樂平矽微粉應（yīng）用概況

微矽粉（矽灰）是（shì）金屬矽（guī）或矽鐵等合（hé）金（jīn）冶煉從煙氣中回收的粉塵。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（shēng）產等領域的應用情況進行了概述並（bìng）對微矽粉市場（chǎng）進（jìn）行了調研，在此基礎上進行了國內外的市（shì）場預（yù）測和前景展望。
微矽粉又名矽灰、矽粉（silica fume、micro-silica），是金屬（shǔ）矽或矽鐵等合金冶煉從煙氣中（zhōng）回收的粉塵。目前市場上銷售的微矽粉，一部分（fèn）是冶煉（liàn）煙氣經過收塵器收集後直接銷（xiāo）售的矽灰，也有一部分是冶煉煙（yān）氣（qì）經過收塵器收集後經過處理再銷售的矽灰（huī）。微矽粉平均粒徑為（wéi）0.15－0.20μm，比表麵積為15000－20000m2/kg。其主要成分（fèn）為二氧（yǎng）化（huà）矽，含（hán）量一般80-92%，雜質成分有氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂（měi）、氧化鐵（tiě）、氧化鋁和活性炭等。礦石成分、冶煉工藝、收塵係統運行情況等都會造成成分波動。由（yóu）於微矽（guī）粉中二氧化矽屬（shǔ）無定型物質，活性高，顆粒細小，比表（biǎo）麵積大，具有優良的理化性能（néng）,過去被認為是一種工業廢棄物，現在越來越多地被認為是（shì）一種寶貴資源，一種無需經過粉（fěn）碎加工、廉價的超微粉體。可以廣泛（fàn）應用在工程中使用的混凝土、耐火材料、水（shuǐ）泥等重要領域。
香蕉直播通過各種（zhǒng）信息資源包括論文（wén）、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進（jìn）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（shēn）度研（yán）究和開發應用，縮小（xiǎo）和優勢的差距，增強在（zài）上的競爭力。
1微（wēi）矽粉在國外的應（yīng）用情況
早在1947年挪威埃肯公司（Elkem ASA）就開始進行微矽粉的（de）生產技術、粉塵（chén）處理、分級和應用方麵的研究，成為世界上早開展微矽粉研發（fā）的（de）企業，並始終在微矽粉（fěn）收（shōu）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（fěn）年生產量為：30萬噸，15萬（wàn）噸，挪（nuó）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（yù）有：
1.1混凝土工業的高強摻和（hé）劑
微矽（guī）粉（fěn）作為摻和劑應用於混凝土工業是國外微矽（guī）粉綜（zōng）合利用中研究（jiū）早、成果多、應用廣的一個領域。由於微矽粉（fěn）具有顆粒細小、比表麵積大、SiO2純度高、火山灰活性強等物理化學特點，把微（wēi）矽粉作為摻和劑加入混凝土中了混凝土多方麵的性能。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（chéng）型厚度，縮短工期，節省工程造價。
在需（xū）要高強度混凝土的場合，微矽粉作（zuò）為摻和料配製高強混凝土（tǔ），其強度（dù）等級可以達到100 MPa。國外許多重要的高層建（jiàn）築物，如南瓦克大（dà）廈和德國法蘭克福BfG大廈都是采用了微矽粉（fěn）做混凝土的（de）增強摻和劑（jì）。在發達的一些重要混凝（níng）土水利水電工程中如海洋石（shí）油鑽井平台（tái）、大跨度橋（qiáo）梁、隧洞等（děng）工程摻加（jiā）微矽粉可以（yǐ）防滲（shèn）、抗衝磨、等性能，如挪威北海石（shí）油鑽井平台，挪威Stolma跨海橋（301m跨徑LC60輕骨料混（hún）凝土建造），丹麥大（dà）貝爾特海峽大橋，連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。微矽粉混凝土用於公路路麵和飛機跑道中，可以大大提高混（hún）凝土早（zǎo）期強度和（hé）性能，在公路路麵的維護和搶修中，可以提前通車時間，增加經濟效益，如歐洲E-6和E－18高速公路（瑞（ruì）典），以及倫敦非金屬（shǔ）處（chù）理廠高地（dì）麵處理。
在歐美，75%的噴射混凝土都摻入微矽（guī）粉，而在挪威和（hé）瑞典（diǎn），微矽粉是噴（pēn）射混凝土的材料。
1.2用於耐火材料的添加劑
