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活性，被廣泛地應用在耐火材料和陶瓷行業中。
1、二氧化硅微粉的性質
二氧化硅微粉也稱硅灰，通常是冶煉金屬硅或硅鐵合金的副產物。在生產多晶硅及硅鐵的過程中，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，它實際是氣相沉淀法生產的一種氧化硅。
二氧化硅微粉的形貌呈標準圓球形，平均粒徑大小在0.15μm左右，比表面積在15-30m2/g之間，具有較高的化學活性。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，其化學活性與SiO2的含量有關。一般來說，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SiO2含量比金屬硅所得到的二氧化硅微粉要低。而且，不同廠家生產的二氧化硅微粉一般具有較大的化學成分組成差異，導致其化學性質也有較大的差異。例如，與生產金屬硅而收集到的二氧化硅微粉相比，通過用鋯英石生產脫硅鋯時收集到的二氧化硅微粉的平均粒徑相對較小，其包含雜質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，使澆注料的流動性得以提高并延長澆注料使用壽命，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物提供較多的成核位點，有利于水化產物的結晶，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物的產生及其轉化。純的鋁酸鈣水泥水化24h，其水化產物β-C2AH8和α-C2AH8的產生量隨養護時間的延長而增多，但24h后α-C2AH8的產生量逐漸減少。在鋁酸鈣水泥中摻加二氧化硅微粉后，α-C2AH8與β-C2AH8的產生量在養護24h后就能夠達到最大量。24h以后，α-C2AH8與β-C2AH8轉化為鈣黃長石水化物C2ASH8。二氧化硅微粉在工業生產中是由氣相沉淀法收集到的，在其內部會包含多種堿金屬雜質元素，使其在水溶液中呈現出不同的化學性質，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)的水化過程有較大的影響。
隨著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，并且促進水化產物的生成。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”過程，進而加快鋁酸鈣水泥水化反應，促使水泥的水化產物生成;當二氧化硅微粉的pH值足夠低時，會使水溶液解離出較多的H+，部分會中和OH-而阻礙鋁酸鈣水泥的“羥基化”過程，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”。其填充在顆粒間時使顆粒間的相對滑動摩擦轉變為滾動摩擦，從而減小了顆粒間的摩擦作用，導致澆注料的粘度降低，流動性得以提高。
二氧化硅微粉由于其特殊的生產過程導致其為無定型晶體結構，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。活性較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，二氧化硅微粉能夠發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，降低顆粒之間傳質的粘度，從而增強傳質速率，促進顆粒之間的燒結。因此，摻加二氧化硅微粉的澆注料在800℃下能促進澆注料內基質間的燒結，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。
