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、導熱系數高、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度高等優良的性能，被用于化工、電子、集成電路（IC）、電器、塑料、涂料、高級油漆、橡膠、國防工業等領域。

傳統的(de)(de)鋁(lv)酸(suan)鹽水泥結合(he)耐(nai)火(huo)襯料(liao)澆注(zhu)料(liao)中，水泥用量(liang)—般為(wei)12%?30%，用水量(liang)9%?13%。用水量(liang)高(gao)(gao)(gao)，澆注(zhu)料(liao)的(de)(de)氣(qi)孔多，強度(du)(du)低；水泥用量(liang)多，雖可獲得足(zu)夠(gou)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)常(chang)溫強度(du)(du)，但(dan)由于鋁(lv)酸(suan)鈣的(de)(de)晶型轉變而(er)使其中溫強度(du)(du)降低，同時水泥中的(de)(de)CaO與澆注(zhu)料(liao)配料(liao)中的(de)(de)SiO2和Al2O3反(fan)應(ying)，生成低熔點的(de)(de)鈣長石或鈣鋁(lv)黃(huang)長石，導致高(gao)(gao)(gao)溫強度(du)(du)和抗侵蝕能力的(de)(de)下降。

為克服(fu)傳統澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)的(de)(de)上述弊端，人們利(li)用(yong)(yong)微(wei)粉(fen)體(ti)技術開發出(chu)新一(yi)代耐(nai)火澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)——低(di)(di)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)系(xi)列(lie)澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)。包括(kuo)低(di)(di)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)、超低(di)(di)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)和無水(shui)(shui)泥(ni)(ni)澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)。微(wei)粉(fen)體(ti)與高(gao)效外加(jia)劑的(de)(de)配(pei)(pei)合使用(yong)(yong)是低(di)(di)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)系(xi)列(lie)澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)的(de)(de)關鍵技術。在LCC中，使用(yong)(yong)合理的(de)(de)顆粒級配(pei)(pei)，微(wei)粉(fen)體(ti)流動性較好，幾乎(hu)填充主體(ti)顆粒間的(de)(de)全部空隙，因(yin)而可將水(shui)(shui)泥(ni)(ni)用(yong)(yong)量(liang)(liang)降(jiang)低(di)(di)至8%以(yi)下。水(shui)(shui)用(yong)(yong)量(liang)(liang)降(jiang)至5%?7%，并使澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)組織結構致密(mi)、氣(qi)孔率低(di)(di)、強度高(gao)、耐(nai)磨(mo)損、抗侵蝕。圖(tu)1為LCC與傳統澆(jiao)注(zhu)(zhu)料(liao)強度的(de)(de)比(bi)較。

（硅灰）

SiO2微粉體(ti)特別(bie)是硅(gui)灰在(zai)LCC系(xi)列澆注料中的應用為(wei)普遍。硅(gui)灰在(zai)耐火澆注料中的作用機理主要包括以下(xia)幾個方面：

1、填充作用

采(cai)用(yong)(yong)粒(li)度(du)精心分(fen)(fen)級直(zhi)至亞微(wei)粒(li)度(du)的(de)(de)顆粒(li)，耐火澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料中的(de)(de)水(shui)(shui)泥含(han)量可(ke)減(jian)少到大約1%。微(wei)粉體的(de)(de)應用(yong)(yong)基(ji)于這樣一(yi)(yi)種假設，即在(zai)標準粒(li)度(du)分(fen)(fen)布的(de)(de)澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料中，其(qi)密度(du)被在(zai)施工(gong)過(guo)程中充有過(guo)置水(shui)(shui)分(fen)(fen)的(de)(de)顆粒(li)間(jian)(jian)隙所限制，這些間(jian)(jian)隙逐漸由更細的(de)(de)顥粒(li)填充，從而將水(shui)(shui)取代，剩余的(de)(de)微(wei)孔(kong)由水(shui)(shui)化的(de)(de)水(shui)(shui)泥膠體填充。正是基(ji)于這一(yi)(yi)原理，才導(dao)致(zhi)了低用(yong)(yong)水(shui)(shui)量、高密度(du)澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料技術的(de)(de)應用(yong)(yong)。使用(yong)(yong)硅(gui)灰的(de)(de)澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料經(jing)1000℃燒后，澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料中的(de)(de)氣孔(kong)率由大約20%?30%降低至8%?16%，而傳(chuan)統澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料在(zai)中溫階段所經(jing)歷的(de)(de)機械強度(du)的(de)(de)下降則轉變為穩(wen)步上(shang)升。圖2為板狀(zhuang)氧化鋁(lv)澆(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料1000℃×24h燒后體積密度(du)隨硅(gui)灰加(jia)入量的(de)(de)變化，可(ke)見硅(gui)灰的(de)(de)用(yong)(yong)里一(yi)(yi)般為5%?7%，