日本每年通過埃肯公司，從中國（guó）大（dà）量的微（wēi）矽粉用於耐火材料（liào）工業。從日（rì）本神戶製鋼耐火（huǒ）物研究所的研（yán）究報告來看（kàn），微（wēi）矽粉主要（yào）被用作高性能耐火澆注料、預製件、鋼包料、透氣（qì）磚、自流型耐火澆注料及幹濕法噴射材料（liào）。根據大阪工業技術研究所的提交的研究報告，在高溫（wēn）陶瓷領域（yù），如（rú）：氧（yǎng）化物結合碳化矽製品，高溫型（xíng）矽酸鈣輕質隔熱材料，電（diàn）磁窯用剛玉莫來石推板，高溫材料（liào）及製品，剛玉及陶瓷製品，賽龍結合製品等，微矽粉的（de）使用具（jù）有高流動性、低蓄水量、高（gāo）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微矽粉的配比（bǐ）製（zhì）成球團作為電爐冶煉原料，球的大尺（chǐ）寸為19－25mm。經電爐冶煉證明，加入較大量的球團（tuán）時（shí），爐子運行三周，沒有發現矽回收（shōu）率（lǜ）降低和單位電耗增加的現象。挪威埃肯公（gōng）司也曾將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（chéng）1－125px直徑的球團後（hòu）不用幹燥直接返回電爐（lú）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，具有足夠的機械強（qiáng）度，而且，由於不另加粘結劑，球團中雜質很少，因此可返回（huí）電（diàn）爐作（zuò）為冶煉材料。蘇聯用（yòng）紙（zhǐ）漿廢液作粘結（jié）劑製球，球（qiú）團強度可經倒運而不碎裂，按（àn） 30%比例加入電爐使用。瑞典一家鐵合金廠利用微（wēi）矽粉作鉻礦球團粘結（jié）劑使（shǐ）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（shuǐ）洗爐氣回收的微矽粉塵泥作為電爐冶煉原料。挪威埃（āi）肯公司進行了試驗和研究，將其在回轉窯（yáo）中加氧化劑（jì）或還原劑，繼續加熱到800－1400℃左右，經這樣（yàng）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及瀝青（qīng）之（zhī）類的含碳物質都被除掉，處理後的球團可返回到金屬（shǔ）矽、矽冶煉（liàn）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
作水泥原料：挪威（wēi）、冰島、加拿大等的鐵合金廠收回（huí）的部分微矽粉都有作為水泥原料的報導。蘇聯指出（chū），在生產波（bō）特蘭水泥的原料中配入（rù）18-25% 的矽粉，可提高水泥窯的產量和水泥質量，窯的生產能力提高10-20%水泥養護28天後，抗壓強度（dù）由（yóu）47Pa提高到（dào）54-56MPa。
做水泥混合材生產混合水泥：冰島水泥公（gōng）司（sī）將製成球狀的微矽粉與熟料一起研磨生產含微矽粉約6%的混合水泥，應用效果很好（hǎo）。1982年法國拉法基（jī）（Lafarge）水（shuǐ）泥公司（sī）用微矽（guī）粉（fěn）摻在波特蘭熟料中生（shēng）產（chǎn）的混合水（shuǐ）泥就（jiù）已進入市場。加拿大也製訂了（le）混合水泥的標準，混（hún）合水泥要求微矽粉（fěn）摻入量在10%以內（nèi），微矽粉中（zhōng）SiO2 含量大於（yú）85%，燒失量＜6%。生（shēng）產超密水泥：日本電氣化工業株式會社從丹麥迪西（xī）脫（DENSIT）公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水泥。這種（zhǒng）水（shuǐ）泥主（zhǔ）要由微矽粉、外加（jiā）劑和水（shuǐ）泥熟料（liào）等配製（zhì）而成。用它能製成致（zhì）密（mì）度高的混凝土，其（qí）強度比普通混凝土增強2-3倍，有良好的耐（nài）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（mài）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氯（lǜ）離子的防蝕（shí）層、水（shuǐ）工（gōng）混凝土工（gōng）程等，還可以代替部分金屬製品。丹麥蝕研究中（zhōng）心正在研（yán）究所（suǒ）用這種水泥作鋼鐵的塗（tú）層（céng）原子能研究所正在研究用它作放射性廢棄物（wù）的保護隔離材料。
1.5用作化工（gōng）產品的分散隔離劑
