硅微粉的分類及其提純除雜工藝技術(shù)研究

作者：紅星機(jī)器 發(fā)表于： 2015-04-14 09:08:03

楊帥軍老師 紅星技術(shù)工程師

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在冶煉桂鐵以及金屬硅時(shí)，由于煙氣的作用，會(huì)有很多的微小顆粒被帶出來(lái)，這種細(xì)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(huán)保法的落實(shí)，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境，并且硅微粉的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域被發(fā)現(xiàn)，如今很多的硅系鐵合金生產(chǎn)廠家都改進(jìn)了煙氣設(shè)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(shù)進(jìn)行介紹。

硅微粉分類

硅微粉按級(jí)別可分為普通硅微粉、電子級(jí)硅微粉、電工級(jí)硅微粉、“球形”桂微粉、熔融硅微粉、超細(xì)硅微粉六種。

普通硅微粉：普通硅微粉用途廣泛，化工行業(yè)，主要用于環(huán)氧樹(shù)脂澆注料、灌封料、電焊條保護(hù)層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料等。

電工級(jí)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(huán)氧灌封料、陶瓷釉料等。

電子級(jí)硅微粉：主要用于電子產(chǎn)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(jīng)高溫熔煉，冷卻后的非晶態(tài)，經(jīng)多道工藝加工而成的微粉。該產(chǎn)品具有純度商、熱嘭脹系數(shù)小、內(nèi)應(yīng)力低、高耐濕性、低放射性等優(yōu)良特性。

超細(xì)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(zhì)石英原礦，SiO2含量99.6%以上，密度2.65，莫氏硬度7，細(xì)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(qiáng)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(jī)械的微磨粉機(jī)球形硅微粉生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行加工。

硅微粉提純技術(shù)

硅微粉的雜質(zhì)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(jìn)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(zhì)炭：采用磁選法、浮選法、酸洗法等除掉釩化鐵雜質(zhì)。

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(zhì)量分?jǐn)?shù)、攪拌速率、反應(yīng)時(shí)間、固液相反應(yīng)等因素的影響規(guī)律，優(yōu)化條件為：在20%盆酸溶液(固液比3g/200mL)，轉(zhuǎn)速300r/min，反應(yīng)時(shí)間3h，所得硅微粉二鉺化硅含量高達(dá)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(yīng)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(nèi)放置10h，干燥后粉末在坩堝中600℃馬弗爐內(nèi)灼燒2h，冷卻可得到白色納米級(jí)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(zhì)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(diào)和成漿狀物，再將此漿狀物用泵打入浮選機(jī)進(jìn)行硅和鐵等雜質(zhì)的分離，可獲得提純的二氧化硅。結(jié)果表明：藥劑用雖、攪拌強(qiáng)度，投拌時(shí)間以及物料濃度對(duì)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(wú)定形結(jié)構(gòu)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，還有衍射現(xiàn)象產(chǎn)生。由于煅燒時(shí)間不長(zhǎng)，二氧化硅的礦物相不會(huì)破壞。試樣煅燒2h二氧化硅的礦物結(jié)構(gòu)基本不變，殘?zhí)剂侩S著溫度提升而降低，當(dāng)煅燒溫度在700*C殘?zhí)剂垦杆俳档?.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(diào)和成漿液，用鹽酸溶液調(diào)節(jié)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(zhì)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(zhì)分開(kāi)。這種工藝優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小；其缺點(diǎn)是得率低，純度不高。

在碳化硅的冶煉過(guò)程中，原料和生產(chǎn)過(guò)程中的--些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)，特別是--些氧化鐵和殘留的雜質(zhì)碳影響了硅微粉的應(yīng)用領(lǐng)域，由此可見(jiàn)研究硅微粉提純除雜技術(shù)的重要性，上述的硅微粉提純除雜的技術(shù)的應(yīng)用能夠大大提高硅微粉加工質(zhì)量，為企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量的硅微粉提高技術(shù)支持。