澆(jiao)注料(liao)體(ti)積密度隨(sui)硅灰加入量的變(bian)化

2、改善澆(jiao)注料的(de)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(de)加水量隨微粉體加入量的(de)變化(hua)關系

3、形成(cheng)Si-O-Si鍵結合(he)的網(wang)狀鏈(lian)結構

形(xing)(xing)成(cheng)牢(lao)固(gu)的(de)Si-O-Si鍵結合(he)(he)(he)的(de)網(wang)狀鏈(lian)結構，使澆注(zhu)料(liao)具(ju)有(you)良好的(de)常溫與中溫強(qiang)度(du)。從SiO2微粉體的(de)水(shui)化(hua)增重率(lv)曲線可見(圖4)，硅灰的(de)水(shui)化(hua)增重率(lv)遠(yuan)較晶態(tai)SiO2微粉體高(gao)，紅外光譜(pu)分析證實，硅灰水(shui)化(hua)后表面形(xing)(xing)成(cheng)了類(lei)似于硅膠結構的(de)Si-OH鍵。在40℃左右，Si-OH鍵開始脫水(shui)聚(ju)合(he)(he)(he)成(cheng)由Si-O-Si鍵結合(he)(he)(he)牢(lao)固(gu)的(de)微粉長鏈(lian)：，80℃時這種(zhong)聚(ju)合(he)(he)(he)作(zuo)用劇(ju)烈并超于完(wan)成(cheng)。這種(zhong)長鏈(lian)形(xing)(xing)成(cheng)網(wang)絡(luo)結構，并一(yi)直(zhi)保持(chi)到250℃也無變化(hua)。而(er)晶態(tai)SiO2微粉體則(ze)無這種(zhong)網(wang)絡(luo)形(xing)(xing)成(cheng)。這種(zhong)網(wang)絡(luo)結構是含(han)硅灰的(de)澆注(zhu)料(liao)和制(zhi)品具(ju)有(you)很高(gao)冷(leng)態(tai)強(qiang)度(du)的(de)原因。

SiO2微粉體的水化增重率

不僅如此，含硅(gui)(gui)灰(hui)(hui)的澆(jiao)注料或制品(pin)也具有(you)很高的中溫燒后強度，其(qi)機理(li)仍然是硅(gui)(gui)灰(hui)(hui)所形成的Si-O-Si網狀鏈，它能一直保持到1200℃以上。根據澆(jiao)注料中基質(zhi)細粉(fen)的種類(lei)，硅(gui)(gui)灰(hui)(hui)的結合機理(li)可(ke)以分為三類(lei)：

① 含Al2O3的(de)細粉(fen)，如各種Al2O3粉(fen)、礬(fan)土熟料細粉(fen)等，這類細粉(fen)一般無水化(hua)反應(ying)，在低溫(wen)下這些粉(fen)體(ti)(ti)附(fu)在硅(gui)灰所形成的(de)網(wang)狀鏈上(shang)，具有(you)(you)較(jiao)高的(de)低溫(wen)強(qiang)度，而在700℃后(hou)在鏈的(de)范(fan)圍內與(yu)硅(gui)灰反應(ying)形成非化(hua)學計量(liang)化(hua)合(he)物，直(zhi)到(dao)1200℃左右形成較(jiao)大的(de)莫(mo)(mo)來(lai)石晶體(ti)(ti)。由于莫(mo)(mo)來(lai)石的(de)針狀交(jiao)錯晶體(ti)(ti)和原(yuan)網(wang)絡鏈的(de)雙重(zhong)作(zuo)用，使其具有(you)(you)很高的(de)中溫(wen)(約1000℃)燒后(hou)強(qiang)度。

