南昌矽微粉應（yīng）用概況

微矽粉（矽灰）是金屬矽或矽鐵等合金冶煉從煙氣中回收的粉（fěn）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（yīng）用情況進行了（le）概述並對（duì）微矽粉市（shì）場進行（háng）了調研，在此基（jī）礎上進行了國內外的市場預測和前（qián）景展望。
微矽粉又名矽灰、矽粉（fěn）（silica fume、micro-silica），是金屬矽或矽鐵等合金冶煉從煙氣中回收的粉塵。目前市場上銷售的微（wēi）矽（guī）粉（fěn），一部分是冶煉煙氣經過收塵器收集後直接銷售的（de）矽灰，也有一部分（fèn）是（shì）冶煉煙氣經過收塵器收集後（hòu）經過處理再銷售的矽灰。微矽（guī）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%，雜質成分有氧化鈉、氧（yǎng）化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁和活性炭等。礦石成分（fèn）、冶煉工藝、收塵係統運行情況等都會造成成分波（bō）動。由於微矽粉中二氧化矽屬無定型物質，活性高，顆粒細小，比表麵積大，具有優良的（de）理化性能,過去被認為是一種工業（yè）廢棄物，現在越來越多地被認為是一（yī）種寶（bǎo）貴資源，一種無需經過粉碎加工、廉價的超微（wēi）粉體。可以廣泛應用在工程中使用的混凝土、耐火材料、水泥等重要領域。
我（wǒ）們通過各種信息資源包（bāo）括論文、網絡、電（diàn）話調查、與企業座（zuò）談等（děng）途徑，對微矽粉應用及市場（chǎng）情況進行了（le）調研，本文就調研（yán）結（jié）果進行綜述，希望以（yǐ）此推進我國微矽粉深度研究和開（kāi）發應用，縮小和優勢的差距，增強在上的競爭力。
1微矽粉在國外的應（yīng）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技術、粉塵處理、分級（jí）和應用（yòng）方麵的研究，成為世界上（shàng）早開展微矽粉研發的企業，並始終在（zài）微矽粉收塵與處理技術上保持地位。隨後,、、日本也開始進行研發應（yīng）用，並成為（wéi）微矽粉主（zhǔ）要（yào）生產國。目前，微矽粉年生產量為：30萬噸，15萬噸，挪（nuó）威（wēi）12萬噸，日本 7萬噸。國外以微矽粉為主可開發的應用（yòng）領域有：
1.1混凝土工業的高強摻和劑（jì）
微矽粉作為摻和劑應用於混凝土（tǔ）工（gōng）業是國外微矽粉綜合利用中研究早、成果多、應用廣（guǎng）的（de）一個領域。由於微矽粉具有（yǒu）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（tǔ）中了混凝土多方麵的性能。如顯著塑性混凝土粘附性能和凝（níng）聚性，大幅度降低回彈量，增大（dà）噴（pēn）射混（hún）凝土一次成型厚度，縮短工期，節省工程（chéng）造價。
在需要高強度混凝土的場合，微矽粉作為摻和料配製高強（qiáng）混凝（níng）土，其強度等級可以達（dá）到100 MPa。國外許多重要（yào）的高層建築物，如南瓦克（kè）大廈和（hé）德國法蘭克福BfG大廈都是采（cǎi）用了微矽（guī）粉做混凝土（tǔ）的增強摻和劑。在發（fā）達（dá）的一些重要混凝土水利水電工程中如海洋（yáng）石油鑽井平台、大跨度（dù）橋梁、隧洞（dòng）等工程摻加微矽粉可以防滲、抗衝磨、等性能，如挪威（wēi）北海石油鑽井平台，挪威Stolma跨海（hǎi）橋（301m跨徑LC60輕骨料混凝土建造），丹麥大貝爾特海（hǎi）峽（xiá）大橋，連接丹麥（mài）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（zhǔ）廠房下部結構（gòu）等。微矽粉混凝（níng）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（qiáng）度和性能，在公路路（lù）麵的維（wéi）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（lù）（瑞典），以及倫敦非金屬處理廠高地麵處理。
在（zài）歐（ōu）美，75%的噴射（shè）混凝土都摻入微矽粉，而在（zài）挪威和瑞典，微矽粉是噴射混凝土的材（cái）料。
