硅业微硅粉的发展前景

茅康林，乔 维

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

硅业微硅粉的发展前景

茅康林，乔 维

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051)

阐述微硅粉在我国的市场现状和应用情况以及微硅粉的研究进展。对微硅粉的市场做出了预测，并对永昌公司微硅粉的发展前景提出建议。

微硅粉;注浆;无机填料

0 引言

云南永昌硅业股份有限公司是云南冶金集团股份有限公司控股铁合金生产企业。工程设计生产能力为5万t/a金属硅，5万t/a硅铁。工程分二期建设，一期建成12.5 MVA电炉2台，25.5 MVA电炉2台;二期建设25.5 MVA工业硅电炉3台。从2005年开始建设，2006年硅铁投产，2008年工业硅全部投产。一二期建成投产后，可年产副产品微硅粉约2.67万t。2007年至2009年间，微硅粉的销售情况较好，2009年后，由于国内新建硅铁、工业硅炉数量的增加，微硅粉产量上升迅速，微硅粉开始处于无人问津的境地，至今，永昌公司还堆存着大量的微硅粉，给企业造成难题。

微硅粉是二氧化硅粉末。在冶炼硅铁及工业硅时会产生大量的微硅粉，冶炼过程中产生的微硅粉随冶炼烟气从熔炼炉中溢出，用烟气净化装置加以回收利用，又名硅粉、硅灰。微硅粉平均粒径为0.15～0.20 μm，比表面积为15 000 ～20 000 m2/kg。其主要成分为二氧化硅，含量一般为80% ～92%，杂质成分有氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝和活性炭等。

早在20世纪40～50年代，国外就开始了微硅粉的综合利用研究，到20世纪60年代末70年代初微硅粉作为一种新材料已有工程应用。我国对微硅粉的研究起步较晚，微硅粉利用率较低，至今还未受到广泛的关注。

微硅粉是一种微细粉体，大量堆积会造成粉尘飞扬，长期吸入易形成矽肺病，严重危害环境与操作人员的健康;不仅如此，微硅粉还需要大量的堆放场地。所以微硅粉的回收再利用已成为生产企业的当务之急。

1 微硅粉在我国的应用与市场现状

1.1 应用现状

国外对微硅粉的利用主要为混凝土工业，耐火材料添加剂、冶金球团助剂、水泥掺和剂等，应用范围十分广泛。微硅粉在我国混凝土、耐火材料、水利水电工程、工民建工程、公路建设等等方面也已有应用实例，大部分是用于改善水泥混凝土性质和性能，配制具有高强、耐磨、耐冲刷、耐腐蚀、抗渗透、抗冻等特性的特种混凝土或复合水泥。以下是微硅粉在我国国内工程上应用得较为成功的典型实例。

葛洲坝水闸修补及蓄水池防渗，三峡电站、二滩电站及上海杨浦大桥，香港青马跨海大桥等工程防渗及抗冲磨等工程，均使用了微硅粉砂浆。

辽宁鞍山国际大酒店、北京市财税大楼使用了C50、C110型混凝土，微硅粉作为掺合剂增加了混凝土的强度，缩短了工期。

中石化江苏仪征化纤公司在厂区中心干道用微硅粉混凝土修建道路，各项指标超过了设计要求。

广东汕头LPC码头地下储气洞室工程使用掺有30 kg/m3的混凝土，使抗压强度≥25 MPa。

山西万家寨引黄工程采用掺量35 kg/m3的钢纤维喷射混凝土作永久支护，抗压强度在28 d后可≥40 MPa。

重庆大佛寺长江大桥采用掺量7%的微硅粉配制高性能C60混凝土，通过对比，抗压强度较未添加的提高了约10 MPa，坍落度降低了约15 mm。

南京化学工业公司研究院的煤气发生炉炉衬，采用微硅粉配入和高效减水剂水泥浇注料，比原刚玉管的使用寿命提高10～20倍。

1.2 市场现状

微硅粉的市场多集中在国外，不少国家成立相应的研究机构与生产企业，专门对微硅粉进行研究和利用。微硅粉在我国还属于一种粗放型的工业副产品。大部分企业对微硅粉的回收都不够重视，一些规模较大的企业回收回来的微硅粉，仅仅是堆放在一边，没有发现其中的价值和效益，而且这些回收回来的微硅粉硅含量大多数都不达标，国内的企业受其质量的影响，大都不敢轻易购买这些产品，中国的微硅粉市场呈现一种无序状态，还有待于进一步开发。国内专门做微硅粉的企业甚少，产量较大的西北地区的几家大的铁合金企业，环保设备达标，回收回来的微硅粉硅含量比较高。

前几年，国外厂商大量收购微硅粉，微硅粉市场行情一度看涨。但近年来，我国的硅铁与工业硅电炉数量上升迅速，微硅粉的产量随之上升。2010年我国工业硅产量约140万t，硅铁产量约500万t，以平均每生产3 t工业硅可回收1 t的微硅粉、每生产5 t硅铁回收1 t微硅粉计算，2010年微硅粉的产量可达到约147万t。国外厂商收购的数量有限，加上我国国内对微硅粉市场的不完全开发，导致了微硅粉的大量堆积。微硅粉的价格与硅含量和水分、烧失度有关，硅含量为85%的微硅粉出厂价格为1 700元/t左右，2010年天津港FOB价格在250～260美元/t。

