硅微粉的生产工艺、质量评定及应用范围
发布日期： 2020-09-18 08:30:16 阅读量（380） 作者：硅微粉是冶炼硅铁和金属硅时被烟气带出炉外的无晶形细颗粒，其主要成分是SiO2，具有优越的火山灰性能。随着国家环保法的逐步落实和人们环保意识的提高以及硅微粉应用领域的日益扩大，硅系铁合金生产厂家相继新建或配套改造了烟气净化系统，即硅微粉生产系统。回收硅微粉，尽可能使废物资源化和无害化，减少工业生产对人类和环境的影响，既有经济效益，又有社会和环境效益。
1前言
国内现有的硅铁生产电炉，大部分没有硅微粉回收设施，污染严重。据不完全统计，5MVA以下的硅铁电炉基本没有硅微粉回收设施；5~9MVA的硅铁电炉，只有20%左右具有硅微粉回收设施，9MVA以上的大中型硅铁电炉，也仅有40%左右具有硅微粉回收设施。而在现有的硅微粉回收设施中，技术过关、自动化程度高、效果好的为数不多。就笔者所知，有些硅铁生产企业还在选择被实践证明不适宜硅铁电炉烟气净化的除尘设施。作为我国硅铁电炉烟气净化使用袋式除尘器的尝试者和采用表面过滤技术的受益者腾达西北铁合金公司，现就硅微粉产品生产系统应用做一介绍，供参考。
2硅微粉的生产
2.1硅微粉回收及加密工艺
电炉冶炼时产生的含尘烟气由矮烟罩通过风管与出铁口烟气一起引至空气冷却器。冷却器将烟气温度冷却后进入旋风除尘器将烟气中的大颗粒粉尘和碳粒除掉，然后进入布袋除尘器过滤。过滤后的烟气由烟囱或位于除尘器顶部的排气室排放。
国内回收硅微粉的除尘器大多采用布袋除尘器，既有正压形式，也有负压形式；既有反吹风内滤式，也有脉冲喷吹外滤式；既有使用覆膜玻璃纤维滤料，也有使用氟美斯、玻璃纤维、729滤料等。
硅微粉加密是一种凝聚工艺，发生在料仓中，使用来自鼓风机的空气作为能源。硅微粉的容重可控制在0.2~0.6t/m3。影响整个加密过程的因素较多，如硅微粉的水分、流动性、原始容重、操作等。
2.2硅微粉回收及加密工艺
目前硅微粉生产分为5个系统：C-1系统、C-2系统、C-3系统、Q-1系统、Q-2系统。
C-1系统处理二冶炼厂4×12.5MVA硅铁电炉的烟气，分两个子系统由放散烟囱引出，经空冷器、火花捕集器、引风机送至C-1袋室除尘器，净化后的烟气从除尘器顶部排放。
C-2系统处理三冶炼厂2×25MVA硅铁电炉的烟气，分两个子系统由放散烟囱引出，经空冷器、火花捕集器，二个子系统分别进入C-2袋室除尘器，利用引风机抽风，由烟囱排放。
C-3系统处理一冶炼厂7×5MVA电炉的烟气，分两个子系统由放散烟囱引出，经空冷器、火花捕集器、引风机送至C-3袋室除尘器，净化后的烟气从除尘器顶部排放。
Q-1系统对C-1系统、C-2系统收集的硅微粉进入加密、机械化包装。
Q-2系统对C-3系统收集的硅微粉进行加密、机械化包装。
C-1、C-2系统袋室除尘器均安装Gore-TEX薄膜滤袋，C-3系统袋室除尘器安装国产729滤袋。就滤料来说，该公司使用玻璃纤维与覆膜玻璃纤维滤料的技术经济对比如表1所示。
由表1可见，硅铁电炉采用覆膜玻璃纤维滤料后，除尘器技术经济指标远优于普通玻璃纤维滤料。
2.3国内硅微粉生产情况
据不完全统计，目前国内的硅微粉产量已达10万t左右，预计2年后将达到16万t左右。国内主要硅微粉生产企业的情况如表2。
表2主要硅微粉生产企业情况表
2.4硅微粉产量与硅铁产量的关系
正常情况下，5MVA矮烟罩敞口电炉、12.5MVA高烟罩敞口电炉、25MVA矮烟半封闭电炉硅微粉回收量变化如图1所示。考虑布袋除尘器前旋风除尘器效率为2%~3%，布袋除尘器的效率为99.9%，炉型及炉前排烟等实际情况，则5MVA硅铁电炉的平均硅微粉产量为150kg/t硅铁，12.5MVA硅铁电炉的平均硅微粉产量为180kg/t硅铁，25MVA硅铁电炉的平均硅微粉产量为330kg/t硅铁。
