Introducción
El humo de sílice refractario es un material en polvo ultrafino con dióxido de silicio amorfo (SiO₂) de alta-pureza como componente principal. Es una materia prima clave en el campo de los materiales refractarios debido a su excelente resistencia a altas-temperaturas y estabilidad química.
Se produce principalmente mediante la recuperación de gases de combustión de hornos eléctricos en la industria metalúrgica-como durante la producción de ferrosilicio y silicio industrial. Después de la eliminación y recolección del polvo, se forman partículas ultrafinas, cuyo tamaño suele oscilar entre 0,1 y 1 μm, con una superficie específica de hasta 15 a 25 m²/g. Presenta una fuerte actividad puzolánica.
Ventaja
1. Excelente resistencia a altas-temperaturas
Con un punto de fusión de hasta 1713 grados, el humo de sílice tiene un rendimiento excepcional en ambientes de alta-temperatura (p. ej., 1000 a 1600 grados). Puede sufrir una reacción secundaria con los productos de hidratación del cemento (Ca(OH)₂) para formar un gel de C-S-H con una baja proporción de calcio-a-silicio. Esto da como resultado una estructura más densa con una resistencia mejorada a las altas-temperaturas, lo que mejora significativamente la resistencia al choque térmico y la temperatura de ablandamiento de la carga del material refractario.
También ayuda a reducir la temperatura de sinterización de materiales refractarios, promueve la sinterización a baja-temperatura y minimiza la contracción y el agrietamiento a altas temperaturas.
2. Microestructura y efecto de relleno
Las partículas ultrafinas de humo de sílice pueden llenar los espacios entre los agregados refractarios (p. ej., corindón, mullita) y las partículas de cemento, aumentando la densidad de la matriz entre un 10% y un 20% y reduciendo la porosidad general del material. Esto mejora la resistencia a la erosión de la escoria (por ejemplo, de escoria de acero o de horno).
También mejora la fluidez de los moldes, reduce la demanda de agua, previene la formación de poros causada por la evaporación del agua y aumenta la compacidad estructural.
3. Estabilidad química y reactividad
Debido a su alta pureza (contenido de SiO₂ típicamente mayor o igual al 92 %, con bajos niveles de impurezas como Fe₂O₃ y Al₂O₃), el humo de sílice exhibe una excelente resistencia a la erosión química en ambientes de escoria tanto ácidos como alcalinos.
Su fuerte actividad puzolánica acelera el proceso de endurecimiento y mejora la resistencia temprana-especialmente útil en moldes con bajo contenido de cemento (LCC), ultra-cemento (ULCC) y sin cemento (NCC). Ayuda a reducir el contenido de cemento, reduciendo así el contenido de CaO a altas temperaturas y mejorando la resistencia a la escoria.
4. Equilibrio entre trabajabilidad y rendimiento
El humo de sílice ofrece un tiempo de fraguado ajustable y es compatible con varios aditivos (p. ej., aceleradores, retardadores), lo que lo hace adecuado para diferentes técnicas de construcción como fundición, pulverización y apisonamiento.
Mejora la resistencia a la flexión y a la compresión, extendiendo así la vida útil de los materiales refractarios. Funciona bien en zonas de alta-temperatura, como cubetas de hierro de altos hornos, revestimientos de cazos y revestimientos de hornos de cemento.
Solicitud
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Escenarios de aplicación |
Funciones y productos típicos |
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Industria metalúrgica |
Moldes de cuchara, capas intermedias de trabajo de cuchara, martillos de artesa de alto horno, revestimientos de equipos de pre-tratamiento de hierro, aprovechando su resistencia a la escoria y al choque térmico. |
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Materiales de construcción y hornos |
Ladrillos refractarios para zonas de cocción de hornos de cemento, ladrillos de celosía para cámaras de almacenamiento de calor de hornos de vidrio, revestimientos para hornos cerámicos, resistentes a altas-temperaturas fundidas y erosión por gas. |
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Calcinables refractarios |
Moldeables con poco- o sin-cemento (con agregados como corindón, espinela, etc.) para reparación rápida o fundición monolítica en áreas de alta-temperatura, como paredes de hornos. |
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Productos refractarios especiales |
Compactos refractarios, coroplastos, recubrimientos refractarios para juntas y capas de reparación en equipos de alta-temperatura para mejorar el sellado y la resistencia a la abrasión. |
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Otras áreas de alta-temperatura |
Revestimientos refractarios para incineradores de residuos, capas refractarias para reactores químicos, resistentes a la corrosión y erosión a altas-temperaturas por medios complejos. |
Comparación de diferencias con el humo de sílice ordinario.
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Categoría de indicador |
Humo de sílice refractaria |
Humo de sílice ordinario (para hormigón) |
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Pureza (SiO₂) |
SiO₂ Mayor o igual al 92 % (los productos de alta-calidad pueden alcanzar Mayor o igual al 95 %), impurezas (Fe₂O₃, CaO, etc.) Menor o igual al 1 % |
SiO₂ Mayor o igual al 85%, contenido relativamente mayor de impurezas (como Fe₂O₃, Al₂O₃) |
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Tamaño de partícula y área de superficie específica |
Tamaño de partícula concentrado a 0,1~1μm, superficie específica 20~25 m²/g |
Tamaño de partícula 0,5~2μm, superficie específica 15~20 m²/g |
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Resistencia a altas-temperaturas |
Punto de fusión a 1713 grados, estructura estable a altas temperaturas, fuerte resistencia a la corrosión por escoria |
Resistencia a la temperatura inferior o igual a 300 grados, propenso a agrietarse debido a la transformación del cristal a altas temperaturas |
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Actividad puzolánica |
1000~1600 grados (hornos metalúrgicos, equipos de alta-temperatura) |
Temperatura ambiente ~300 grados (hormigón de construcción, estructuras marinas) |
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Resistencia a la escoria |
Índice de actividad de alta temperatura-mayor o igual al 110 % (reacción secundaria significativa por encima de los 1000 grados) |
Índice de actividad de temperatura ambiente-mayor o igual al 85 % (contribuye principalmente a la resistencia inicial) |
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Aplicaciones típicas |
Índice de actividad de cenizas volcánicas Mayor o igual a 110% (la actividad de alta temperatura es más crítica) |
Centrarse en la actividad temprana (reacción a temperatura ambiente) |
Selección y uso de puntos clave
Control de pureza e impurezas:
Seleccione el contenido de SiO₂ apropiado según la temperatura de funcionamiento y las condiciones de erosión de la escoria (por ejemplo, se recomienda SiO₂ mayor o igual al 95 % para temperaturas superiores a 1400 grados). Evite impurezas como Fe₂O₃ y CaO, que pueden reducir la refractariedad.
Selección de formulario:
El humo de sílice en polvo tiene buenas propiedades de dispersión y es adecuado para aplicaciones de construcción en seco.
Diseño de proporción de mezcla:
La dosis típica en moldes refractarios es del 5% al 10%. Debe combinarse adecuadamente con agregados (p. ej., corindón, mullita) y aglutinantes (p. ej., cemento de aluminato de calcio, sol-gel) para lograr un equilibrio entre fluidez y resistencia.
Construcción y Curado:
Mantenga una temperatura de construcción de 15 a 25 grados y una humedad relativa de 60 a 70 %. Evite aumentos rápidos de temperatura después del fraguado inicial. Mantenga la superficie húmeda durante el período de curado para evitar grietas (consulte las normas de curado para cemento refractario).
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