàn）狀
我國對微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對（duì）微矽粉的回收不夠重視，一些規模較大的企業盡（jìn）管回收了微矽粉，但沒有發現其中的價值，而（ér）且這些回收來（lái）的微矽粉二氧化矽含（hán）量大多數都不達標，尚（shàng）屬粗放型的工業（yè）副產（chǎn）品。近幾年，由於對的（de）重視，逐步加（jiā）強了對汙染企業的管理，特別（bié）是國內對高強（qiáng）混凝土需求的增加，許多鐵合金（jīn）生產企業配備了收塵設備，並開發、引（yǐn）進了加密技術（shù）。我國微矽粉產品發展很迅速，在該領域與國外的差距（jù）正在縮小。高強度混凝土、微矽（guī）粉噴射混凝土、複合增強密度（dù）劑、矽粉砂漿、低水泥澆注料等（děng）科研成果都（dōu）已通過（guò）了部級或省、市級技術鑒定，並已在許多工程中（zhōng）應用，技（jì）術經濟效果顯著。有的應用技術已接近或達到了國外八（bā）十年代初的水平。
目（mù）前大多工業矽廠每生產（chǎn）三噸工業矽可回收一噸微矽（guī）粉。每生產五噸矽鐵可回收一噸微矽粉。據不統計，2004年（nián）我國微矽粉產（chǎn）量（liàng）達（dá）到12萬噸以上，其（qí）中大部分含SiO2為90％以下品級。
我國微（wēi）矽粉的主要用途也是在混凝（níng）土和（hé）耐火材料（liào）領域。微矽粉混凝土已應（yīng）用在重要工程如建（jiàn）造高層大廈、抗（kàng）衝刷磨損、抗滲漏等工程，早在1986年我國（guó）已將矽（guī）砂漿（jiāng）應用（yòng）於葛洲壩水閘的修補和2000-3000m3蓄水池的防（fáng）滲，三峽電站、二灘電站、紫坪（píng）鋪電站、黃河（hé）小浪底電站、福建水口電站、青海龍羊（yáng）峽（xiá）電站等水利水電工程和上海楊浦大（dà）橋、香港青馬（mǎ）跨海大橋、江蘇連雲港木材碼頭等工程的（de）防滲及抗衝磨部位，以及用於高強度抗滲工程如上海黃埔江越江隧道工程微（wēi）矽粉混凝土還用於抗（kàng）硫酸鹽（yán）、氯酸（suān）鹽、鋼筋防鏽和提高耐久性工（gōng）程，如我國在沿海建造的水（shuǐ）下采油平台等微矽粉混凝土用於鐵路公路，如重點工程青藏鐵路建設項（xiàng）目（mù）也較多地采用微矽粉產品（pǐn）。
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（zǒng）院自1985年開始進行低水泥澆（jiāo）注料研究（jiū），1988年通過部（bù）級鑒定。它（tā）已在寶鋼（gāng）、首鋼熱工設（shè）備上使用，有的已由國產材料代替了日本材料。低水泥澆注（zhù）料和普通澆注料都使用鋁酸鈣水泥，配入微（wēi）矽粉和減水劑後，低水泥澆注料不（bú）僅能節約昂貴的鋁酸鹽水泥（ní）50-70%，而且（qiě）性能還得到提（tí）高。至今水泥澆注料已經用於許多工程（chéng），如用於寶鋼高爐鐵溝蓋代（dài）替原日（rì）本澆注料，節約（yuē）大量外匯用於首鋼250 步進式（shì）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（shuā）磨損嚴重的部位用（yòng）於南京化學工業公司研究院的煤氣發生爐爐襯，使用壽命達到68天，比（bǐ）原（yuán）剛玉管的使用壽命提高10-20倍。近幾年，在一些研究機構、產品開發機構的大力推廣下，微矽粉（fěn）已逐步在工程板材、地坪、塗料、功能砂漿等領域獲得應（yīng）用。
另外，微矽粉在其他領域的應用也（yě）有進展（zhǎn），如上海星火化工（gōng）廠（chǎng）已將微（wēi）矽粉應用於水（shuǐ）玻璃生（shēng）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（shàng）的水玻璃為中性，可廣泛用（yòng）於高溫噴塗、鑄鋼等方麵。上海寶鋼已使用了這（zhè）種水玻璃。
2.2微（wēi）矽粉的（de）價格現狀
目前（qián）微（wēi）矽粉的市場價格每噸為1800～3800元， 根據微矽粉中SiO2含量、用途的不（bú）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（de）含量越高、雜質含量越低，售價就越高（gāo）。隨著市（shì）場對微矽粉需求量的增大，價格有走高的（de）趨勢。
3微矽粉的市場需求預測
3.1國外微（wēi）矽粉市場需求（qiú）
目前市場微矽粉需求（qiú）量（liàng）逐年增加， 國外微矽粉的主要生產國如（rú）、、日本、挪威等微矽粉總產量大於64萬噸/年，仍然不能滿足市場的（de）需（xū）求。由於中國（guó）矽鐵和金屬矽在上的產（chǎn）量處於突出的地位（2006年約占世界產量（liàng）的2/3），所伴生的（de）微矽粉受到國外終端客戶的重視，國外客商紛紛到中國采（cǎi）購微矽粉，如挪威的埃肯公司，不僅逐漸投資壟斷資源，而且（qiě）已將研發中心遷到中國，每年都會（huì）將中（zhōng）國西北鐵合金等國內（nèi）大部分鐵合金廠家的微矽粉以低價大量收購，在國內（nèi）進行加（jiā）工後再（zài）高價賣到中國和（hé）市場上用於建築、水泥、化肥等領域，年銷售微矽粉達25萬噸，利潤不（bú）菲。從有（yǒu）關資料的了（le）解，國外微矽粉（fěn）市場龐大，高質量微（wēi）矽粉應用領域（yù）廣泛，但是高品質的微矽（guī）粉產量很少。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弧爐中用矽石專門（mén）直接生產高（gāo）純微矽（guī）粉（實（shí）際上是氣相白碳（tàn）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（děng）對微（wēi）矽粉的需求與日俱（jù）增，市場潛力巨大。混凝土是建築業（yè）的基本材料，微矽粉的（de）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、高爐渣等都能提高混凝土（tǔ）的（de）性能，但是微矽粉的摻加在（zài）混凝土綜（zōng）合性（xìng）能方麵更（gèng）勝一籌，添（tiān）加（jiā）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（chéng）熟，而且從我國耐火材（cái）料的發展趨勢看，由於“十一五”期間（jiān），冶金、建材等行業將保持穩步發展，耐火材料需求總量仍然很大，並將繼（jì）續保持快速增長（zhǎng）的趨勢。可以（yǐ）用於高低水泥耐（nài）火澆注料及預（yù）製件、大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、塗抹修（xiū）補料（liào）、自流型耐火澆注材料及幹濕法噴射施工應用、氧化物結合碳化矽製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高（gāo）溫型矽酸鈣輕質隔熱材料、電瓷窯用剛玉莫來石推板、高溫（wēn）材料（liào）及（jí）製品、剛（gāng）玉及陶瓷製（zhì）品（pǐn）、賽隆結合製（zhì）品等，微矽粉在耐火材料中的應用具有廣闊的市場空間。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（yào）、高性能陶瓷（cí）、複合化肥等領域使用。