1.2用於耐火材料的添加劑
日（rì）本每年通過埃肯公司，從中國大量的微矽粉用於耐火材料工（gōng）業。從日本神戶（hù）製鋼耐火物研究所的研究報告（gào）來看，微矽粉主（zhǔ）要被用作高性能耐火澆注料、預製件、鋼包料、透氣磚、自（zì）流型（xíng）耐火澆注料及（jí）幹濕法噴射材料。根據大阪工業技術研究（jiū）所的提交的研究報告，在高（gāo）溫陶瓷領域，如：氧化物結合碳化矽製品，高溫型矽酸鈣輕質隔熱材（cái）料（liào），電（diàn）磁窯用剛玉莫來（lái）石（shí）推板，高溫材料及製品，剛玉及陶瓷製品，賽（sài）龍結合製品等，微矽粉（fěn）的（de）使（shǐ）用具有（yǒu）高流動性、低蓄水量（liàng）、高致密度和高強度等特點。
1.3用作冶金球團助劑
曾將（jiāng）微矽粉以每453.6kg矽石配22．7kg微矽粉的配比製成（chéng）球團作為電爐冶煉原（yuán）料，球的大尺寸為19－25mm。經電爐冶煉證明，加入較大（dà）量的球團時，爐子運行三周，沒有發現矽回收率降低（dī）和單位電耗增加（jiā）的現象（xiàng）。挪威埃肯公司也曾將2萬千瓦金屬矽爐每晝夜生產出的（de）100m3的微矽粉用水調和製成1－125px直徑的球團後不用幹（gàn）燥（zào）直接返回電（diàn）爐進行冶煉試驗，在豎爐中800－1200℃溫度下進行燒結，燒結後的球團不（bú）存在爆裂和不適應的（de）問題，具有足夠的機械強度，而且，由於不另加粘結劑，球團中雜質（zhì）很少，因此可返回電爐作為冶煉材料。蘇聯用紙漿廢液作粘結劑製球，球團強度（dù）可經倒運而不碎裂，按 30%比例加入電爐使用（yòng）。瑞典一家（jiā）鐵合金廠利用（yòng）微矽粉作鉻礦球（qiú）團粘結劑使用。
全封閉電爐冶（yě）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（shōu）的微矽粉塵泥作為電爐冶煉原料。挪威埃肯（kěn）公司進行了試驗和研究，將其在（zài）回轉窯中加氧化劑或還原劑，繼續加熱到800－1400℃左右，經這（zhè）樣處理可以除掉微矽（guī）粉塵泥中的有害物，同時將（jiāng）其形成（chéng）球團。球團中（zhōng）的有（yǒu）害物質酚和（hé）氰化物及瀝青之類的（de）含碳物質都被除掉，處理後的（de）球團可返回到金屬矽、矽冶煉中作為原料。
目前，、、挪威等國均有微矽粉造球（qiú）和製球設備。
1.4應用於水泥做（zuò）摻和材料
作水泥原料：挪（nuó）威、冰島、加（jiā）拿大等的鐵合金廠收回的部分微矽粉都有作為（wéi）水泥原料的報導。蘇聯指出，在生產波特蘭水泥的原料中配（pèi）入18-25% 的矽（guī）粉，可提高（gāo）水泥窯的產（chǎn）量和水泥質量，窯的（de）生產能力提高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泥：冰島水（shuǐ）泥公司將製（zhì）成球狀的微矽粉與熟料一起研磨（mó）生產含微（wēi）矽粉（fěn）約6%的（de）混合水泥，應用效果很好。1982年法國拉法基（Lafarge）水泥公（gōng）司用微矽（guī）粉摻在（zài）波特蘭熟料中生產的混合水泥就已進（jìn）入（rù）市場（chǎng）。加拿大也製訂（dìng）了混合水泥的標準，混合水泥要求微矽粉摻入量在（zài）10%以內，微矽粉中SiO2 含量大於85%，燒失量＜6%。生產超密水泥：日本電氣化工業株式會社從丹麥迪（dí）西脫（tuō）（DENSIT）公司引進了以“DENSIFIED”命名的超密水泥。這種水泥主（zhǔ）要由微矽粉、外加劑和水泥熟料等配製而成。用它能製成致密度高的混凝土，其強度比普通混凝土增強2-3倍，有良好的耐腐蝕（shí）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、食品工廠和重型機械廠的地麵及要求（qiú）絕緣和阻擋氯離（lí）子的防蝕層、水工混凝土工程等，還可以（yǐ）代替部分金屬製品（pǐn）。丹（dān）麥蝕研（yán）究中心正在研（yán）究所用這種水泥作（zuò）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保護（hù）隔離材料。
1.5用作化工產品的分散隔離劑
