硅微粉的提纯实验研究

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1、摘要摘要作为钢铁冶炼的一种重要原料，铁合金生产在国内钢铁企业的带动下取得了迅速的发展。与此同时，铁合金生产带来的环境问题亦相当突出：生产过程中，厂区的上空散发大量烟尘，产生大量固体废弃物(硅微粉)，对大气和生态环境造成了严重的影响。硅微粉是硅铁或金属硅冶炼过程中产生的副产品。二氧化硅含量(纯度)较低的硅微粉是一种固体废弃物，污染环境；纯度超过88％的硅微粉是一种重要的无机非金属材料。目前运行的硅铁炉除尘系统，粉尘回收大多数没有达到市场要求(Si02含量≥88％)，故对硅微粉进行纯化回收利用，探求经济、合理、高效的纯化方法，从

2、而提高其利用价值，对于实现冶金行业的清洁生产，提高企业污染治理与环境保护的积极性，综合回收和利用废弃物资源，具有重要的现实意义和指导作用。本论文的主要研究内容及结论有：(1)对硅微粉样品进行傅里叶红外、X射线衍射(XRD)及Zeta电位表征，表征结果表明硅微粉中Si02主要以非晶态形式存在，另外含有一些硅酸盐矿物及部分金属氧化物如MgO、K20等；无定形Si02由于Si．O键的断裂，使得无定形Si02在弱酸性溶液中表面荷负电，不与阴离子絮凝剂(油酸钠、淀粉)产生吸附。(2)针对硅微粉中Si02含量较高且含Fe、Al等杂质的特

3、点，研究提出了一种用无水K2C03和KOH作熔融剂，钼酸铵作显色剂的分光光度法测定硅微粉中二氧化硅含量的新方法。(3)通过硅微粉的分散实验研究，得出聚乙烯吡咯烷酮对硅微粉悬浊液的分散及纯化效果优于六偏磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠。综合考虑分散及纯化效果，选择分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，投加量为80鱿硅微粉，此时，产率可达35．53％：(4)通过油酸钠、淀粉对硅微粉的选择性絮凝实验研究，得出油酸钠对硅微粉的纯化效果优于淀粉，当矿浆浓度为109／L，油酸钠投加量为18249／t硅微粉，体系pH5．3，沉降时间50min时，可得最佳纯化效

4、果，此时产品中Si02含量可达90．90％；且絮凝液可循环用于硅微粉的纯化。同时本文采用透射电镜I摘要(TEM)、扫描电镜(SEM)、比表面积仪等对纯化前后硅微粉的特性进行了表征，结果表明硅微粉平均粒径由102．87nm减小到77．58nm；比表面积由处理前的12．53mE／g增大到处理后16．46In2儋；硅微粉的平均粒径略有减小，整体形貌未改变。(5)提出硅微粉回收的工艺路线，如下：将矿热电炉中收集的硅微粉废料通过加料机投加至制浆池中，将其与水(包括下一单元的回流液)按比例配制成109／L的泥浆，搅拌，除去小部分大颗粒沉

5、渣，将泥浆迅速转移至分散池，调节泥浆的pH值到5．3左右，然后向该池中加入聚乙烯吡咯烷酮(809／t硅微粉)，并按1000r／min的转速搅拌5min，按18249／t硅微粉的比例向池中加入油酸钠，搅拌反应10min，然后静置沉降50min，取上悬液进入脱水单元，继续进行下一批硅微粉的纯化处理。纯化后的硅微粉进行干燥、研磨后即可获得纯度较高的硅微粉。(6)效益分析：按照每天处理20吨硅微粉，产率40％计算，扣除运行成本后日获利约为2920元。关键词：固体废弃物硅微粉纯化选择性絮凝二氧化硅测定IIAbstractAsartim

6、portantrawmaterialinthesteel-makingprocess，ironalloyhasbeengreatlypromotedalongvvitllthedevelopmentofironandsteelindustry．However，ithasalsocausedseriousenvironmentalproblems．Smokeanddustemission，togetherwithahugeamountofsolidwaste(silicafume)pilinguparoundfactories

7、，ithasdetrimentalimpactonairandothereco-systems．Silicafume(SF)istheby—productofsilicon—ironorsiliconproduction．SFwithsilicacontentmorethan88％isanimportantinorganicnon—metallicmaterial；otherwiseit’Sakindofharmfulsolidwaste．MostoftheSFrecoveredbycurrentdustremovingsy

8、stemshasfallenshortofmarketrequirements(silicacontent>_88％)．Therefore，itispracticalandinstructionalforaddingSFvalue，promotingcleanerproduction，as