硅微粉原料的加工和提纯
硅微粉目前已经在电子工业塑封料、电器工业浇注料、玻璃纤维工业、硅橡胶、化工、高级陶瓷、特种耐火材料等领域应用,随着高新技术产业的发展,硅微粉用途越来越广,用量越来越大。
国内目前生产的主要是角形结晶硅微粉和角形熔融硅微粉,虽然能满足国内市场的需求,也有部分出口,但大部分产品档次较低。国内市场需求的高档硅微粉如球形硅微粉、超细硅微粉仍依赖国外进口。
在玻璃纤维工业,硅微粉基本上可满足生产要求,随着新建玻璃纤维工厂的投产,需求量将进一步扩大。
随着我国半导体集成电路与电子器件以及电工器件的发展,对硅微粉的需求量将越来越大。对于未来巨大的市场需求,必须提高硅质原料质量,提高硅微粉生产技术水平,加强生产过程的测试和控制,从而提高硅微粉产品质量;根据市场需求,生产适合各领域质量要求的各种规格的硅微粉,以满足国内外市场的需求。
随着我国微电子工业与高新技术飞速发展,高纯、超细和球形化硅微粉的需求量每年都在以20%的比例递增。但国内的硅微粉生产企业由于受技术与资金限制,缺乏专用设备、缺乏对工艺流程的监测与控制、加之生产环境恶劣,因而造成产品质量不高,且不稳定,真正意义上的球形硅微粉和纳米si02的生产还几乎处于空白状态。同时,硅微粉广阔的潜在市场亟待开发。可谓硅微粉行业商机无限。
硅微粉原料的选矿提纯
我国的硅质原料资源丰富,有水晶、半透明及乳白色脉石英、变质石英岩、沉积石英砂岩、海相沉积石英砂、河湖相沉积石英砂、粉石英等类型。随着硅质原料被大量开发利用,高品质的硅质原料逐渐减少;为了满足产量逐年提高的硅微粉用原材料的要求,部分硅质原料必须经过选矿提纯达到质量标准后,才用来加工硅微粉。
选矿提纯一般是将杂质含量较高的硅质原料经过破碎、筛分、磨矿,使二氧化硅与杂质充分解离,经过磁选、浮选除去杂质;再用酸洗方法,使杂质进一步降低,然后用清水洗去酸液,再用去离子水洗去颗粒表面吸附的残余杂质离子,使原料达到或高于硅微粉的化学指标;干燥后成为加工硅微粉的原材料。
我国加工玻璃用硅砂而产生的质量较高的细粉和南方的粉石英,均可作为硅微粉的原材料。在实际生产中,根据要求的质量进行提纯。或是经过浮选、磁选除杂质,或是经过水洗分级除杂质,或是经过酸洗除杂质,干燥后,作为硅微粉的原材料。如质量较好的粉石英,开采出来后,经水洗分级除去粗颗粒和杂质,细粒级干燥后可作为生产无碱玻璃纤维原料。
熔融硅微粉原料的加工
熔融硅微粉又称无定形硅微粉或非晶态硅微粉。用破碎、研磨和分级方法生产的熔融硅微粉其原材料是熔炼石英。熔炼石英生产工艺:先将硅质原料破碎到10~20mm的小块料,采用堆积酸浸法,除去表面杂质,再用清水洗净后干燥。将清洁、干燥的小块料投入熔炼石英炉中,接通硅碳棒电源;经过高温(1 800~2 000℃)熔炼约10h后,出炉急冷破碎,经手选,再经纯化酸洗、脱酸、去离子水清洗,干燥后成为无定形硅微粉的原材料。值得注意的是硅质原料中如果含有较高的液体或气体包裹体,则不宜用来作为熔炼石英的原料。
微硅粉成分指数
微硅粉的推广应用,标志着我国的建筑行业和陶瓷耐火材料生产进入高技术时期,?80?年代,由于?微硅粉的应用也带动了其它微粉的应用,随着市场的发展变化,建筑行业、陶瓷及耐火材料要求日益提高,?微硅粉的其特的理化性能,将会受到市场更加亲睐,应用前景十分广阔。近几年,微硅粉在建筑和建材行业中应用,达到非常理想的效果,其用途越来越广阔。微硅粉渗入水泥混凝土后能很好地填充于水泥空隙之中,使浆体更微密,另外它还与游离的?ca(oh)?结合,形成稳定的硅酸钙水化物?2cao.sio2?.h?2o,该水化物凝胶强度高于?ca(oh)?晶体,主要表现在?:
(?1?)增加强度。使混凝土抗压、抗折强度大大增加,渗入?5-10%?的?微硅粉,抗压强度可提高?10-30%?,抗折强度提高?10%?以上?;
(?2?)增加致密度。抗渗性能提高?5-18?倍,抗化能力提高?4?倍以上?:
(?3?)抗冻性:?微硅粉混凝土在经过?300-500?次快速冻解循环,相对弹性模量降低?10-20%?,而普通混凝土通过?25-50?次循环,相对弹性模量降低为?30-73%?;(?4?)早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性;
(?5?)抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高?0.5-2.5?倍,抗空蚀能力提高?3-16?倍。
提供以下实验数据供参考:1?、?活性指数试验?原材料(g)?控制配比测试试配比525?号硅酸水泥微硅粉054软练标准砂水砂浆流动度(?mm?)抗折强度?(mpa)天抗压强度?(mpa)76.183.8活性抗折112指数抗压110?2?、?微硅粉掺量对砂浆强度的影响:?
理想的结合剂和性能改善掺合物。