微硅粉的應(yīng)用及其捕集

摘要：微硅粉是國(guó)內(nèi)外高新掛術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景的優(yōu)良材料。廣泛用于建筑、化工等行業(yè)?？梢圆捎密浰腚姵龎m技術(shù)從冶煉硅鐵過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣中捕集.

關(guān)鍵詞: 硅鐵業(yè),硅微,硅粉軟穩(wěn),電除塵

工業(yè)硅及硅鐵在高溫熔煉的過(guò)程中．隨廢氣選出的粉塵稱為硅灰或硅粉，其主要成份是，煙氣中的SiO 含量約占煙塵總量的9o ．其中所舍游離態(tài)siO 約占10 。顆粒度非常小．平均粒徑約為0．3 m，故有微硅粉之稱，它能直接通過(guò)呼吸進(jìn)入人體肺泡．對(duì)人身體健康危害極大我國(guó)目前擁有上千鷹硅鐵及工業(yè)硅電爐．在生產(chǎn)過(guò)程中，年產(chǎn)生的微硅粉約2j萬(wàn)t 已上環(huán)保設(shè)備能捕集到的約5萬(wàn)t．其余基本直接排入大氣，既污染了環(huán)境，也是資源的浪費(fèi)。目前微硅粉沒(méi)有確切的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)．每噸價(jià)格為1800～ 3800元，如果每噸價(jià)格按8000元計(jì)算．全年直排的微硅粉作為資源利用損失的價(jià)值約5億元。所以煙氣治理勢(shì)在必行。捕集微硅粉不但是一個(gè)環(huán)境效益和社會(huì)效益的問(wèn)題+而且也包含著很大的經(jīng)濟(jì)效益和科學(xué)技術(shù)的價(jià)值 下面就微硅粉的應(yīng)用及其捕集進(jìn)行探討：

1.微硅粉的應(yīng)用

微硅粉是國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)用前景的優(yōu)良材料 廣泛用于建筑、化工、冶金等行業(yè)。大量微硅粉主要用于水泥或混凝土摻合料，用于改善水泥或混凝土的性能．配制具有超高強(qiáng)高、耐磨、耐沖刷、耐腐蝕、抗?jié)B透抗凍、早強(qiáng)的特種混凝土或復(fù)合水泥，用于大型水利、水電、海港碼頭、鐵路橋梁、高速公路、飛機(jī)場(chǎng)跑道、隧道及城市高層建筑等工程。它可以用于油漆、涂料、樹脂及其他高分子材料填充物。用于橡膠可以提高橡膠的延伸性、抗撕裂性和抗拉強(qiáng)度還可以用于耐火材料和陶瓷制品的生產(chǎn)．有效提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐久性。

早在80年代的初期．發(fā)達(dá)的國(guó)家已成功使用此項(xiàng)技術(shù)。其中美國(guó)微硅粉的年產(chǎn)量達(dá)到30萬(wàn)t，占世界微硅粉的年總產(chǎn)量的1／4，其次是前蘇聯(lián)及挪威，微硅粉的年產(chǎn)量分別為l 5五t和l 2萬(wàn)【 美吲于1 980年在珥克薩斯商業(yè)大樓使用的硅灰堰凝士．其強(qiáng)度為l00MPa。近年來(lái)羹日已經(jīng)配制出250MPa特高強(qiáng)度混凝上 我國(guó)重大水利建筑、橋涵、隧道、文物古跡的修復(fù)等的實(shí)際應(yīng)用．也危分證明：在混凝土丁程中摻入適量的微硅粉．大大提高工程質(zhì)量

下面就在混凝 工程中摻入適量徽硅粉對(duì)提高二程質(zhì)量的作加經(jīng)具體說(shuō)明

(1)微硅粉混凝土用在水利水電工程上可提高程的抗磨蝕能力國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的抗磨蝕材料多用環(huán)氧砂漿等高分子材科。這類材料抗磨蝕能力雖好．但由它本身線膨脹系數(shù)數(shù)倍基底普通混凝士．義與基底混凝土溫度適應(yīng)不好．在自然氣候條件下容易開裂脫落 且施工復(fù)雜．有毒性．成本昂貴．不能大面積推廣應(yīng)用。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)。．我國(guó)已建的32座大型水電站中．有12座遭受磨蝕破壞．尤其是黃河干流上兒庳水電站和西南地區(qū)的水利水電工程．因泥砂和推移質(zhì)含量火、流速高，磨蝕問(wèn)題更為突出．已危蛭工程安全。微硅粉作為抗磨蝕材料的研究．在代國(guó)開始于1985年~1986年起．南京水科院在弟單位的協(xié)作下．將其成果用在葛洲壩、人伙房水庫(kù)，映秀灣水電站、坨羊水峽水電站等修補(bǔ)和廿1面[程中實(shí)地推廣應(yīng) 日 經(jīng)過(guò)兒個(gè)期的過(guò)水考驗(yàn)，效果很好其抗沖磨能力提高一倍左右．抗48m／s流速級(jí)的抗膳蝕能力提商3倍以上。小浪底水電建設(shè)『．程中微硅粉也犬顯身手