為了防止某（mǒu）些化工合成粉體結塊，曾經采用雲母進行包（bāo）覆處理，造價較高。應用微矽粉可以取代較貴的處理材料，但要準確地掌握使用的比（bǐ）例。挪威、法國和意大利都是采用這種方法（fǎ），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、滅火劑等產品，如Borax、蘇格蘭（lán）METHIL DOCKS化肥廠。
1.6其（qí）他方麵
國外一些廠家對冶煉矽質合金產生（shēng）的大量（liàng）微矽粉不斷進行研究探索，尋找（zhǎo）更多的用途。例如，開發了利用（yòng）微矽粉作矽酸鹽磚原料的工藝方法，並試製出配加 5%微矽（guī）粉的矽酸鹽磚（zhuān），按（àn）磚的硬度、抗寒強度（dù）、吸水性相當於M200牌號磚（zhuān），如將（jiāng）微矽粉配加量增至7％時，磚的牌號增至M250－300號，這（zhè）批試驗性磚的其他指標均符合標準要求利用微矽粉填充（chōng）樹脂及其他高分子聚合（hé）物（wù）產品，替代白碳黑、滑石、石棉、氣溶膠等填充材料，可提高延伸縮、抗撕裂和度性能微矽粉還可以（yǐ）用於農肥和改良（liáng）土（tǔ）壤品種，如將微（wēi）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，它不易（yì）揮發流失，能（néng）保護土壤，作物根（gēn）部發（fā）育，抑製病蟲害，以及（jí）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質，可以增強土壤的肥力。
2微矽粉（fěn）在我國的（de）應用
2.1微矽粉在我國的生（shēng）產和應用現（xiàn）狀
我（wǒ）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（qǐ）業對微矽粉的回收不夠重視，一些規模較大的企業盡（jìn）管回收（shōu）了微矽粉（fěn），但沒有發現其（qí）中的價值，而（ér）且這些回（huí）收來的微矽粉二氧化矽含量大多（duō）數都不達標，尚屬粗放型的工（gōng）業副產品。近幾年，由於對的重視，逐步加強了對汙染企業（yè）的（de）管理，特別是國內對高強混凝土（tǔ）需求的增加（jiā），許多鐵合金生產企業配備了收塵設備，並開發、引進了加密技術。我（wǒ）國微（wēi）矽粉產品發展很迅速（sù），在該領域與國外的差距正在縮小。高強度混凝土、微矽粉噴射混凝土、複合增強密度劑、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（bìng）已在許多工程中應用，技術經濟效果顯著。有的應（yīng）用技術已接近或（huò）達到了國外八十年代（dài）初（chū）的水平。
目前大多（duō）工（gōng）業矽（guī）廠每生產三噸工業矽可回收一噸微矽粉。每生產五噸矽鐵可回收一噸（dūn）微矽（guī）粉。據不統計，2004年我國微矽粉產量達到12萬噸以上，其中大（dà）部（bù）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（níng）土和耐火材料領域。微矽粉混凝（níng）土已應用在重要工程如建造高層（céng）大廈（xià）、抗衝刷（shuā）磨損、抗滲漏等工程，早（zǎo）在1986年我國已將矽砂漿應用於葛洲壩水閘的修補和2000-3000m3蓄水池的防滲，三峽電站、二灘電站、紫坪鋪電（diàn）站、黃河小浪底電站、福建水口電站、青海龍羊（yáng）峽電站（zhàn）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抗衝磨（mó）部位，以及用於高強度抗滲工程如上海黃埔江越江隧（suì）道工程微矽粉混凝土還用於抗硫酸鹽、氯酸鹽、鋼筋防（fáng）鏽和提高耐久性工（gōng）程，如我國在（zài）沿海建（jiàn）造的水下采油平台等微矽粉混凝土用於鐵路（lù）公路，如（rú）重點工程青藏鐵路建設項（xiàng）目也較多地采用（yòng）微矽粉（fěn）產品。
