用了氧化硅微粉后，耐火澆注料這四個性能將增強(qiáng)！

硅微粉是由天然石英SiO2或熔融石英由于硅微粉具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)高、高絕緣、低膨脹、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度高等優(yōu)良的性能，被用于化工、電子、集成電路（IC）、電器、塑料、涂料、高級油漆、橡膠、國防工業(yè)等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的鋁酸鹽水泥結(jié)合耐火襯料澆注料中，水泥用量—般為12%?30%，用水量9%?13%。用水量高，澆注料的氣孔多，強(qiáng)度低；水泥用量多，雖可獲得足夠高的常溫強(qiáng)度，但由于鋁酸鈣的晶型轉(zhuǎn)變而使其中溫強(qiáng)度降低，同時水泥中的CaO與澆注料配料中的SiO2和Al2O3反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的鈣長石或鈣鋁黃長石，導(dǎo)致高溫強(qiáng)度和抗侵蝕能力的下降。

為克服傳統(tǒng)澆注料的上述弊端，人們利用微粉體技術(shù)開發(fā)出新一代耐火澆注料——低水泥系列澆注料。包括低水泥澆注料、超低水泥澆注料和無水泥澆注料。微粉體與高效外加劑的配合使用是低水泥系列澆注料的關(guān)鍵技術(shù)。在LCC中，使用合理的顆粒級配，微粉體流動性較好，幾乎填充主體顆粒間的全部空隙，因而可將水泥用量降低至8%以下。水用量降至5%?7%，并使?jié)沧⒘辖M織結(jié)構(gòu)致密、氣孔率低、強(qiáng)度高、耐磨損、抗侵蝕。圖1為LCC與傳統(tǒng)澆注料強(qiáng)度的比較。

（硅灰）

SiO2微粉體特別是硅灰在LCC系列澆注料中的應(yīng)用為普遍。硅灰在耐火澆注料中的作用機(jī)理主要包括以下幾個方面：

1、填充作用

采用粒度精心分級直至亞微粒度的顆粒，耐火澆注料中的水泥含量可減少到大約1%。微粉體的應(yīng)用基于這樣一種假設(shè)，即在標(biāo)準(zhǔn)粒度分布的澆注料中，其密度被在施工過程中充有過置水分的顆粒間隙所限制，這些間隙逐漸由更細(xì)的顥粒填充，從而將水取代，剩余的微孔由水化的水泥膠體填充。正是基于這一原理，才導(dǎo)致了低用水量、高密度澆注料技術(shù)的應(yīng)用。使用硅灰的澆注料經(jīng)1000℃燒后，澆注料中的氣孔率由大約20%?30%降低至8%?16%，而傳統(tǒng)澆注料在中溫階段所經(jīng)歷的機(jī)械強(qiáng)度的下降則轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)步上升。圖2為板狀氧化鋁澆注料1000℃×24h燒后體積密度隨硅灰加入量的變化，可見硅灰的用里一般為5%?7%，

澆注料體積密度隨硅灰加入量的變化

2、改善澆注料的流變性能

在粗粒子的懸浮液中加入少量的膠體尺寸的超微粉體會明顯減小懸浮液的表觀粘度，從而增加澆注料的流動度，降低用水以粒度分布類似的活性氧化鋁微粉體與硅灰比較，要獲得的流動度時(ASTM試錐法，直徑增加百分比，15秒振動后)，微粉體加入量相同時，含活性氧化鋁的澆注料用水量比硅灰的用水量高很多，如圖3所示。

獲得流動值時的加水量隨微粉體加入量的變化關(guān)系

3、形成Si-O-Si鍵結(jié)合的網(wǎng)狀鏈結(jié)構(gòu)

