硅微粉的分類及其提純除雜工藝技術研究

作者：紅星機器 發表于： 2015-04-14 09:08:03

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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在冶煉桂鐵以及金屬硅時，由于煙氣的作用，會有很多的微小顆粒被帶出來，這種細小顆粒就是硅微粉，它的成分是二氧化硅，比火山灰性能好。由于環保法的落實，人們越來越重視環境，并且硅微粉的廣泛應用領域被發現，如今很多的硅系鐵合金生產廠家都改進了煙氣設備，使得硅微粉得以回收并利用。本文就硅微粉的分類及其提純技術進行介紹。

硅微粉分類

硅微粉按級別可分為普通硅微粉、電子級硅微粉、電工級硅微粉、“球形”桂微粉、熔融硅微粉、超細硅微粉六種。

普通硅微粉：普通硅微粉用途廣泛，化工行業，主要用于環氧樹脂澆注料、灌封料、電焊條保護層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料等。

電工級硅微粉：主要用途用于普通電器件絕緣澆注、高壓電器絕緣澆注、APG工藝注射料、環氧灌封料、陶瓷釉料等。

電子級硅微粉：主要用于電子產品，如集成電路、電子元件的塑封料和包裝料等。

熔融硅微粉：熔融石英微粉（WG)所用原料是天然石英經高溫熔煉，冷卻后的非晶態，經多道工藝加工而成的微粉。該產品具有純度商、熱嘭脹系數小、內應力低、高耐濕性、低放射性等優良特性。

超細硅微粉：主要用子涂料、油漆、工程塑料、粘合劑、橡膠、精密鑄造、陶瓷。

“球型”娃微粉：選用高品質石英原礦，SiO2含量99.6%以上，密度2.65，莫氏硬度7，細度在325目至5000目之間，白度在70~94之間，球形硅微粉是一種高強度、高硬度、惰性的球型顆粒，具有合理可控的粒度范圍，外觀為白色粉末狀，具體可以參考紅星機械的微磨粉機球形硅微粉生產工藝流程進行加工。

硅微粉提純技術

硅微粉的雜質主要為炭和鐵的氣化物，主要由硅合金冶煉中的煙氣回收工藝造成。硅微粉的顏色影響因索主要進炭和氧化鐵。目前主要提純方法有：采用鍛燒法、浮選法，電選法等去除雜質炭：采用磁選法、浮選法、酸洗法等除掉釩化鐵雜質。

1、酸洗法

采用酸洗法研究了電爐硅微粉的提純，分別研究了酸的質量分數、攪拌速率、反應時間、固液相反應等因素的影響規律，優化條件為：在20%盆酸溶液(固液比3g/200mL)，轉速300r/min，反應時間3h，所得硅微粉二鉺化硅含量高達92.79%。

低含量硅微粉作為為原料，在20%的酸溶液中于80℃恒溫條件下快速攪拌2h，然后將沉淀物分離、洗凈，再用一定量氫氟酸溶解，分離取上淸液快速攪拌，并且慢慢加入60℃的PEG600氨水溶液中，滴加完成后在恒溫下反應1h再次分離，沉淀物用純酒精溶液多次淸洗，在105℃的恒溫干燥箱內放置10h，干燥后粉末在坩堝中600℃馬弗爐內灼燒2h，冷卻可得到白色納米級的二氧化硅粉末，二氧化硅含量97%，平均粒徑90nm，比表面積210㎡/g。

2、浮選法

浮選法提純Si02粉體，先將硅微粉制備成重百分比為30%的漿狀物，然后加入浮選藥劑I(NaOH、水玻璃），攪拌1?2h后脫泥，再將漿狀物與水配成質量百分分比為30%溶液，再加入浮選藥劑（不同配比的石油磺酸、十二胺），調和成漿狀物，再將此漿狀物用泵打入浮選機進行硅和鐵等雜質的分離，可獲得提純的二氧化硅。結果表明：藥劑用雖、攪拌強度，投拌時間以及物料濃度對降低氧化鐵含量都有一定影響。

3、煅燒法

二氧化桂在800℃下煅燒12h，其中的無定形結構就會轉變為晶體，還有衍射現象產生。由于煅燒時間不長，二氧化硅的礦物相不會破壞。試樣煅燒2h二氧化硅的礦物結構基本不變，殘碳量隨著溫度提升而降低，當煅燒溫度在700*C殘碳量迅速降到0.29%左右，高于此溫度后，雖然有所減少，但減少速率很小。

4、濕法提純

一定量硅微粉樣品加水調和成漿液，用鹽酸溶液調節酸喊度，攪拌1-2min后靜罝使其分離，上層渾濁液收集處理，烘干得到粉末。由于硅微粉中二氧化硅密度與雜質密度有差異，在一定條件下，硅微粉在水中能夠很好分散，很容易與雜質分開。這種工藝優點是設備簡單，投資小；其缺點是得率低，純度不高。

在碳化硅的冶煉過程中，原料和生產過程中的--些雜質會進入系統，特別是--些氧化鐵和殘留的雜質碳影響了硅微粉的應用領域，由此可見研究硅微粉提純除雜技術的重要性，上述的硅微粉提純除雜的技術的應用能夠大大提高硅微粉加工質量，為企業生產高質量的硅微粉提高技術支持。