(2)微硅粉混凝士斤{ ：水利工程上．可以提高l=程的抗裂性能水工混凝{ 囊縫， 成為人們普遍戈注的大問(wèn)題。裂縫的原固是材料本身水化熱溫。如在混凝土中摻入粉煤l(．雖口 以降低水化熱升溫．但 ；lI】強(qiáng)度比較低．使粉煤灰摻受到限制 在f Ⅱ?qū)脟?guó)際大 !會(huì)嫂 ，挪威介在Forrreass壩挎徽硅粉而產(chǎn)生良好效果的情況．引起了與會(huì)者的重視 會(huì)后．拽國(guó)南京水科院承擔(dān)了“七五”攻關(guān)課題中用微硅粉改性以提高混凝土抗裂性的研究任務(wù)．1987年經(jīng)在福建范厝水電站水輪機(jī)蝸殼實(shí)驗(yàn)證明，摻入適量徽硅粉與不摻的對(duì)比中，節(jié)約水泥38 ，降低水化熱30 ．現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度保證率達(dá)98 以卜．單方材料費(fèi)未增加比原設(shè)計(jì)用鋼纖維混凝十節(jié)約材料費(fèi)14萬(wàn)元

(3)微硅粉混凝土可以提高抗?jié)B透性能、抗鹽蝕性能．保護(hù)鋼筋據(jù)調(diào)查資料表明，水下工程．由于氯離_『滲入混凝土中．引起鋼筋快速銹蝕．混凝脫層．壽命短，破壞性嚴(yán)重。挪威在1971年將徽硅粉用于混凝十中．一方面填充在水泥顆粒的周圍．使?jié){體更為致密；另一方面．它與水泥水化生成的氫氧化鈣結(jié)合生成水化硅酸鈣凝膠(叉稱CSH 凝膠)．這些凝膠堵塞在毛細(xì)管．使毛細(xì)孔變小而且不連續(xù)，大大提高r混凝上的密實(shí)性 有效地提高r抗氯離于滲入B『起電化學(xué)破壞的能力．大大增強(qiáng)其抗銹蝕性能。南京水科院經(jīng)3年研究．在江蘇連云港木材碼頭上進(jìn)行試用，每方混凝上符約水泥8O～ 11Okg．而且旋工方便．使用年限延長(zhǎng)1．2倍。水下混凝十澆筑一般采用導(dǎo)管法．于水中水泥漿的散失．它存在與基層粘結(jié)小好．與水接觸部分強(qiáng)度降低等問(wèn)題在水『 混凝土中摻入硅粉后，能得到明顯的改善.

(4)微硅粉混凝土用在交通公路路面的搶修上，具有極強(qiáng)的耐磨特性用普通混凝土澆筑道路，需要28天，能正常通車，一般早強(qiáng)混凝土也要3天才能通車．混凝土公路路面損壞是不可避免的抖{常規(guī)的方法修復(fù)．常常要造成交通中斷，從而帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了解決這個(gè)難題．根據(jù)周外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)．1986年南京水科院設(shè)計(jì)出具有 強(qiáng)的耐磨特性的徽硅粉混凝士．經(jīng)實(shí)際運(yùn)用．效果十分理想
1988年儀征化纖聯(lián)臺(tái) 司廠廈中心道更換預(yù)制塊，要求12小時(shí)能達(dá)到通車要求。南京水科院應(yīng)邀設(shè)計(jì)了1 2小時(shí)達(dá)到200#超早強(qiáng)微硅粉混凝土配方．于9月初在廠區(qū)中心干道澆筑100療 現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)結(jié)果表明該混凝土1 2小時(shí)達(dá)到抗壓強(qiáng)度25MPa．抗磨蝕提高l倍，24小時(shí)抗眶強(qiáng)度

達(dá)到37MPa，半天即可通車僅旋工期的汽車?yán)@道費(fèi)就節(jié)省了近5萬(wàn)元．其所增加的材料費(fèi)不過(guò)4000元．說(shuō)明其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。飛機(jī)場(chǎng)的跑道要求使用80MPa以 的混凝土并且耐磨性能好．微硅粉也可顯身手。