為了防止某些（xiē）化工合成（chéng）粉體結塊，曾經采用雲母進行包覆處理，造價較高。應用微矽粉可以取代較貴（guì）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種方法，使分散隔離劑的應用效果很好。這種分散隔離劑廣（guǎng）泛用於微細農藥、化肥、滅火（huǒ）劑等產品，如Borax、蘇格蘭METHIL DOCKS化肥廠。
1.6其他方麵
國（guó）外一些廠（chǎng）家對冶煉矽質合金產（chǎn）生的大（dà）量（liàng）微（wēi）矽粉不斷進行研究探（tàn）索，尋找更（gèng）多的用途。例如，開發了利（lì）用微（wēi）矽粉作矽酸鹽磚原料的工藝方法，並試製出配（pèi）加 5%微矽粉的矽酸鹽磚，按磚的硬度、抗寒強度、吸水性相當（dāng）於M200牌號磚，如將微矽粉配加量（liàng）增至7％時，磚的（de）牌號增至M250－300號，這批試（shì）驗性磚的其他指標（biāo）均符合標準要（yào）求利用（yòng）微矽粉填充樹脂及其他高分（fèn）子聚合物產品，替代白碳黑、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料，可提高延（yán）伸縮、抗撕裂（liè）和度性能微矽粉還可以用於農肥和改良土壤品種（zhǒng），如將微矽粉與氫氧化鉀或碳酸（suān）鉀混合加熱可製成緩農（nóng）肥矽酸鉀，它不易揮發流失，能保護土壤，作物根（gēn）部發育，抑製病蟲害，以及將微矽粉和纖維素廠或木材工廠生產的廢樹皮等（děng）廢（fèi）料經加工後（hòu）形（xíng）成混合物質，可以增（zēng）強土壤（rǎng）的肥力。
2微矽粉在我國的應用
2.1微矽（guī）粉在我國的生產和應用現狀
我國（guó）對微矽粉的應用研究和（hé）回收利用起步較晚，大部分（fèn）矽鐵生產企業對微矽粉的回收不夠重（chóng）視，一些規模較大的企業盡管回收了微（wēi）矽粉，但沒有發現其中（zhōng）的價值，而且這些回收來的微矽粉二氧化矽含量大多數都不達標，尚屬（shǔ）粗放型的工業副產（chǎn）品。近（jìn）幾（jǐ）年，由於對的重視，逐步加強了對汙染企業（yè）的（de）管（guǎn）理，特別是國內對（duì）高強混凝土需（xū）求的增加，許多鐵（tiě）合金生產企業（yè）配備了收塵設備（bèi），並開發、引進了加密技術。我（wǒ）國微矽粉產品發展（zhǎn）很迅速，在該領域與國外的（de）差距正在縮小。高強度混凝土、微矽粉噴（pēn）射混凝土、複合增強密（mì）度劑、矽粉砂漿、低水泥澆注料（liào）等科研（yán）成果都已通過了部級或省、市級（jí）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（dào）了國外八十年代初的水平。
目前（qián）大多工業矽廠每生產三噸工業（yè）矽可回收（shōu）一噸微矽（guī）粉。每生產五（wǔ）噸矽鐵可回收一噸微矽粉。據不統計，2004年我（wǒ）國微矽粉產量達到12萬噸以上，其中大部（bù）分含SiO2為90％以下品級。
我國微矽粉的主要用途也是在混凝土和耐火材料領域。微（wēi）矽粉混凝土（tǔ）已應用在重要工程如建造高層大廈（xià）、抗衝刷磨損、抗滲漏等工程，早在（zài）1986年我國已將矽砂漿應用於葛洲壩水（shuǐ）閘的修補（bǔ）和2000-3000m3蓄水（shuǐ）池的防滲，三（sān）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、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（chéng）的（de）防滲及抗衝磨部（bù）位，以及用於高強度抗滲工程如上海黃埔江越江（jiāng）隧道（dào）工程（chéng）微矽粉混凝土還用於抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋（jīn）防鏽和提高耐（nài）久性工程，如我國在沿海建造的水下采油平台等微矽粉混凝土（tǔ）用於鐵路公路，如重點工程青藏鐵路建設項目也（yě）較多地采用（yòng）微矽粉產品。