微矽粉（fěn）在耐火材料中主（zhǔ）要應用於（yú）不（bú）定形部分。我（wǒ）國冶金部建築研（yán）究總院自1985年開始進行低水泥澆注料研究，1988年通過部級鑒定。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）和普通澆注料都使用鋁酸鈣水泥，配入微矽粉和（hé）減（jiǎn）水劑後，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（liào）已經用於許多工程，如用於寶（bǎo）鋼高爐鐵溝（gōu）蓋代替原日（rì）本澆注料，節（jiē）約大量（liàng）外匯用於首鋼250 步進式（shì）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（yòng）於南（nán）京化學工業公司研究院的煤氣發生爐爐襯，使用壽命（mìng）達到68天，比原剛玉管的（de）使用壽命提高10-20倍。近（jìn）幾年，在一些研究機構、產（chǎn）品開發機構的大（dà）力推廣下，微矽粉已逐（zhú）步在工程板材、地坪、塗料、功能砂（shā）漿等領域獲得（dé）應用。
另外，微矽粉（fěn）在其他領域的應用也有進（jìn）展，如上（shàng）海星火化工廠已將（jiāng）微矽粉應用於水玻璃生產，可在簡化（huà）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（bō）璃為中性，可廣泛用於高溫噴（pēn）塗、鑄鋼等方麵。上海寶鋼已使（shǐ）用了（le）這種水玻璃。
2.2微（wēi）矽粉的價格現狀
目前微矽（guī）粉的市場價格每噸為1800～3800元， 根（gēn）據微矽粉中SiO2含（hán）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、燒失量等因素（sù），SiO2的含量越高、雜（zá）質含量越低，售價就越高。隨著（zhe）市場對微矽粉需求量的增（zēng）大，價格有走高的趨勢。
3微矽（guī）粉的市場需求預測
3.1國外微矽粉市場需求（qiú）
目前市場微（wēi）矽粉需求量逐年增加， 國外微（wēi）矽粉（fěn）的主要生產國如、、日本、挪威等微矽粉總產量大於（yú）64萬噸/年（nián），仍然不能滿足市場的需求（qiú）。由於中國矽鐵和金屬矽在上的產量處於突（tū）出的地位（2006年約占世界產（chǎn）量的2/3），所伴生的微矽（guī）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（lǒng）斷資源，而且已將研發中心遷到中（zhōng）國，每年都會將中國西北鐵合金等國內大（dà）部分鐵合金廠家的微矽粉以低價大量收購，在國（guó）內進行加工後再高價賣到中國和市場上用於建築、水泥、化肥等領域，年（nián）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（wēi）矽粉市場龐大（dà），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。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（zài）高（gāo）溫電弧爐中用矽石專門直接生產高純微矽粉（實際上是氣相（xiàng）白碳黑），這種微矽粉的價格高（gāo）達5000美（měi）元（yuán）/噸。
3.2國內微矽粉市場需求
目前高層建築、鐵（tiě）路、橋梁、水工建築等對微矽粉的需求與日俱增，市場潛力巨大。混凝土是建築業（yè）的基（jī）本材料，微矽（guī）粉的加入使高強度（dù）、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（gāo）爐渣等都能（néng）提高混凝土的性能，但是微矽粉的摻加在混凝土綜合（hé）性能方麵更勝一籌，添加微矽粉後水泥的摻加（jiā）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（de）應用技術（shù）相對成熟，而（ér）且從我國（guó）耐火材料的發（fā）展趨勢看，由於“十一五”期間（jiān），冶金（jīn）、建材等行（háng）業將保持穩步發展（zhǎn），耐火材料需求總量仍然很大，並將繼續保持快（kuài）速增長的趨勢。可以用於高低水泥耐火澆注料及預（yù）製件、大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、塗抹修補料、自流（liú）型耐火澆注材料及幹（gàn）濕法噴射施工應用、氧化物結合碳化（huà）矽製品（陶瓷窯窯具、隔焰板等）、高溫型矽酸鈣輕質隔（gé）熱材料、電瓷窯用剛玉莫來石（shí）推板、高溫材料及製品、剛玉及陶瓷（cí）製品、賽隆（lóng）結合製品等（děng），微矽粉在耐火材料中的應用具有廣（guǎng）闊的市場空間。另外，微矽粉還可以代替氣相二氧化（huà）矽在橡膠、塑料、油漆、農藥、高性能陶（táo）瓷、複合化肥等領域使用。