硅粉產(chǎn)品辨析

目前國內(nèi)大部分生產(chǎn)硅微粉與微硅粉的廠商對二者的概念混為一談，僅從字面意思上理解，把二者看做是一種產(chǎn)品。事實上，硅微粉與微硅粉有著很大的差別，正是由于二者概念的不清楚，給中國的硅微粉與微硅粉市場造成了混亂，導致很多貿(mào)易洽談失誤，微硅粉市場價格遠低于國際市場，也給中國硅微粉與微硅粉市場的國際聲譽帶來了較大負面影響。 隨著國外對硅微粉與微硅粉認識的的不斷深入，硅微粉與微硅粉得到了廣泛的使用，其商業(yè)優(yōu)勢和廣泛的市場空間逐漸突顯了出來。為了區(qū)分二者之間的關(guān)系，澄清市場的混亂狀態(tài)，減少企業(yè)的損失，筆者將從外觀、性能、生產(chǎn)流程、用途、指標、市場現(xiàn)狀等各方面對這兩種產(chǎn)品做具體的分析。

當前來說，世界上只有中國、美國、德國等少數(shù)國家具備硅微粉生產(chǎn)能力，中國硅微粉的市場主要還是在國內(nèi)，集中在安徽鳳陽，浙江湖州，江蘇連云港等地，出口量相對來說比較小，多出口韓國和日本，國內(nèi)生產(chǎn)硅微粉的較大企業(yè)有安徽伊納高新技術(shù)有限公司和東海硅微粉廠，每月產(chǎn)量都在1000噸以上。太陽能產(chǎn)業(yè)的加速又促使硅微粉的市場需求迅猛增長，硅微粉呈現(xiàn)出供不應求的局面。據(jù)有關(guān)資料顯示，國內(nèi)生產(chǎn)太陽能光電轉(zhuǎn)換器用硅微粉的廠家達170多家，其中上海占40家左右，因此，硅微粉在國內(nèi)有很大的市場需求和潛力。 微硅粉的市場多集中在國外，國外對微硅粉的研究已經(jīng)有幾十年了，對微硅粉研究比較系統(tǒng)，不少國家成立了相應的研究機構(gòu)，建立了相應的生產(chǎn)廠，美國1983年在修補Kinzua壩消力池一項工程中使用微硅粉混凝土就節(jié)省了幾千萬美元。 而微硅粉在中國還屬于一中粗放型的工業(yè)副產(chǎn)品，大多數(shù)工業(yè)硅生產(chǎn)每3噸工業(yè)硅可回收1噸位微硅粉。以前大部分企業(yè)對微硅粉的回收都不夠重視，一些規(guī)模較大的企業(yè)回收回來的微硅粉，僅僅是堆放在一邊，沒有發(fā)現(xiàn)其中的價值和效益，而且這些回收回來的微硅粉硅含量大多數(shù)都不達標，國內(nèi)的企業(yè)受其質(zhì)量的影響，大都不敢輕易購買這些產(chǎn)品，中國的微硅粉市場還呈現(xiàn)一種無序的狀態(tài)，市場還有待于進一步的開發(fā)。國外在微硅粉的使用中已經(jīng)獲取了巨大的經(jīng)濟利益。如挪威的埃肯每年都會從中國以低價收購大量的微硅粉，西北鐵合金等國內(nèi)大部分鐵合金廠家的微硅粉每年都被埃肯公司收購，在國內(nèi)進行加工后高價賣到國內(nèi)的建筑、水泥、化肥等領(lǐng)域，其中利潤不菲，?？瞎灸赇N售微硅粉達25萬噸，稱得上是微硅粉行業(yè)的絕對領(lǐng)先者。而國內(nèi)專門做微硅粉的企業(yè)甚少，產(chǎn)量較大的還是西北地區(qū)的幾家大的鐵合金企業(yè)，環(huán)保設(shè)備達標，回收回來的微硅粉硅含量比較高，國內(nèi)微硅粉的市場還沒有充分開發(fā)，所以說還有很大的市場空間。但是微硅粉的資源也是有限的，隨著國家對環(huán)保力度的加強，在強行規(guī)定硅鐵合金和工業(yè)硅生產(chǎn)廠家安裝環(huán)保除塵設(shè)備的同時出現(xiàn)抑制高耗能產(chǎn)業(yè)過度發(fā)展的政策，微硅粉的資源會越來越豐富。因此，各商家在面對相關(guān)優(yōu)惠政策的取消的同時，應該主動尋找因回收煙塵而帶來的微硅粉市場收益。如今影響微硅粉價格的主要原因還是集中在回收設(shè)備的成本，電力耗損，以及其物理特性所帶來的包裝選擇，是否加密及運輸成本。微硅粉的深層次的研究、開發(fā)與利用關(guān)乎中國工業(yè)煙塵回收環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來。 總之，在加強微硅粉再利用的認識同時，各商家也應該更主動地尋找商機，增強整個微硅粉市場地活力使其增溫。

硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2)經(jīng)破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。 微硅粉也叫硅灰或稱凝聚硅灰，也有人叫硅粉。是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅(金屬硅)時，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強的SiO2和Si氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工業(yè)冶煉中的副產(chǎn)物，整個過程需要用除塵環(huán)保設(shè)備進行回收，因為質(zhì)量比較輕，還需要用加密設(shè)備進行加密。 在實際的交易過程中，許多廠商都把硅微粉當做微硅粉，但是由于二者有著本質(zhì)的區(qū)別，所以在交易過程中往往會產(chǎn)生偏差，使得廠家提供的產(chǎn)品指標和需求方的指標參數(shù)存在很大差異。

從外觀上來說硅微粉與微硅粉基本也是比較容易辨別的，硅微粉其質(zhì)純、色白、顆粒均衡，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料;根據(jù)硅石原料、還原劑或爐況的不同，絕大多數(shù)微硅粉呈灰色或深灰色 。在形成過程中， 因相變的過程中受表面張力的作用，形成了非結(jié)晶相無定形圓球狀顆粒，且表面較為光滑，有些則是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。白色微硅粉較為罕見，過去一直沒有合適的市場定位，上海天愷特種材料公司曾經(jīng)推出白色微硅粉，成功應用于復合化肥、農(nóng)藥(作為吸附劑，或者生產(chǎn)硅肥)、涂料、油漆(作為增稠劑、抗沉劑)、橡膠(作為補強劑)、塑料(作為填充劑)、特種陶瓷，可替代白炭黑，但是數(shù)量是比較有限的。

從硅微粉與微硅粉性能或作用上硅業(yè)在線是這么劃分的:硅微粉概括的說具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩(wěn)定、硬度大等優(yōu)良的性能。根據(jù)其用途硅微粉分為以下幾類:普通硅微粉、電工級硅微粉、電子級硅微粉系列、熔融石英硅微粉、超細石英硅微粉、.納米硅微粉。

各種硅微粉的具體用途如下: 1.通硅微粉，主要用途用于環(huán)氧樹脂澆注料、灌封料、電焊條保護層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料及其它化工行業(yè)。 2.電工級硅微粉，主要用途用于普通電器件的絕緣澆注，高壓電器的絕緣澆注，APG工藝注射料，環(huán)氧灌封料，高檔陶瓷釉料等。 3.電子級硅微粉，主要用途主要用于集成電路、電子元件的塑封料和包裝料。 4.熔融石英微粉，熔融石英微粉(WG)所用原料是天然石英經(jīng)經(jīng)高溫熔煉，冷卻后的非晶態(tài)SiO2，經(jīng)多道工藝加工而成的微粉。該產(chǎn)品純度高，具有熱膨脹系數(shù)小，內(nèi)應力低，高耐濕性，低放射性等優(yōu)良特性。用于大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路用塑封料，環(huán)氧澆注料，灌封料，及其它化工領(lǐng)域。 5.超細石英微粉，主要用途 主要用于涂料，油漆，工程塑料，粘合劑，奎 橡膠，精密鑄造高級陶瓷。 6.納米SiOx，納米SiOx作為納米材料中的重要一員，主要應用于電子封裝材料、高分子復合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠粘劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領(lǐng)域，已經(jīng)成為傳統(tǒng)產(chǎn)品的提檔升級換代的新型材料。