2010年的第107届广交会上，甘肃三远硅材料有限公司生产的微硅粉得到50万美元的订单，预计后期还能拿到上百万美元的订单。2010年其出口的微硅粉达到4.8万t，货值977万美元，较2008年重量增加120.6%，货值增长94.6%。微硅粉正在成为采购商青睐的商品，这也给国内生产微硅粉的厂家带来希望。

2 微硅粉的研究进展

微硅粉用于混凝土、耐火材料、水泥工业的技术相对成熟，可以提高混凝土的抗渗、抗裂性能，可用于水泥耐火浇注料及预制件、高温耐磨制品等。近年来，我国的一些科研院所，企业单位对微硅粉的研究也有了一些新的进展。

2.1 微硅粉制备纳米SiO2粉体

兰州理工大学与石油化工院的张德懿、冯辉霞等人利用含SiO2＜70%的微硅粉、聚乙二醇、氢氟酸等试剂经酸浸、水解、干燥、高温灼烧后，得到Fe2O3/SiO2复合粉体，得到了平均 ф大约为90 nm，含量≥97%，比表面积210 m2/g的纳米SiO2粉体。该粉体可作为橡胶、涂料、陶瓷等领域的高品质添加剂。

2.2 微硅粉用于砂型地层注浆

东北大学李慎刚等人利用含92.16%SiO2、平均粒度为0.6 μm的微硅粉作为砂型地层注浆材料，并加入塑化剂作为注浆材料。结合三山岛金矿粉矿仓柱及大同矿务局风机房地层工程应用实例，以及通过可注性分析和经济性分析，得出了微硅粉注浆可用于治理基础不均匀沉降和提高基础承载力，可应用于沈阳地铁工程的结论。

2.3 微硅粉制备载重轮胎冠胶

宁夏中策(长城)橡胶有限公司利用天然橡胶、微硅粉、炭黑等原料制备轮胎冠胶。使用微硅粉代替部分黑胶料作为无机填料，成品物理机械性能满足各项使用要求，并且降低了成本。

3 微硅粉在我国的需求预测

各种研究成果的出现进一步扩大了微硅粉的应用范围，部分企业得到微硅粉的大订单也为生产微硅粉的企业展现了较为乐观的市场前景。工业硅与硅铁的副产品微硅粉已经受到国外客户的重视，道康宁公司和瓦克化学公司就在上海合资建硅氧烷与微硅粉厂，埃肯公司也将研发中心迁至国内，并低价收购微硅粉进行再加工，取得了丰厚的利润。

现今我国的各大城市都在大力发展城市建设，高层建筑、铁路、桥梁等都处于高速发展的阶段，混凝土是建筑业的基本材料，利用微硅粉作为掺和剂制备高性能、高强度的混凝土成为趋势。“十二五”期间，冶金、建筑、水利水电、公路工程等行业仍将保持稳步发展，再加上国内对微硅粉应用研究的进一步深入与扩大，微硅粉的市场前景十分可观。

4 结语

微硅粉虽在诸多领域已有应用，也有了一些较为成功的应用实例，但在国内的应用还不甚理想。微硅粉用于提高混凝土、浇注料的性能方面的优点已经过多方面的证实，越来越被人们熟知。但遗憾的是至今国家未出台相关的标准来肯定微硅粉的重要作用，所以微硅粉在国内的应用受限。我国是工业硅主要出口国，占世界出口量的60%以上，云南省就有46家工业硅生产企业，微硅粉的产量巨大，却被作为固体废弃物随意堆放，不仅污染环境而且浪费材料。通过对微硅粉市场及国内外应用情况的了解，针对永昌硅业公司现状，提出几点建议:

(1)建议行业协会的专家学者对微硅粉的再利用进行宣传与推广，并修定相应的行业标准来进一步扩大微硅粉的应用;

(2)企业发挥自身优势，将微硅粉推广到附近水泥厂、建筑厂等;

(3)企业主管单位可率先将永昌硅业的微硅粉用在集团内部的建筑工程、路面工程等方面，既可提高工程质量、降低成本，也可解决永昌公司微硅粉的堆存问题;

除以上建议之外，微硅粉生产企业还应挖掘微硅粉更多的功能，扩大其应用范围，实现微硅粉变废为宝产生经济效益的目的。

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Talking about Development Prospects of Silica Fume

MAO Kang－lin，QIAO Wei
(Kunming Engineering ＆ Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd，Kunming 650051，China)

The present market situation of silica fume in China，its practical application and research progress were introduced.A forecast on market situation of silica fume was made，and some suggestions on development prospects of silica fume in Yunnan Yongchang Silicon Industry Co.，Ltd.have been put forward.

Silica fume;grouting;inorganic filler

X75

A

1004－2660(2011)04－0055－03

2011－09－20.

茅康林(1963－)，男，浙江人，高级工程师.主要研究方向:冶金工艺设计.