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微硅粉|(硅灰)

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什么是微硅粉(硅灰)?

微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰,是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时,矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体,气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。微硅粉是大工业冶炼中的副产物,整个过程需要用除尘环保设备进行回收,因为密度较小,还需要用加密设备进行加密。

微硅粉(硅灰)的生产过程

1、废气净化

电炉出口烟气经过烟罩、主烟气管道,通过冷却器降温后进入旋风分离除尘器,再经过布袋除尘器。烟气通过风机进入布袋除尘器,粉尘被滤袋内表面捕集下来,净化后达到环保标准的烟气从滤袋外排出,上升到除尘器顶部从排放口排入大气。

2、微硅粉(硅灰)收集

当除尘器设备运行阻力或时间到达设定值时,卸灰过程开始。利用主风机前段负压,通过反吸风管道及进出风管阀门的切换实现对布袋除尘器各仓室的清灰过程,回收下来的粉尘通过输灰管道由风机送入至微硅粉均化装置。

3、微硅粉(硅灰)加密

经过布袋除尘器收集的微硅粉初始密度只有150-200kg/m3,在运输上耗费很大的费用,经过加密后的微硅粉呈球状,堆积比重由原来散装微硅粉0.2t/m3左右增至0.3~0.6t/m3,使包装及运输费减少约30~60%。装卸效率得到提高、贮存空间和占地也减少,生产现场扬尘现象大大减缓,改善了劳动条件和环境。

微硅粉(硅灰)的应 用 领 域 简 介

1、建筑工程

该领域微硅粉主要添加到混凝土中,除了增加其强度和提升其 耐久性,以微硅粉(硅灰)配制的高性能混凝土还具有优异的构造性能、大幅降 低工程维护费用并支持环境可持续发展。如辽宁鞍山国际大酒店C50混凝土、北京市财税大楼C110混凝土等。既可增加强度,减小构件截面尺寸,缩短工期,又可节省工程造价。

①、高性能混凝土:

配置高性能混凝土中添加,提高混凝土的力学性能,以达到设计强度要求,抗压强度一般高于 70Mpa,主要用于城市高层结构的承重梁,应 用的建筑项目多集中在房地产项目或办公楼;

②、活性粉末混凝土( Reactive Powder Concrete, 简称 RPC):

为高性能混凝土 后,研究成功的一种超高硬、低脆性、耐久性优异的新型超高强混凝土。目前国 内主要应用在高铁项目的小型预制构件,其抗压强度可以达到 120Mpa左右 ;

③、抗冲耐磨混凝土:
主要应用于水电站项目的消力池和泄洪洞两个部位,由于 该两部位的特殊性, 使硅粉的添加显得必不可少。 混凝土添加硅粉后, 其抗冲磨 能力比一般混凝土提高一倍左右,抗 48m/s 流速级的抗磨蚀能力提高 3 倍以上;

④、隧道喷射混凝土:
混凝土中掺入微硅粉后,显著改善了塑性混凝土粘附性能和凝聚性,大幅度降低了回弹量,增大喷射混凝土一次成型厚度,缩短工期,节省了工程造价。在欧美国家,75%的喷射混凝土都掺入硅粉,而挪威和瑞典,微硅粉是喷射混凝土的必备材料。

2、耐火材料行业

高档高性能低水泥耐火浇注料及预制件,使用寿命是普通浇注料的三倍,耐火度提高约 100℃,能大大提高浇注型耐火材料的致密性。 在与 Al 2O3并存时,更易生成莫来石相,使其高温强度,抗热振性增强。高温强度及抗热震 性能明显改善。正因如此,微硅粉已普遍应用于:焦炉、大型铁沟及钢包料、透 气砖、有色金属、玻璃、陶瓷及发电等行业。