而微硅粉的作用主要作用有如下幾個方面: 1.用于砂漿與砼中:高層建筑物、海港碼頭、水庫大壩、水利涵閘、鐵路公橋梁、地鐵、隧道、機場跑道、砼路面以及煤礦巷道錨噴加固等。 2.材料工業(yè)中:高檔高性能低水泥耐火澆注料及預制件，使用壽命是普通澆注料的三倍，耐火度提高約100℃，高溫強度及抗熱震性能都明顯改善;已普遍應用于:焦爐、煉鐵、煉鋼、軋鋼、有色金屬、玻璃、陶瓷及發(fā)電等行業(yè);大型鐵溝及鋼包料、透氣磚、涂抹修補料等;自流型耐火澆注材料及干濕法噴射施工應用;氧化物結(jié)合碳化硅制品(陶瓷窯窯具、隔焰板等);高溫型硅酸鈣輕質(zhì)隔熱材料;電瓷窯用剛玉莫來石推板。;高溫耐磨材料及制品;剛玉及陶瓷制品;賽隆結(jié)合制品;除在澆注型耐火材料中普遍使用之外，在電熔和燒結(jié)型耐火材料亦獲得大量應用。 3.新型墻體材料、飾面材料:1墻體保溫用聚合物砂漿、保溫砂漿、界 面劑。 4.水泥基聚合物防水材料。 5.輕骨料保溫節(jié)能砼及制品。 6.內(nèi)外墻建筑用膩子粉加工。 7.其他用途: ① 硅酸鹽磚原料。② 生產(chǎn)水玻璃。③ 用做有機化合物的補強材料。因其成份與氣相法生產(chǎn)的白炭黑相近?？梢杂迷谙鹉z、樹脂、涂料、油漆、不飽合聚酯等高分子材料中用作填充補強材料。④ 化肥行業(yè)中用作防結(jié)塊劑。

從指標上來說，二者有很多相同之處，也有很多不同之處。具體來說，硅微粉與微硅粉的化學成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅，而且雜質(zhì)里都含有氧化鈉、氧化鈣，氧化鎂，氧化鐵，氧化鋁等。只不過硅微粉的含硅量比較高，基本都在99%以上，而微硅粉的含硅量一般都在80-92%,94%以上都屬于很不常見的。

從粒度上來說，硅微粉由天然石英加工而成的，粒度比較大，有200目，300目，400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、3000目、5000目等是一種粉狀態(tài)。而微硅粉的細度小于1μm的占80%以上，平均粒徑在 0.1-0.3μm ，是一種灰狀態(tài)。

在實際的貿(mào)易中，硅微粉的價格與目數(shù)有關(guān)，目數(shù)越大價格越高，當前市場上硅微粉出廠價格200目500元/噸，325目600元/噸，400目750元/噸，500目950元/噸，600目1200元/噸，800目1500元/噸，1000目2200元/噸，1250目2600元/噸，3000目6200元/噸，4000目8400元/噸;微硅粉的價格與硅含量和水分、燒矢度有關(guān)，一般來說硅含量為85%的微硅粉出廠價格為1700元/噸左右，天津港FOB價格在180美元/左右。

從市場方面來說，微硅粉的潛在市場要比硅微粉要大，國內(nèi)微硅粉的市場還有很大的開發(fā)空間。從以上我們可以看出硅微粉與微硅粉有著本質(zhì)的區(qū)別，性質(zhì)不同決定著二者用途的不同，在以后的商業(yè)貿(mào)易中，還要分清二者的概念和區(qū)別，以提高貿(mào)易的成功率。

