中国粉体网讯 微硅粉又称作硅灰或者凝聚硅灰,是生产硅铁合金和工业硅的副产物,主要成分为SiO2。其生成的过程是在矿热电炉内产生挥发性很强的Si和SiO气体,排出后遇空气迅速氧化,逐渐冷凝沉淀而成,最后经过收尘装置收集得到,形成过程如图:
国产微硅粉中SiO2的含量普遍低于90%,应用范围有限,若对工业微硅粉加以提纯和处理,提高SiO2的含量,能够有效的促进微硅粉在陶瓷、橡胶、日用化工材料和电子电工行业的应用。
微硅粉的提纯
近几年来,国内外对微硅粉的提纯工艺方面进行了大量的研究,目前主要的提纯方法主要有简单的物理提纯方法以及现在主要研究的化学提纯方法,包括絮凝法提纯、煅烧法除碳、水流分级的提纯研究、湿法提纯以及酸法提纯等。
1、絮凝法提纯
絮凝法提纯SiO2的原理主要是利用微硅粉原料中各组分润湿表面以及亲水性的不同,加入特定的絮凝剂,使絮凝剂吸附在杂质组分上从而达到杂质与二氧化硅分离的目的。主要流程如下:
絮凝法作为提纯微硅粉的一种新的研究思路,对于设备的要求相对较低并且对于酸的用量也较少。但是絮凝法提纯微硅粉的提纯效果一般,副产物较多,对环境影响较大。絮凝法作为提纯微硅粉一种新的研究方向还有待发展。
2、浮选法提纯
根据矿物颗粒表面理化性质的不同来分离有用矿物质与杂质的方法称为浮选法,颗粒物自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。经过工艺处理后的矿物颗粒能与气泡和浮选剂亲合而被浮于浮选设备的矿液表面,从而实现杂质分离。
3、水流分级技术提纯
水流分级技术提纯的主要原理是将微硅粉粉体加入水流分级的溢流设备中,开启水阀和搅拌,待水位超出溢流槽顶端时,会溢出到下一级水流分级设备中,颗粒经过多次溢流后,会按照颗粒直径由大到小依次沉积在水槽中,实现不同粒径颗粒分离。水流分级是根据颗粒在水中的沉降速度不同,从而达到不同粒径杂质分离的效果,整个沉降过程符合stokes定律。
水流分级提纯微硅粉具有低能耗,不破坏粉体的原始形貌等优点,并且这种方法相比于焙烧除碳能耗小,是一种绿色、环保废物再回收的方法。
4、煅烧法提纯
煅烧法在工业生产中应用非常普遍,是一种对生产设备要求较低,生产成本相对低廉的工艺方法。主要通过煅烧使微硅粉中的碳、硫等杂质以气体的形式排除。
煅烧法对于微硅粉的除碳效果尤为显著,但是煅烧法主要针对微硅粉中游离碳杂质,对于其他氧化物去除效果不明显,并且对煅烧环境、煅烧温度以及相应的工艺设备要求较高,增加了生产成本。
5、酸法提纯
到目前为止对微硅粉提纯的研究主要集中在酸法提纯,酸法提纯微硅粉主要是采用酸洗、酸浸以及微波酸浸等实验操作除去样品中各种金属氧化物等杂质,从而提高微硅粉中SiO2的含量。主要工艺流程如下图所示:
近来,国内外对酸法提纯微硅粉的研究较多,应用也最为广泛。酸法提纯微硅粉效果较为显著,能够有效的除去样品中的金属氧化物,能极大提高微硅粉中SiO2的含量。但由于酸法提纯对酸液用量较多,对环境污染较大,此外酸浸提纯对工艺设备的耐酸性、耐腐蚀性要求较高,对设备的维护费用较高从而间接的增加了生产成本,降低了经济效益。
6、湿法提纯
湿法提纯微硅粉的主要的工艺流程是将微硅粉调制成浆液然后用酸液调整pH进行表面改性以减少微硅粉的团聚现象达到理想的提纯效果。
湿法提纯相对于酸法来说对酸液的使用量较少,生产设备以及操作方法比较简单。但正是由于酸的用量较少,导致各种金属氧化物杂质的去除不彻底,相比较于酸法来说提纯效果有所不如。
参考来源:
王晓峰等.硅微粉的提纯和回收利用
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