活性硅粉-烟尘回收应用技术

　　“活性硅粉”是一种由硅系合金、工业硅在矿热电炉冶炼还原过程中产生的一氧化硅金属蒸汽（吨合金约20%的烟尘灰），随反应产生的炉气逸出炉体，在炉口外与空气中的氧接触后的形成物质，是无组织排放污染大气层的废弃烟尘，这类废弃烟尘也是形成雾霾气象pm2.5的源头之一。随环保产业技术的进步，运用专利技术：《电炉烟气净化，烟尘三级分离提纯粉体新材料技术及装备》将废弃烟尘转化为一种粉体新材料---活性硅粉（Silica Fume）市场应用。是科技部国家火炬计划:《年产2500吨(一台12.5kva矿热电炉）烟气净化、烟尘分离提纯活性二氧化硅微粉应用》与《国家重点新产品—活性二氧化硅微粉》立项支持及科技成果转化项目。

　　“活性硅粉”特性

　　硅系合金冶炼排放的烟尘俗称“电炉硅灰”或“凝聚硅微粉”，通常呈浅白色、灰白色或淡灰色，经过加密处理的烟尘呈深灰色或灰黑色。

　　传统回收方法：

　　是以烟气净化直排方式回收的烟尘，由于工艺技术与设计未能有效地分离出碳粒等杂质和净化过滤，结果是影响其最主要的应用指标--比表面积与火山灰活性指数。

　　应用专利技术，回收的电炉气态氧化凝聚的二氧化硅微粉，物理状态呈超细无结晶体珠形絮凝结构，为无定型非金属矿物质无机材料，与其他物质混匀后使用具有良好的补强性、分散性、泌水性、消光性、触变性、渗透性和调稠性等特殊性质，火山灰活性指数达120以上，是机械研磨加工产出的二氧化硅粉晶粒粉体材料,无法达到或不可替代的独特理化性质

　　气态氧化凝聚的“二氧化硅微粉”作为矿物外加剂与其他物质表现出的特性还尚未完全在理论上论证，引起学术界的广泛探究，但它的作用和使用效果已经不容置疑的，有的特征已逐渐认识，应用领域不断在拓展和探索，使用的名称有：电炉硅灰、硅尘、电炉微硅粉、冷凝硅胶、矿物外加剂等，较为杂乱，以清华大学材料学院粉体工程研究所专家组定义的“活性二氧化硅微粉”，简称“活性硅粉”（日本称活性硅或冶炼飞灰），也易于有别于其他方法研磨加工生产的“二氧化硅微粉”粉体产品。

　　“活性硅粉”的质量评估应取决于它的使用环境和应用领域，主要有：二氧化硅含量、火山灰活性指数、比表面积、灼减和PH值。“活性硅粉”主要理化指标：(我公司“活性硅粉”经铁道科学院建材所分析指标如下)

　　活性硅粉的应用

　　《GB/T18736-2002》矿物外加剂标准中的“硅灰”就是“活性二氧化硅微粉”，但是《GB/T18736-2002》矿物外加剂标准中的质量要求很低，无法适应不断改进的硅系烟尘的回收利用技术，与时俱进的环保防污染治理技术，为将被填埋处置的烟尘灰开拓适应市场应用，必须以技改装置，将废弃烟尘成为超细粉体材料市场应用。将“活性硅粉”不仅应用在化工、冶金等行业中，也大量应用在高强高性能防腐蚀海工耐久性混凝土结构中，是高强混凝土c100以上混凝土结构，无可替代的矿物外加剂掺合料、新型外墙内保温系列建材，防火、防水涂料、冶金耐火材料、橡胶塑料中的填充剂。

　　“活性硅粉”作为矿物外加剂在应用中的作用机理：硅粉在混凝土中与水接触后，部分小颗粒迅速溶解，并与水泥化产生的Ca（OH）2发生化学反应，生成水化硅酸钙（C-S-H）凝胶，均匀分布于水泥颗粒之中，这就是硅粉的火山灰效应。由于C-S-H凝胶的强度高于水化产物Ca（OH）2的强度，因此，C-S-H凝胶的生成不仅提高了混凝土结构的密度，还有利于提高混凝土结构的强度。且因硅粉微粒极细，所以硅粉的火山灰反应往往在加入水泥或混凝土后的几个小时内就发生。大量实验研究表明，在有硅粉存在的情况下，水泥水化早期产物中的Ca（OH）2含量随着龄期的延长变得越来越少，甚至完全反应。

　　“活性硅粉”作为水泥外加剂，极细的球状小颗粒将填充于水泥颗粒空隙之中，改善水泥颗粒级配合粒径分布，使水泥浆体密实；硅粉二次水化产物又堵塞毛细管通道，使大孔和连通孔减少，水泥结构更加密实。硅粉的这种微粒填充和二次水化产物填充作用，称为硅粉的微填料效应。因此，在硅粉的微填料效应和火山灰效应作用下，水泥浆体中早期水化产物Ca（OH）2减少，结晶细化，混凝土内部的小孔增加，空隙分布均匀性提高，水泥浆与集料的粘结力增强，硅粉混凝土的微粒力学性能和耐久性能均得到改善。

　　“活性硅粉”应用在配制高强耐久性混凝土中，传统配制高标号混凝土，水泥应用量很大，并且采用特种骨料和特殊施工方法。在传统混凝土中掺用活性硅粉：10-15%，常规施工方法，即可达到100mpa以上的抗压强度。

　　活性粉末混凝土结构（RPC）是以“活性硅粉”作为复合粉体结构的活性剂，调整粉末混凝土材料结构配合比，RPC沟盖板应用在高铁工程中；

　　生态环境绿色建材的大量应用，以粉煤灰、矿渣粉代替水泥的混凝土与建材生产，“活性硅粉”掺入粉煤灰混凝土中，可以提高粉煤灰混凝土早期强度，改善新拌混凝土性能，减少混凝土泌水和分离等，

　　在橡胶中添加“活性硅粉”作填充料，在天然橡胶或再生橡胶中将活性硅粉作为填料，代替传统的矿物粉体（沉淀白炭黑）填充后，橡胶的延伸率，抗撕裂性和抗死化度有很大提高。

　　“活性硅粉”应用于绿色混凝土及配制特种混凝土或复合水泥，在油田固井，海洋油田钻井平台、海港码头、高铁工程、高速公路、机场跑道、隧道及城市高层建筑的混凝土工程项目中，有效提高混凝土质量，有大量的工程实践佐证。

　　“活性硅粉”在干粉系列建材中，用于外墙外保温系统材料里的聚苯颗粒母料中的填料，代替膨胀剂，防止墙面层开裂。在各类特种建材中代替有机物粉料，特别是生产以水泥为基料的灌浆料，应用于隧道结构的基础灌浆中，流动性好，不堵管，质量与强度得以妥善解决。以及高抗渗透结晶防水材料中的使用，完全替代有机化工粉体材料的应用，提高制品质量降低生产成本。

　　“活性硅粉”作添加剂生产不定型和定型耐火材料制品，使强度高温性能大大的改善，增加其流动性，改善浇注料的性能，延长耐火材料制品的使用寿命。

　　“活性硅粉”的用途及其广泛，是作为一种亚纳米级粉体新材料开发市场应用。既解除烟尘排放污染源头与防患二次污染环保处置方法，也为市场提供一种超细粉体新材料。