② 硅(gui)(gui)灰(hui)加入后所接觸到(dao)的(de)(de)(de)是(shi)能(neng)(neng)形(xing)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)細(xi)粉(fen)(fen)，如鋁(lv)酸鈣(gai)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)、硅(gui)(gui)酸鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)、β-Al2O3、鎂砂(sha)粉(fen)(fen)等。硅(gui)(gui)灰(hui)加入時，在(zai)低溫下能(neng)(neng)改變原來的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)并與它(ta)們形(xing)成(cheng)新的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)，這些水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)也形(xing)成(cheng)網狀鏈，并且(qie)除(chu)了鋁(lv)酸鈣(gai)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)外，β-Al2O3和鎂砂(sha)粉(fen)(fen)與硅(gui)(gui)灰(hui)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)新水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)鏈都能(neng)(neng)將其(qi)形(xing)態(tai)保持到(dao)1200℃以(yi)上(shang)，從(cong)而保證了它(ta)們具有(you)較高的(de)(de)(de)中溫燒后強度;鋁(lv)酸鈣(gai)水(shui)(shui)(shui)泥(ni)與硅(gui)(gui)灰(hui)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)新水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)鏈可保恃其(qi)基(ji)本形(xing)態(tai)到(dao)1100℃，其(qi)后則(ze)周圍形(xing)成(cheng)環狀晶體，使(shi)耐壓強度比其(qi)它(ta)幾種略低。

③ 硅灰加入后接觸到(dao)(dao)的是既無水化(hua)反應又不與SiO2其它化(hua)學反應的粉(fen)體(ti)，如SiC，ZrSiO4細(xi)粉(fen)等。從(cong)低溫(wen)(wen)開始(shi)直到(dao)(dao)1200℃以上(shang)，這(zhe)些粉(fen)體(ti)都附著在硅灰的網狀(zhuang)鏈上(shang)，這(zhe)種網狀(zhuang)鏈在中溫(wen)(wen)范圍(wei)內不變的形態保(bao)證了其相當高(gao)的中溫(wen)(wen)燒后強度。

4、礦物相的變化

一(yi)定(ding)百分(fen)比(bi)的(de)(de)硅灰與水泥反應，除生(sheng)(sheng)成通常在水泥水化(hua)中所見的(de)(de)CAH相(xiang)和AH相(xiang)外(wai)(wai)，還生(sheng)(sheng)成CASH相(xiang)。CASH相(xiang)具有(you)沸石(shi)的(de)(de)性質，在加(jia)熱過程中轉化(hua)為CAS2并有(you)可(ke)(ke)能轉化(hua)為方石(shi)英(ying)或石(shi)英(ying)。這些水化(hua)產(chan)物的(de)(de)量與硅灰的(de)(de)純度有(you)關(guan)。此外(wai)(wai)，硅灰的(de)(de)加(jia)入可(ke)(ke)使澆注料的(de)(de)孔徑更細(xi)小。

 在耐火材(cai)料工業(ye)中(zhong)應用的(de)(de)(de)主要(yao)微粉(fen)體有SiO2粉(fen)、α-Al2O3粉(fen)、鎂鋁尖(jian)晶石(shi)粉(fen)、莫來(lai)石(shi)粉(fen)、鋯英石(shi)粉(fen)、氧化鋯粉(fen)、SiC粉(fen)、金屬Si粉(fen)和金屬Al粉(fen)等。由于硅(gui)灰(SiO2粉(fen)的(de)(de)(de)一種)的(de)(de)(de)特殊形(xing)態，而且是工業(ye)副產品，受機械設備及成本因素(su)的(de)(de)(de)限制較少。因而在不定形(xing)耐火材(cai)料中(zhong)的(de)(de)(de)用量。