2 微硅粉的捕集裝置

由于微硅粉的顆粒度太細(xì)?。畽C(jī)械力除塵器，包括沉降除塵、慣性除塵及旋風(fēng)除塵，根本捕集不到它水膜除塵捕集它也很困難。又因?yàn)樗谋入娮杼貏e高．高至lO”n ·Crll，若采用常規(guī)電除塵裝置．將產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，也難于捕集它。若采用國(guó)際先進(jìn)電除塵裝置— — 脈沖電除塵器．從其性能上講，能夠捕集高比電阻粉塵，但其設(shè)備投資極為昂貴、約為常規(guī)電除塵器的lo倍。所以目前國(guó)內(nèi)外捕集微硅粉的裝置大部分用“大”布袋除塵器．它之所以在布袋除塵器前頭冠于“大”字+就是由于這種粉塵特性決定的 如果用捕集一般粉塵的布袋除塵器的經(jīng)驗(yàn)直接用來(lái)捕集微硅粉，可能達(dá)不到預(yù)期效果。目前美國(guó)、前蘇聯(lián)、挪威等國(guó)家也都是采用大布袋捕集微硅粉我國(guó)也基本如此。

此法也存在一些問(wèn)題：

(1)由于工業(yè)硅或硅鐵在熔煉過(guò)程中+廢氣溫度很高+可達(dá)500～600 C+并且很不穩(wěn)定，這完全是由于生產(chǎn)狀況決定的。所以在布袋除塵裝置的前面+必須設(shè)降溫裝置+它也加大了除塵設(shè)備的投資，否則將燒毀布袋。

(2)除塵設(shè)備故障率高。由于微硅粉顆粒度很細(xì)，粘性很大，不容易振打清灰．嚴(yán)重影響除塵效果，同時(shí)增大系統(tǒng)阻力．能耗增大并且易造成破袋、掉袋，此時(shí)勢(shì)必停機(jī)修理。將影響正常生產(chǎn)+也增大了維修成本

(3)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。布袋除塵器的實(shí)質(zhì)是用

濾布過(guò)濾氣體捕集粉塵如何結(jié)合煙氣溫度高和顆粒度微細(xì)粘的特點(diǎn)選擇好濾布是至關(guān)重要的事。即使如此．運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，濾布的孔眼就會(huì)被堵塞經(jīng)常清理，也達(dá)不到需要的氣流量，容易出現(xiàn)濾布破損現(xiàn)象，換袋費(fèi)用很高。更嚴(yán)重的問(wèn)題是濾布阻力增大．所需動(dòng)力也增大。例如美國(guó)有l(wèi)臺(tái)30000kVA工業(yè)硅爐用的布袋除塵器所配用的風(fēng)機(jī)動(dòng)力為1864kW ．平均每千kVA 爐需用的動(dòng)力為62kW ．我國(guó)的布袋除塵大體也是這個(gè)數(shù)。公司研制開發(fā)的微硅粉捕集裝置．是采用新的技術(shù)路線高壓靜電捕集的方法。完全不同于常規(guī)布袋的捕集方法這個(gè)高壓靜電捕集裝置不是采用目前國(guó)內(nèi)外常規(guī)電除塵的硬特性脈動(dòng)直流作為供電電源，而是采用軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流作為供電電源。從本體結(jié)構(gòu)方面，不采用常規(guī)固定的板線式加錘擊振打清灰的方式，而是采用移動(dòng)式集塵極加刮板清灰的方式。通過(guò)實(shí)踐證明，這種方法能夠捕集到微硅粉，并且能夠達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)1 995年在焦作礦務(wù)局1800kVA 的硅鐵爐及2000年三門峽壩頭2200kVA 的硅鐵爐使用都得到證實(shí)。這種裝置與大布袋除塵器比較．有如下突出的特點(diǎn)：

(a)一次性投資低。全套設(shè)備投資，相當(dāng)大布袋除塵器的70 ；(b)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低 每干kVA 爐風(fēng)機(jī)需用的動(dòng)力為12：kW ，相當(dāng)布袋除塵器的20 ；(c)故障率低。它在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不薛在破袋、掉袋影響生產(chǎn)問(wèn)題．機(jī)械故意率很低．基本上能夠與主設(shè)備保持同步運(yùn)行 維護(hù)管理很方便；

(d)可操作性好。全套裝鼉所用的設(shè)備段原材料都是國(guó)產(chǎn)的，并且都是一般性的材料.總之，我們有能力用低成本、高效率的方法+捕集硅鐵爐及工業(yè)硅在生產(chǎn)過(guò)程中排放的污染大氣的微硅粉。既解決了環(huán)境污染，也變廢為寶，開發(fā)了當(dāng)代高新技術(shù)領(lǐng)域迫切需用的資源.