以硅塊為原料制取硅粉的方法很多。其中效果較好、應用較多的是雷蒙法，對輥法、盤磨法和沖旋法。所用設(shè)備相應是雷蒙法、對輥機、盤磨機(也稱立磨)和沖旋法。就制粉原理看，前三種是擠壓粉碎，后一種是沖擊粉碎，就其結(jié)構(gòu)看，相異很大，各有特色，各有優(yōu)缺點。

國內(nèi)、國際市場上所需硅粉的細度規(guī)格如下:

規(guī)格(2mm-10mm) 篩余量(重量)

500um-180um(30目-80目) +500um≤3% -180um≤10%

425um-150um(40目-100目) +425um≤5% -150um≤15%

250um-140um(60目-110目) +250um≤3% -140um≤10%

125um-74um(120目-200目) +125um≤3% -74um≤10%

-74um(-200目) +74um≤5%

-45um(325目) +45um≤5%

5um-1um(2500目-12500目) +5um≤5%

由于金屬硅是一種質(zhì)硬易碎的物料，在粉磨過程中篩余物不能有效的控制，過粉磨現(xiàn)象嚴重，造成產(chǎn)品浪費大，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品粒徑不達標，致使產(chǎn)品沒有競爭力。

混凝土的耐久性包括了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗化學侵蝕性，抗鋼筋侵蝕能力和抗沖磨性能，在此僅談談它對混凝土的抗凍性、抗?jié)B性及抗化學侵蝕性的影響。

a) 抗凍性:當硅粉摻量少時，硅粉混凝土的抗凍性與普通混凝土基本相同，當硅粉摻量超過15 %時，它的抗凍性較差。通過大量的試驗，這種觀點基本上被證實了，主要原因是當硅粉超過15 %時，混凝土膨脹量增大，相對動彈性模數(shù)降低，抗壓強度急劇下降，從混凝土內(nèi)部方面特征看，比表面積小，間距系數(shù)大。

b) 抗?jié)B性:由于硅粉顆粒小，比水泥顆粒小20~100 倍， 可以充填到水泥顆粒中間的空隙中，使混凝土密實，同時硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中滲透通道，故硅粉混凝土的抗?jié)B能力很強，混凝土的滲透性隨水膠比的增加而增大，這是因為水灰比混凝土的密實性相對差些。

c) 抗化學侵蝕性:在混凝土中摻入硅粉，能減少Ca (OH) 2 含量，增加混凝土密實性，有效提高弱酸腐蝕能力，但在強酸或高深度的弱酸中不行，因混凝土中的CSH 在酸中分解，另外，它還能抗鹽類腐蝕，尤其是對氯鹽及硫酸鹽類，它之所以能抗酸鹽侵蝕，原因是硅粉混凝土較密實，孔結(jié)構(gòu)得到改善， 從而減少了有害離子傳遞速度及減少了可溶性的Ca (OH) 2 和鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4 ·32H2 ) 的生成，而增加了水化硅酸鈣晶體的結(jié)果。

盡管應用純水泥可以制成抗壓強度高達100 MPa 的HPC ，但當使用硅粉時將容易得多。而對于制備強度超過100 MPa 的混凝土，硅粉的使用幾乎不可缺少。硅粉在混凝土中同時起填充材料和火山灰材料使用。使用硅粉后，大大降低了水化漿體中的孔隙尺寸，改善了孔隙尺寸分布，于是使強度提高，滲透性降低。例如，研究結(jié)果表明(CEB2FIP1988) ， 為獲得70 MPa 的混凝土強度，應用純水泥需要水膠比0.35 ， 而當加8 %的硅粉時，水膠比可以為0.50。由于硅粉顆粒非常細，它們可以在很早的幾個小時內(nèi)發(fā)生火山灰反應。根據(jù)Carette 和Malhotra 1992) 的報導，硅粉對混凝土強度的貢獻主要在28d 之前。所以，就長期強度增長方面，一般認為硅粉混凝土不如純水泥混凝土或粉煤灰混凝土。Almad (1994) 引用的硅粉對NSC 強度發(fā)展的試驗結(jié)果表明，硅粉摻量增加使得早期相對強度發(fā)展降低，Sandvik 1992 在65 MPa 的混凝土中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。

