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(jí)油漆、橡膠、國(guó)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(shí)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(zhǎng)石或鈣鋁黃長(zhǎng)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(jí)配，微粉體流動(dòng)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L(zhǎng)CC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(gè)方面：

1、填充作用

采用粒度精心分級(jí)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(huì)明顯減小懸浮液的表觀粘度，從而增加澆注料的流動(dòng)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(dòng)度時(shí)(ASTM試錐法，直徑增加百分比，15秒振動(dòng)后)，微粉體加入量相同時(shí)，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(dòng)值時(shí)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(shí)，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(zhǎng)鏈：，80℃時(shí)這種聚合作用劇烈并超于完成。這種長(zhǎng)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(jì)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(cuò)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(shí)，在低溫下能改變?cè)瓉淼乃锊⑴c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。