工业微硅粉是工业硅及硅铁合金冶炼生产过程中产生的第二产品，其主要成分为无定型二氧化硅，还含有Ca、Fe、Mg、Na、Mn 等金属氧化物杂质。在硅铁或工业硅冶炼炉内约有10% ～ 15% 的硅转化为微硅粉，据统计，生产1t 硅铁可产生约230～250kg 微硅粉，而生产1t 工业硅则可产生高达500kg 的微硅粉。目前，我国有上千座硅铁及工业硅炉，微硅粉的年产量在150 万t 以上，然而，已配备除尘设备的工厂只有少数，能捕集到的微硅粉不足50 万t/ 年。大多数微硅粉直接排入大气，不但污染周边环境，对人体造成极大伤害，同时也造成巨大的经济损失。
微硅粉一度被认为是一种严重污染环境的工业废弃粉尘，随着人们对循环利用经济理念的认识，微硅粉在不同领域得到了广泛的应用，并且还有开辟出更多使用途径的趋势。本文简述了冶炼硅铁和工业硅过程中微硅粉的生产过程、微硅粉的捕集系统、以及微硅粉在建筑领域的应用，并对微硅粉未来的重点发展方向提出了建议。
1 工业微硅粉的产生过程
石英石是工业硅或硅铁合金冶炼过程中的基本原料，在冶炼过程中会发生复杂的物理化学反应。当温度达到1750℃时，石英石被碳还原生SiO；当温度高于2160℃时，还原得到的Si 气化升华，Si 蒸气上升遇到低于1100℃空气时与氧反应，亦生成SiO。SiO 和Si 的高温气体在急速上升的过程中被空气中的氧气氧化，并在较低的温度下凝聚、冷却生成微纳米级颗粒，经收尘器过滤收集即得到微硅粉。其形成的一般过程如图1 所示。
 2 微硅粉的捕集
工业硅和硅铁合金生产企业属于高能耗、重污染行业，随着人们对资源再利用的认识和国家对环境污染的大力治理，相关企业必须对烟气净化更加重视。正确选择先进的除尘设备，不但可以减少粉尘对环境造成的污染，而且还能生产出高质量的微硅粉。微硅粉的回收装置是烟气净化系统，即微硅粉生产系统，烟气净化回收系统，它不但要解决烟气净化问题，更重要的是成为一种为企业创造高利润的新型设备，高效收回高品质的微硅粉，使微硅粉变废为宝。
3 工业微硅粉在水泥及混凝土行业的应用
工业微硅粉经过焙烧、烧结、酸浸、碱浸等火法或湿法工艺处理后，可得到粒径分布狭窄、形貌规整（一般为球形）、杂质含量少的微纳米二氧化硅，可以作为生产硅基产品的原料；微硅粉在没有预处理的情况下，多用于对粒度和纯度要求较低的行业，如混凝土、水泥、耐火材料、团矿等重要领域。作为添加剂，微硅粉在油漆、涂料、冶金、橡胶、耐火材料和陶瓷制品等领域具有广泛的应用，然而其使用量远远不能解决微硅粉产量过剩、堆积严重的现状。
从对微硅粉的消耗量来说，以微硅粉作为水泥或混凝土掺合料为最佳。微硅粉作为添加剂、填充料或者掺合料，可以改善水泥或混凝土的物理结构性能，根据不同的添加方法和添加量可以配制具有高强度、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、抗渗透、抗冻的特种复合水泥或混凝土，广泛应用于大型水利水电、港口及海洋、铁路桥梁跑道隧道、高强及民建城市建筑等工程。下面以在水泥混凝土工程中掺入适量微硅粉为例，对它提高工程质量的作用加以具体说明 。
（一）微硅粉在水泥方面的应用
工业微硅粉具有超微粒的特性、且经过前处理后呈表面光滑的微球，是一种优质的水泥掺合料和低水泥浇注料的添加剂。球形微硅粉的添加，可以改善和提高水泥材料的物化性能、微硅粉作为水泥原料或者添加剂，主要是用来生产新型水泥配料和新型水泥：
（1）生产水泥生料配料：原料中加入20% 左右的微硅粉，可提高水泥的质量，特别是抗压强度。
（2）生产混合水泥：工业微硅粉经酸浸后，得到以二氧化硅为主要成分的球形颗粒，与熟料一起研磨生产含微硅粉的混合水泥，微硅粉的掺杂量一般控制在10% 以内。
（3）生产超密水泥：此种水泥主要由微硅粉和水泥熟料等配制而成，此外需加入特殊添加剂。用超密水泥制成的混凝土，其致密度极高，其强度也比普通混凝土增加两到三倍，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性、抗冻性、抗渗性以及氯离子阻挡性等。广泛应用