形成牢固的Si-O-Si鍵結(jié)合的網(wǎng)狀鏈結(jié)構(gòu)，使?jié)沧⒘暇哂辛己玫某嘏c中溫強(qiáng)度。從SiO2微粉體的水化增重率曲線可見(圖4)，硅灰的水化增重率遠(yuǎn)較晶態(tài)SiO2微粉體高，紅外光譜分析證實，硅灰水化后表面形成了類似于硅膠結(jié)構(gòu)的Si-OH鍵。在40℃左右，Si-OH鍵開始脫水聚合成由Si-O-Si鍵結(jié)合牢固的微粉長鏈：，80℃時這種聚合作用劇烈并超于完成。這種長鏈形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并一直保持到250℃也無變化。而晶態(tài)SiO2微粉體則無這種網(wǎng)絡(luò)形成。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是含硅灰的澆注料和制品具有很高冷態(tài)強(qiáng)度的原因。

SiO2微粉體的水化增重率

不僅如此，含硅灰的澆注料或制品也具有很高的中溫?zé)髲?qiáng)度，其機(jī)理仍然是硅灰所形成的Si-O-Si網(wǎng)狀鏈，它能一直保持到1200℃以上。根據(jù)澆注料中基質(zhì)細(xì)粉的種類，硅灰的結(jié)合機(jī)理可以分為三類：

① 含Al2O3的細(xì)粉，如各種Al2O3粉、礬土熟料細(xì)粉等，這類細(xì)粉一般無水化反應(yīng)，在低溫下這些粉體附在硅灰所形成的網(wǎng)狀鏈上，具有較高的低溫強(qiáng)度，而在700℃后在鏈的范圍內(nèi)與硅灰反應(yīng)形成非化學(xué)計量化合物，直到1200℃左右形成較大的莫來石晶體。由于莫來石的針狀交錯晶體和原網(wǎng)絡(luò)鏈的雙重作用，使其具有很高的中溫(約1000℃)燒后強(qiáng)度。

② 硅灰加入后所接觸到的是能形成水化物的細(xì)粉，如鋁酸鈣水泥、硅酸鹽水泥、β-Al2O3、鎂砂粉等。硅灰加入時，在低溫下能改變原來的水化物并與它們形成新的水化物，這些水化物也形成網(wǎng)狀鏈，并且除了鋁酸鈣水泥外，β-Al2O3和鎂砂粉與硅灰形成的新水化物鏈都能將其形態(tài)保持到1200℃以上，從而保證了它們具有較高的中溫?zé)髲?qiáng)度;鋁酸鈣水泥與硅灰形成的新水化物鏈可保恃其基本形態(tài)到1100℃，其后則周圍形成環(huán)狀晶體，使耐壓強(qiáng)度比其它幾種略低。

③ 硅灰加入后接觸到的是既無水化反應(yīng)又不與SiO2其它化學(xué)反應(yīng)的粉體，如SiC，ZrSiO4細(xì)粉等。從低溫開始直到1200℃以上，這些粉體都附著在硅灰的網(wǎng)狀鏈上，這種網(wǎng)狀鏈在中溫范圍內(nèi)不變的形態(tài)保證了其相當(dāng)高的中溫?zé)髲?qiáng)度。

4、礦物相的變化

一定百分比的硅灰與水泥反應(yīng)，除生成通常在水泥水化中所見的CAH相和AH相外，還生成CASH相。CASH相具有沸石的性質(zhì)，在加熱過程中轉(zhuǎn)化為CAS2并有可能轉(zhuǎn)化為方石英或石英。這些水化產(chǎn)物的量與硅灰的純度有關(guān)。此外，硅灰的加入可使?jié)沧⒘系目讖礁?xì)小。

在耐火材料工業(yè)中應(yīng)用的主要微粉體有SiO2粉、α-Al2O3粉、鎂鋁尖晶石粉、莫來石粉、鋯英石粉、氧化鋯粉、SiC粉、金屬Si粉和金屬Al粉等。由于硅灰(SiO2粉的一種)的特殊形態(tài)，而且是工業(yè)副產(chǎn)品，受機(jī)械設(shè)備及成本因素的限制較少。因而在不定形耐火材料中的用量。