硅微粉的提純實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、作為鋼鐵冶煉的一種重要原料,鐵合金生產(chǎn)在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的帶動(dòng)下取得了迅速的發(fā)展。與此同時(shí),鐵合金生產(chǎn)帶來的環(huán)境問題亦相當(dāng)突出:生產(chǎn)過程中,廠區(qū)的上空散發(fā)大量煙塵,產(chǎn)生大量固體廢棄物(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；純度超過88％的硅微粉是一種重要的無機(jī)非金屬材料。目前運(yùn)行的硅鐵爐除塵系統(tǒng),粉塵回收大多數(shù)沒有達(dá)

2、到市場要求(SiO2含量≥88％),故對(duì)硅微粉進(jìn)行純化回收利用,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)冶金行業(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。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論有:
　　 (1)對(duì)硅微粉樣品進(jìn)行傅里葉紅外、X射線衍射(XRD)及Zeta,電位表征,表征結(jié)果表明硅微粉中SiO2主要以非晶態(tài)形式存在,另外含有一些硅酸

3、鹽礦物及部分金屬氧化物如MgO、K2O等；無定形SiO2由于Si-O鍵的斷裂,使得無定形SiO2在弱酸性溶液中表面荷負(fù)電,不與陰離子絮凝劑(油酸鈉、淀粉)產(chǎn)生吸附。
　　 (2)針對(duì)硅微粉中SiO2含量較高且含F(xiàn)e、A1等雜質(zhì)的特點(diǎn),研究提出了一種用無水K2CO3和KOH作熔融劑,鉬酸銨作顯色劑的分光光度法測(cè)定硅微粉中二氧化硅含量的新方法。
　　 (3)通過硅微粉的分散實(shí)驗(yàn)研究,得出聚乙烯吡咯烷酮對(duì)硅微粉懸濁液的分散及純

4、化效果優(yōu)于六偏磷酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉。綜合考慮分散及純化效果,選擇分散劑為聚乙烯吡咯烷酮,投加量為80/t硅微粉,此時(shí),產(chǎn)率可達(dá)35.53％;
　　 (4)通過油酸鈉、淀粉對(duì)硅微粉的選擇性絮凝實(shí)驗(yàn)研究,得出油酸鈉對(duì)硅微粉的純化效果優(yōu)于淀粉,當(dāng)?shù)V漿濃度為10g/L,油酸鈉投加量為1824g/t硅微粉,體系pH5.3,沉降時(shí)間50min時(shí),可得最佳純化效果,此時(shí)產(chǎn)品中SiO2含量可達(dá)90.90％；且絮凝液可循環(huán)用于硅微粉的純化。同

5、時(shí)本文采用透射電鏡(TEM)、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)果表明硅微粉平均粒徑由102.87nm減小到77.58nm；比表面積由處理前的12.53m2/g增大到處理后16.46m2/g；硅微粉的平均粒徑略有減小,整體形貌未改變。
　　 (5)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廢料通過加料機(jī)投加至制漿池中,將其與水(包括下一單元的回流液)按比例配制成10

6、g/t,的泥漿,攪拌,除去小部分大顆粒沉渣,將泥漿迅速轉(zhuǎn)移至分散池,調(diào)節(jié)泥漿的pH值到5.3左右,然后向該池中加入聚乙烯吡咯烷酮(80g/t硅微粉),并按1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min,按1824g/t硅微粉的比例向池中加入油酸鈉,攪拌反應(yīng)10min,然后靜置沉降50min,取上懸液進(jìn)入脫水單元,繼續(xù)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硅微粉。
　　 (6)效益分析:按照每天處理20