3硅微粉的质量
硅微粉的质量主要以SiO2含量的高低来判断。SiO2含量低于88%，几乎没有市场。SiO2含量为88%~92%，主要用于混凝土，而SiO2含量大于92%，主要用于耐火材料及其它行业。
冶炼金属硅和不同牌号的硅铁，回收的硅微粉质量有差异；冶炼同牌号硅铁，随电炉容量的增大，硅微粉的质量相应提高。
据报道，硅微粉产品中SiO2含量高而碱金属、碱土类金属及SO3含量低的硅微粉具有良好的流动性且对浇注料的硬化时间不产生极端影响，因而在耐火材料行业易被采用。
3.1硅微粉的密度
硅微粉是冶炼硅铁或金属硅的副产品，虽然用途广泛，但仍是一种低价值的初级原材料，未经加密处理的硅微粉，其密度为150〜200kg/m3，称为原灰。由于原灰密度小，给产品的包装、运输等带来一系列的问题，生产企业考虑利润，用户则要根据需要提出要求。因此硅微粉的加密包装已被许多硅微粉企业采用。根据国内的具体情况，生产企业进行硅微粉加密的主要目的：
(1)降低硅微粉的包装成本；(2)降低硅微粉的运输成本；(3)提高硅微粉的市场占有率；(4)满足硅微粉用户的各种需求，特别是对流动性的要求；(5)改善硅微粉生产环境。
该公司根据用户的要求，产品密度可在300~600kg/m3范围内任意选择，目前主要生产密度大于500kg/m3和300~350kg/m3的产品。
3.2硅微粉的化学组成
由于多种因素的影响，不同硅微粉企业生产的硅微粉产品化学组成相差较大，表3列出了几家硅微粉产品的化学组成。
3.3硅微粉产品质量
该公司C12产品为从12.5MVA和25MVA硅铁电炉回收的硅微粉，C3产品为从5MVA硅铁电炉回收的硅微粉，今年硅微粉产品SiO2含量变化见图2。
由图2可见，该公司硅微粉产品质量比较稳定。
3.4影响硅微粉产品质量的因素
(1)硅铁生产的原料冶炼操作；(2)硅微粉回收系统的配置；(3)硅微粉回收系统的运行管理；(4)硅微粉包装系统的配置。
4硅微粉的应用
4.1建筑业
(1)可作水泥掺合料，以降低水灰比，提高和易性；(2)用于钢筋混凝土，可以大大提高混凝土的密实性，增强抗渗漏性，如用于水电大项、大小型水池等；(3)作各种建筑砂浆的填充料。
4.2耐火材料工业
制取高级耐火材料的添加剂。
4.3化学工业
高质量的硅微粉可作为惰性填充材料应用于各种化合物中，以代替滑石和高岭土等硅酸盐材料。
4.4石油领域
石油钻井固井。
4.5科研及冶金领域
5结束语
5.1硅铁生产企业要选择国内较为成熟的适宜硅铁电炉烟气特点，技术经济指标较好的除尘器类型，避免走弯路。
5.2对国家环保政策，硅铁生产企业应高度重视，强化环保建设，改善劳动环境，加强综合利用，还世界一片蓝天，使硅铁行业能够在保护生态环境的前提下得到可持续发展。
5.3观念上应重视，硅铁电炉烟气中的烟尘，是一种利用价值较高的产品，回收后不论加密与否，在许多行业都被广泛应用，具有较好的经济效益。
5.4在建设硅铁电炉烟气净化系统时，既要考虑建设投资，也要考虑运行维护费用，不要盲目追求建设投资的节省，否则日后的运行费用会激增。
5.5硅铁电炉已配套烟气净化系统，但运行状况不佳或硅微粉质量不稳定的设施，应进行改造，使之能够发挥应有的作用。
5.6随着硅铁和金属硅产量的高速增长以及硅微粉回收系统的陆续建设和投产，寻求硅微粉新的应用领域已迫在眉睫。
5.7铁合金协会等部门应对硅微粉产品加以关注，在标准制定、推广应用等方面给生产企业提供支持。
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