微矽粉在（zài）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年開始進行低水泥澆注料研究，1988年通過部級鑒定。它已在（zài）寶（bǎo）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（dī）水泥澆注料和普通澆注（zhù）料都使用（yòng）鋁酸（suān）鈣水泥，配入微矽粉和減水劑後（hòu），低（dī）水泥澆注料不僅能節約昂貴的鋁酸鹽水泥50-70%，而且性能還得到提高。至今水泥澆注料已經用於許多工程，如用於寶鋼高爐鐵（tiě）溝蓋代（dài）替原日本澆注（zhù）料，節約大量外匯用於首鋼（gāng）250 步進式加熱爐和430加熱爐（lú）燒（shāo）咀磚上用於首鋼500開坯加熱爐汽流（liú）衝刷磨（mó）損嚴重的部位用於南京化（huà）學工業（yè）公司研究院的煤氣發（fā）生爐爐襯，使用壽命達到68天，比原剛玉管的使用（yòng）壽命提高10-20倍。近幾年，在一些研究機構、產品開發機構（gòu）的大力推廣下，微矽（guī）粉已逐步在工程板材、地坪、塗料、功能砂漿等領（lǐng）域（yù）獲得應用。
另外，微矽粉在其他領域的應用也有進展（zhǎn），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（zài）簡化工藝的情況下，生產（chǎn）出模數大於（yú）4的水玻璃。模數4以上的水玻璃（lí）為中性，可廣泛用於高溫噴塗、鑄鋼等方麵（miàn）。上（shàng）海寶鋼已使用了這種（zhǒng）水玻（bō）璃。
2.2微矽（guī）粉的價格現狀
目前微矽粉的市場價格每噸為1800～3800元， 根據微矽（guī）粉中（zhōng）SiO2含量、用途的不（bú）同，市場上微（wēi）矽粉的價格（gé）也不同，一（yī）般地，如果不考慮粒度、燒失（shī）量等因素，SiO2的含量越高、雜質含量（liàng）越低，售價就越高。隨著市場對微矽粉需求（qiú）量的增大，價（jià）格有走高的趨勢。
3微矽（guī）粉的市場需求預測
3.1國外（wài）微矽粉市（shì）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如、、日本、挪（nuó）威等微矽粉總產量大於64萬噸/年，仍然不能滿足市場的需求。由於中國矽鐵和金屬矽在上的產量處於突出的地位（wèi）（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的重視，國外客商紛紛到中國采購（gòu）微矽粉，如挪（nuó）威（wēi）的埃肯公（gōng）司，不僅逐漸投資壟斷資源，而且已將研發中心遷到（dào）中國，每年都會將中國西北鐵合金等（děng）國（guó）內大部分鐵合金廠家的（de）微矽（guī）粉以低價大量收購，在國內進行加工後再高價賣到中國（guó）和市場上用於建築、水泥、化（huà）肥等領域，年銷售微（wēi）矽粉達25萬噸，利潤不菲。從有關資料的了解，國外微矽粉市場（chǎng）龐大，高質量微矽粉應用領域廣泛，但是（shì）高品質的微矽粉產量很少（shǎo）。根據與埃肯公司（中（zhōng）國）研究中心主（zhǔ）任的座談了解（jiě），該公司在挪威已經利用廉價水電在高溫電弧爐中用（yòng）矽石專門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（wēi）矽粉市場（chǎng）需（xū）求
目前高層建築、鐵路、橋梁、水工建築等（děng）對微矽粉的需求與日俱增，市場潛力巨大。混（hún）凝土是建築業的基本材料，微（wēi）矽粉的加入使高強度（dù）、高性（xìng）能混凝土成為可能，雖然高性能混凝土並不是單指摻（chān）加（jiā）微矽粉，其他填料如粉煤灰、高爐渣等都能提高混凝土的性能，但是微矽（guī）粉的摻加在混凝（níng）土綜合性（xìng）能方麵更勝一籌，添加微矽粉後水（shuǐ）泥的摻加量（liàng）會明顯降低。
我國是（shì）世界耐（nài）火材料大消費國，微矽粉在耐火材料中的應用技術（shù）相對成熟，而且從我（wǒ）國（guó）耐（nài）火（huǒ）材（cái）料的發展趨勢看，由於“十一（yī）五”期間，冶金（jīn）、建材等行業將保持穩步發展，耐火材料需求總量仍然很大，並將繼續保持快速（sù）增長（zhǎng）的趨勢。可以用於高低（dī）水（shuǐ）泥耐火澆注料及預製件、大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、塗抹修補料、自流型耐火澆注材料及幹濕法噴射施工應用、氧化物結合（hé）碳化矽製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高溫型矽酸（suān）鈣輕質隔熱材料、電瓷（cí）窯用剛玉莫來石推板、高溫（wēn）材料（liào）及製品、剛（gāng）玉及陶瓷製品（pǐn）、賽隆結合製品等，微矽（guī）粉在耐火材（cái）料中的應（yīng）用具有廣闊（kuò）的市（shì）場空間。另外，微矽粉還可（kě）以代替氣相二氧化矽在橡膠、塑料、油漆、農藥、高（gāo）性能陶瓷、複合化肥（féi）等領域使用。