二氧化硅微粉是一種呈球形結構的不定型微粉體，具有較大的比表面積和較高的化學(xué)活性，被廣泛地應用在耐火材料和陶瓷行業(yè)中。

1、二氧化硅微粉的性質(zhì)

二氧化硅微粉也稱(chēng)硅灰， 通常是冶煉金屬硅或硅鐵合金的副產(chǎn)物。在生產(chǎn)多晶硅及硅鐵的過(guò)程中，一部分SiO2被還原為SiO氣體，SiO氣體排出爐外，遇到氧氣又重新被氧化生成二氧化硅微粉。所以， 它實(shí)際是氣相沉淀法生產(chǎn)的一種氧化硅。

二氧化硅微粉的形貌呈標準圓球形，平均粒徑大小在0.15um左右，比表面積在15-30m2/g之間，具有較高的化學(xué)活性。二氧化硅微粉不可燃，對人體的危害性較小。

二氧化硅微粉中的SiO2的含量在87-98%之間，其化學(xué)活性與SiO2的含量有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，SiO2的含量越高，其表面積越大， 活性也就越高。通常冶煉硅鐵合金所得到的二氧化硅微粉中SiO 2含量比金屬硅所得到的二氧化硅微粉要低。而且，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的二氧化硅微粉一般具有較大的化學(xué)成分組成差異，導致其化學(xué)性質(zhì)也有較大的差異。例如，與生產(chǎn)金屬硅而收集到的二氧化硅微粉相比，通過(guò)用鋯英石生產(chǎn)脫硅鋯時(shí)收集到的二氧化硅微粉的平均粒徑相對較小，其包含雜質(zhì)的堿性氧化物含量較低，導致其在水溶液中的pH值相對較低，在澆注料內部能夠降低澆注料的粘度，使澆注料的流動(dòng)性得以提高并延長(cháng)澆注料使用壽命，因而在不定形耐火澆注料中的用量相對較大。

2、二氧化硅微粉對鋁酸鈣水泥水化的影響

在大多數情況下，二氧化硅微粉是與水泥等結合劑共同使用的。二氧化硅微粉有較高的表面積，能夠為鋁酸鈣水泥的水化產(chǎn)物提供較多的成核位點(diǎn)，有利于水化產(chǎn)物的結晶，提高澆注料顆粒間的膠結作用，從而提高澆注料的強度。二氧化硅微粉能夠改變鋁酸鈣水泥的水化產(chǎn)物組成。有研究表明，在鋁酸鈣水泥結合的黏土熟料澆注料中加入二氧化硅微粉在40℃下養護能夠影響鋁酸鈣水泥的水化產(chǎn)物的產(chǎn)生及其轉化。純的鋁酸鈣水泥水化24h，其水化產(chǎn)物β-C2AH8和α-C2AH8的產(chǎn)生量隨養護時(shí)間的延長(cháng)而增多，但24h后a-C2AH8的產(chǎn)生量逐漸減少。在鋁酸鈣水泥中摻加二氧化硅微粉后，α-C2AH8與B-C2AH8的產(chǎn)生量在養護24h后就能夠達到最大量。24h以后，α-C2AH8與B-C2AH8轉化為鈣黃長(cháng)石水化物C2ASH 8。二氧化硅微粉在工業(yè)生產(chǎn)中是由氣相沉淀法收集到的， 在其內部會(huì )包含多種堿金屬雜質(zhì)元素， 使其在水溶液中呈現出不同的化學(xué)性質(zhì)， 比如zeta電位和pH值。有研究表面， 在水溶液中呈現不同pH值的二氧化硅微粉對鋁酸鈣水泥(CAC) 的水化過(guò)程有較大的影響[39] 。隨著(zhù)pH值(2.77、6.91和7.66) 的增加， 二氧化硅微粉能夠提高鋁酸鈣水泥的水化速率，并且促進(jìn)水化產(chǎn)物的生成。這可能是因為二氧化硅微粉的pH值越高在水溶液中能使水電離出較多的OH-，加快水泥水化中的“羥基化”過(guò)程，進(jìn)而加快鋁酸鈣水泥水化反應，促使水泥的水化產(chǎn)物生成；當二氧化硅微粉的pH值足夠低時(shí)，會(huì )使水溶液解離出較多的H+，部分會(huì )中和OH-而阻礙鋁酸鈣水泥的“羥基化”過(guò)程，從而延緩了水泥的水化速率。

3、二氧化硅微粉在不定形耐火材料中的應用

二氧化硅微粉是澆注料中比較常用的微粉。二氧化硅微粉粒度較小，能夠填充澆注料中顆粒之間的孔隙，降低澆注料的用水量；二氧化硅微粉呈標準球形結構，具有“滾珠效應”。其填充在顆粒間時(shí)使顆粒間的相對滑動(dòng)摩擦轉變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減小了顆粒間的摩擦作用，導致澆注料的粘度降低，流動(dòng)性得以提高。

二氧化硅微粉由于其特殊的生產(chǎn)過(guò)程導致其為無(wú)定型晶體結構，在顆粒的表面容易形成斷鍵。由于斷鍵的存在，使二氧化硅微粉在水溶液中很容易吸附水中的OH-而形成Si-OH，并在水溶液中離解成Si-O-和H+。由于其粒度相對較小(微米級)，二氧化硅微粉很容易在水溶液中形成帶有雙電層的膠團結構?；钚暂^高的二氧化硅微粉在水溶液中能夠吸附OH-，在其顆粒表面的形成大量的羥基。在低溫養護時(shí)，二氧化硅微粉能夠發(fā)生脫水反應使顆粒之間形成-Si-O-Si-鍵結合，從而提高了澆注料脫模強度。二氧化硅微粉在高溫下能夠成為液相，降低顆粒之間傳質(zhì)的粘度，從而增強傳質(zhì)速率，促進(jìn)顆粒之間的燒結。因此，摻加二氧化硅微粉的澆注料在800℃下能促進(jìn)澆注料內基質(zhì)間的燒結，增強了顆粒間交錯互鎖的結合能力，使得澆注料的中溫強度得以提高。