于防腐、耐磨蚀工厂的地面，以及要求绝缘和阻挡氯离子的防蚀层，还可以用作隔离材料，比如钢铁的防腐涂层。
（二）在混凝土方面的应用
普通混凝土一般以水泥为主要胶凝材料，是与水、砂和石子按适当比例配合而成的一种优良的建筑材料，已广泛地应用于路面工程。由于其抗拉强度低、耐磨耐腐蚀能力低、脆性大，易受外界冲击疲劳荷载、温度、湿度等因素的影响，常常会变形或被早期破坏，如交通磨损、化学腐蚀、机械冲击变形、冻融循环开裂、防水失效等。微硅粉的掺入可有效地增加混凝土的致密度，提高混凝土的韧性和抗渗性，对混凝土内部和表面的裂隙产生约束作用，有效地阻止其扩展，达到增强的作用。另外它还与游离的氢氧化钙结合，形成稳定的硅酸钙水化物。微硅粉的掺杂对混凝土的影响主要表现在：
改善混凝土的密实性。在普通混凝土中，水泥颗粒之间存在着较大的微观空隙，微硅粉的掺入，可以填充混凝土中的空隙，减少空隙的数量或者降低空隙的尺寸，使浆体更为致密，从而提高水泥浆的密实度，其抗压强度、抗渗水性、耐腐蚀性能相应的得到了提高。
提高混凝土的粘结强度与耐久性。微硅粉的掺入可以将骨料界面过渡区形成的过量的氢氧化钙转化为水化硅酸钙凝胶，使其填充在水泥水化物之间，从而提高水泥浆体与骨料之间的粘结强度。氢氧化钙晶粒对混凝土早期强度是不利的，掺杂的微硅粉可以与其发生火山灰反应，不断消耗氢氧化钙，加快混凝土的水化作用，提高混凝土的早期强度和密实性，有效地提高了抗氯离子渗入引起电化学破坏的能力，延长了其使用寿命。
改善混凝土的离析和泌水性能。微硅粉具有较大的比表面积和优良的相容性，具有潜在的滞水作用，可以显著减少混凝土的离析和泌水。在混凝土中掺杂一定量的微硅粉，水分被就地滞留在微硅粉表面而无法迁移，因此掺杂微硅粉的混凝土在骨料和钢筋下面没有泌水聚集，其界面强度显著提高。然而，在配置掺杂微硅粉的混凝土时，需要微调水胶比，还应加大高效减水剂的添加，在保证混凝土适当的粘度和流动性前提下，提高混凝土的强度。
4 结语
综上所述，微硅粉是一种极具工业应用前景的硅产业副产物，由于其具有颗粒尺寸小、比表面积大、活性高、相容性好、机械稳定性好等优点，已经在水泥或混凝土等领域广泛应用。在普通混凝土中掺加适量微硅粉，不仅减少了水泥用量，同时提高了混凝土的物理化学综合性能，具有明显的社会效益和经济效益。
目前工业微硅粉的质量远没有达到实际中的应用，并且工业硅及硅铁合金行业产出副产品微硅粉的过剩和滞销问题迟迟不能解决，在大多工业硅及硅铁合金厂，微硅粉漫天飞舞、堆积如山的现象仍然存在。针对这一现象，今后的工作可以从以下几个方面开展：
（1）调整观念。微硅粉作为副产品是今后工业硅及硅铁企业发展的重要方向，决不能认为是废弃物，而应当认为是产业，且是具有更高价值的盈利产品。
（2）研究开发先进的除尘设备，提高微硅粉的质量。现行微硅粉使用前，大多需要经过酸浸、碱浸、焙烧等复杂的前处理，既增加了使用成本，在前处理的过程中又给环境造成了新的负担。因此，对微硅粉的捕集，重点不但要在回收率上，更应该提高微硅粉的质量，使之在今后应用过程中无需经过复杂的前处理就可以直接应用。
（3）微硅粉捕集装置的设计，应该朝着简单化、自动化、低能耗、低污染、高效率的方向发展。
（4）关于工业微硅粉的运输问题，应增大微硅粉的密度，降低运输成本，同时也要做到密封措施，避免运输过程中微硅粉粉尘对环境造成的污染。
（5）就地取材，因地而异。在硅及硅合金企业，就地安装配置处理微硅粉系统，比如说在工业硅厂引进将微硅粉压制成板材的工艺技术，这样不但可以解决了微硅粉副产品产量大、难处理的问题，而且省去了运输微硅粉途中的费用。
（6） 拓展工业微硅粉的应用范围，实现工业微硅粉变废为宝、产生经济效益的目的。目前对微硅粉的应用主要集中在添加剂、掺和剂、填充剂等物理方面，所以在继续开发微硅粉的物理应用外，更要注重微硅粉在化学方面的应用。
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