3、水利水电工程

大坝进水闸,引水渠道,隧洞,调压井,主厂房下部结构(特别是水机蜗壳)等水工建筑物,充分利用微硅粉混凝土具有良好的防水、抗渗、耐冲磨和抗空蚀的特性。从1982年起,先后在葛州坝、大伙房水库、映秀弯电站、龙羊峡电站等修补和维护的工程中推广应用,通过几个汛期的考验,效果很好。

目前微硅粉混凝土在二滩电站、紫坪铺水利枢纽、黄河小浪底水利枢纽工程中大量使用后,也都取得了很好的效果。

4、交通公路路面工程

路面应用微硅粉具有极强的耐磨特性,用普通混凝土浇筑道路,需要28天才能正常通车,一般早强混凝土也要3天才能通车,混凝土公路路面损坏是不可避免的。用常规的方法修复,常常要造成交通中断,从而带来严重的经济损失。而使用具有早强及耐磨特性的微硅粉混凝土,经实际运用效果十分理想。飞机场的跑道要求使用80MPa 以上的混凝土并且耐磨性能好,微硅粉也可大显身手。

5、港口、桥梁、盐水工程

微硅粉(硅灰)混凝土致密度高,同时具有很高电阻率,不易形成电化学破坏,增强了抗锈蚀性能。香港青马大桥、江苏连云港木材码头、重庆大佛寺长江大桥就是成功应用范例。

6、外墙保温材料

超薄真空绝热保温板,其主要原料材料为微硅粉,特点为保温节能效果优异,导热系数低,效果相当于其它保温材料的 6-10 倍以上。用 1-2 厘米厚就能达到 75%的节能要求,相当于其它保温材料10cm以上的保温节能效果。

微硅粉(硅灰)的使用方法

1、混凝土配合比设计(其他建材均可参考)

对于微硅粉混凝土的配合比设计,主要是根据特殊设计要求,实验确定微硅粉(硅灰)的最佳掺量和掺入方法,减水剂的最优掺量及砂石料调整,而其它则按普通混凝土设计方法进行。

微硅粉(硅灰)的掺入方法:

微硅粉在混凝土中一般有两种方法: 一是内掺,二是外掺,都要与减水剂配合使用。内掺法往往用微硅粉代替水泥,又分等量代替和部分等量代替两种,等量代替为微硅粉掺量代替相等的水泥,部分代替为1 kg 微硅粉代替1~3 kg 水泥,作为研究一般掺量为5 %~10 % ,水灰比一般保持不变:而外掺法指的是微硅粉像外加剂那样掺在混凝土中,而水泥用量不减少,掺量一般为5 %~10 % ,一般外掺法而得的混凝土的力学性能要高得多,但增加了混凝土中胶凝材料用量。

( 1 ) 内掺:在加水量不变的前提下,1份微硅粉可取代3~4份水泥(重量)而保持混凝土立方体抗压强不变而提高混凝土其它性能。

( 2 ) 外掺:水泥用量不变,掺加微硅粉则显著提高混凝土强度和其它性能。混凝土掺入微硅粉时有一定坍落度损失。这点需在配合比试验时加以注意。微硅粉必须与减水剂联合使用:建议复掺粉煤灰改善其施工性。用微硅粉配制混凝土时,一般与凝胶材料的重量比为

①、高性能混凝土:5-10%;

②、水工混凝土:5-10%;

③、喷射混凝土:5-10%;

④、助泵剂:2-3%;

⑤、耐磨工业地坪:5-10%;

⑥、聚合物砂浆、保温砂浆:10-15%;

⑦、不定形耐火浇注料:6-8%。使用前请根据实际需要通过实验选定合理、经济的掺量。

微硅粉的佳掺量:微硅粉在混凝土中掺量太少,对混凝土性能改善不大,但是掺量太多,则混凝土太粘,不易施工,且干缩变形大,因此,掺微硅粉时,应找出最优掺量才能获得最佳结果。一般情况下,掺量在10%以内效果较为满意。微硅粉的合适掺量一般根据所用微硅粉,水泥种类和骨料性质,选择几个微硅粉掺量,如3、5、7、10%等,成型混凝土试件,绘制R-SF(强度-微硅粉掺量)曲线确定。

