硅微粉純化試驗(yàn)研究.pdf

1、作為鋼鐵冶煉的一種重要原料，鐵合金在近幾年國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的帶動(dòng)下取得了迅速的發(fā)展。但其帶來的環(huán)境問題亦相當(dāng)突出：廠區(qū)的上空散發(fā)大量煙塵，廠房周圍堆積大量固體廢棄物(硅微粉)，對(duì)大氣和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。 硅微粉是硅鐵或金屬硅冶煉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。二氧化硅含量 (純度)較低的硅微粉是一種固體廢棄物，污染環(huán)境，而純度超過88％的硅微粉是一種重要的無機(jī)非金屬納米材料。目前運(yùn)行的硅鐵爐除塵系統(tǒng)中，大多數(shù)沒有達(dá)到市場(chǎng)要求(SiO<,

2、2>含量≥88％)的粉塵回收，因此，對(duì)硅微粉進(jìn)行純化回收研究，探求經(jīng)濟(jì)、合理、高效的純化方法，從而提高其利用價(jià)值，對(duì)于實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的清潔生產(chǎn)，提高企業(yè)污染治理與環(huán)境保護(hù)的積極性，綜合回收和利用廢棄物資源，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用。 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論有： (1)對(duì)硅微粉進(jìn)行了純化實(shí)驗(yàn)研究，提出酸純化路線和最佳條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鹽酸純化的效果明顯優(yōu)于硫酸和硝酸。對(duì)鹽酸法提純硅微粉進(jìn)行了正交試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明

3、∶鹽酸濃度、固液比、反應(yīng)時(shí)間對(duì)純化效果影響顯著；硅微粉與20％鹽酸溶液按照固液比3 g∶200 ml在轉(zhuǎn)速200 r/min的情況下反應(yīng)3h硅微粉純度可達(dá)到92.79％。同時(shí)本文采用衍射儀、掃描電鏡(SEM)、比表面積儀等對(duì)純化前后硅微粉的特性進(jìn)行了表征，結(jié)果表明純化后的硅微粉平均粒徑由 0.0994μm減小到0.0950μm，比表面積由18.24 m<'2>/g增大到23.81m<'2>/g，顆粒形態(tài)純化前后未發(fā)生變化。 (2

4、)對(duì)硅鐵爐生產(chǎn)所得硅微粉進(jìn)行表征，包括成份分析、粒徑分布、形貌分析等。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)分析得出硅微粉主要化學(xué)成份如下：SiO<,2>、Al<,2>O<,3>、Fe<,2>O<,3>、CaO、MgO、C、K<,2>O、Na<,2>O等。其中SiO<,2>含量約為80％左右。采用“X射線小角散射法”對(duì)其粒徑進(jìn)行分析，得出其顆粒平均粒徑為0.1μm。通過掃描電鏡(SEM)觀察，發(fā)現(xiàn)其顆粒形態(tài)為圓球型。

5、 (3)提出硅微粉回收的工藝路線，如下： 將礦熱電爐中收集的硅微粉通過加料機(jī)投加至預(yù)處理池中，與反應(yīng)回用的鹽酸在攪拌器的作用下進(jìn)行預(yù)處理，靜置沉淀后排除上清液，剩余部分通過耐酸泵提升到反應(yīng)釜中。在反應(yīng)釜中，按照3 g∶100 ml的配比加入鹽酸，調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速為 100 r/min，充分接觸反應(yīng)1 h后通過耐酸泵將反應(yīng)釜底部的硅微粉沉淀轉(zhuǎn)移至沉淀池中。上清液中的鹽酸繼續(xù)回用，補(bǔ)充少量新濃鹽酸保持反應(yīng)釜中鹽酸的濃度為20％，繼續(xù)

6、進(jìn)行下一批硅微粉的純化處理。純化后的硅微粉進(jìn)行干燥、研磨后即可獲得純度較高的成品硅微粉。 (4)對(duì)硅微粉酸法回收中試進(jìn)行簡(jiǎn)要的投入產(chǎn)出分析，得出結(jié)論：按照每天處理20噸硅微粉計(jì)算，酸法處理硅微粉每噸可獲利200元，投資回收期約為1.44 年。 (5)為了更好地進(jìn)行硅微粉的實(shí)驗(yàn)研究，本論文建立了采用無水偏硼酸鋰熔樣，電感耦合等離子體—原子發(fā)射光譜(ICP-AES)測(cè)定硅微粉中硅含量的方法。其最佳熔樣條件為：將無水偏硼酸鋰與