然而，盡管在相同的水膠比下硅粉混凝土的早期相對強度發(fā)展比純水泥混凝土的慢，由于加入硅粉使得強度大大提高，硅粉混凝土的絕對強度則比純水泥混凝土的高。另一方面，經(jīng)驗表明，HPC 的早期強度發(fā)展比NSC 的快，雖然HPC的凝結(jié)時間可能稍有推遲，其凝結(jié)之后的水化作用會由于高效減水劑和硅粉大大加快。其結(jié)果通常是凝結(jié)之后強度發(fā)展非常快。

對于某些空氣中干燥或養(yǎng)護的很低水膠比的硅粉混凝土試件，有抗壓強度倒縮的報導(De Larrard 和Aiticin 1993) 。這種強度降低通常發(fā)生在90 d 齡期之后，一般認為是由內(nèi)部自干燥及干燥裂縫引起的。然而，許多其他研究人員的試驗室及現(xiàn)場研究表明，HPC 的后期強度沒有降低。例如，從6 種不同的HPC 中取得的3 個月至3 年齡期的所有鉆芯試樣試驗結(jié)果表明，其強度在不斷增長。當然，與NSC 比較， HPC 的長期強度增長潛力較小。

對于硅粉混凝土的配合比設(shè)計，主要是根據(jù)設(shè)計要求， 確定硅粉的摻入方法，硅粉的最佳摻量，減水劑的最優(yōu)摻量及砂石料調(diào)整，而其它則按普通混凝土設(shè)計方法進行。

a) 硅粉的摻入方法:硅粉在混凝土中一般有兩種方法: 一是內(nèi)摻，二是外摻，都要與減水劑配合使用。內(nèi)摻法往往用硅粉代替水泥，又分等量代替和部分等量代替兩種，等量代替為硅粉摻量代替相等的水泥，部分代替為1 kg 硅粉代替1~3 kg 水泥，作為研究一般摻量為5 %~30 % ，水灰比一般保持不變:而外摻法指的是硅粉像外加劑那樣摻在混凝土中，而水泥用量不減少，摻量一般為5 %~10 % ，一般外摻法而得的混凝土的力學性能要高得多，但增加了混凝土中膠凝材料用量。

b) 硅粉的最佳摻量:硅粉在混凝土中摻量太少，對混凝土性能改善不大，但是摻量太多，則混凝土太粘，不易施工，且干縮變形大，抗凍性差，因此，摻硅粉時，應找出最優(yōu)摻量才能獲得最佳結(jié)果。一般情況下，摻量在10%以內(nèi)效果較為滿意。硅粉的合適摻量一般根據(jù)所用硅粉，水泥種類和骨料性質(zhì)，選擇幾個硅粉摻量，如3、5、7、10%等，成型混凝土試件，繪制R-SF(強度-硅粉摻量)曲線確定。值得注意的是硅粉價格較高，在確定硅粉的最佳摻量時，也要考慮技術(shù)經(jīng)濟指標。

c) 減水劑的最佳摻量:在混凝土中使用硅粉，如不摻減水劑，想保持相同的流動度，則必然要增加用水量、水灰比增加，摻硅粉的混凝土強度也上不去，這也是過去硅粉在混凝土中未推廣使用的原因。硅粉與減水劑聯(lián)合使用摻用硅粉水灰比不變，即用水量不增加，也能達到與未摻硅粉的混凝土具有相同的流動度且硅粉混凝土強度等性能得到大幅度提高，一般國內(nèi)較多采用萘系高效減水劑，如建1、H、DH3、FDN、NF、N2B 等，其摻量一般為膠材用量的1 %以內(nèi)，有時為了減小水灰比，拌制超高強混凝土，減水劑摻量達2 %~ 3 %。

d) 砂石料用量調(diào)整:內(nèi)摻硅粉一般對砂石用量不必調(diào)整。外摻硅粉要扣掉與硅粉體積相等的砂石體積。