减水剂的佳掺量:在混凝土中使用微硅粉,如不掺减水剂,想保持相同的流动度,则必然要增加用水量、水灰比增加,掺硅粉的混凝土强度也不上去,这也是过去微硅粉在混凝土中未推广使用的原因。微硅粉与减水剂联合使用掺用微硅粉水灰比不变,即用水量不增加,也能达到与未掺硅粉的混凝土具有相同的流动度且硅粉混凝土强度等性能得到大幅度提高,一般国内较多采用聚羧酸高效减水剂,其掺量一般为胶材用量的0.1-0.3%左右。

砂石料用量调整:内掺微硅粉一般对砂石用量不必调整。外掺微硅粉要扣掉与微硅粉体积相等的砂石体积。

2、搅拌方法

硅粉混凝土应用试验室作出施工配合比,严格按照配合比施工。在硅粉混凝土搅拌时微硅粉应在骨料投料之后加入搅拌机。加入方式有两种程序:

①投入骨料,随后投入硅粉搅拌片刻,然后加入水泥干拌一会,再加入水和其它外加剂。

②投入粗骨料+75%水+微硅粉+50%细骨料,搅拌15~30秒,然后投入水泥+外加剂+50%细骨料+25%水+外加剂,搅拌至均匀。搅拌时间比普通混凝土延长20~25%或50~60秒。切忌将微硅粉加入已拌和的混凝土中。

3、浇注方法

微硅粉混凝土与普通混凝土浇注方法相同,但微硅粉混凝土早强的性能会使终凝时间提前,因此在浇注时应及时捣固,振动密实。在抹面时应注意,微硅粉混凝土有较大的粘稠性和大幅度减少泌水,使抹面困难,必要时应采用带振动功能的抹面设备。微硅粉混凝土比普通混凝土有较强的收缩性,更易出现早期塑性收缩裂缝,在施工过程中必须尽早良好养护,使用淋水养护或使用专用养护液养护的方法。

4、施工安全

微硅粉混凝土施工安全应严格按照混凝土工程有关国家施工规范操作。微硅粉较轻,严禁高空抛散,防止微硅粉飞扬。

5、微硅粉的贮存和运输

微硅粉在贮存、运输和使用过程中注意防雨防潮。

微 硅 粉(硅灰) 施 工 注 意 事 项

①、由于微硅粉颗粒细小,比表面积大,需水量高,因而在混凝土掺入微硅粉时,必须与高效减水剂联合使用才能取得良好的效果。

②、微硅粉掺入混凝土的方法有内掺法和外掺法两种。由于内掺法要减少水泥的用量,故此法一般用在中,低标号的混凝土中;外掺法不减少水泥用量,一般用于高标号的混凝土中。

③、混凝土中微硅粉掺量不宜太高或太低,一般掺量为5%~10%,在此范围内微硅粉的有利作用发挥得最好,即不但微硅粉代替水泥的作用最好,各种优良性能得到充分发挥,而且可避免不利的影响,如掺量大于己15%后,混凝土的抗冻性降低等。

④、对抗渗混凝土、耐海水侵蚀混凝土、耐磨混凝土,内掺微硅粉后,约增加用水量20%,强度不变。

⑤、由于微硅粉混凝土稠度大,因此在设计混凝土坍落度时应比普通混凝土的大2~3cm。

⑥、微硅粉混凝土的搅拌时间应比普通混凝土的延长0.5~1min,以便使混凝土拌和得更均匀,防止微硅粉在混凝土中成团而造成质量事故。

⑦、二次抹压:终凝前对混凝土进行二次抹压,最好在抹压后覆盖,以防水分蒸发过快引起表面裂纹。

⑧、保湿养护:终凝后2小时到4小时,即要对混凝土保湿养护,并且要在潮湿环境养护14天以上,养护方法可采用淋水保湿养护,覆盖保湿养护,或蓄水养护。

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