微硅粉的應用及其捕集

摘要：微硅粉是國內(nèi)外高新掛術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊應用前景的優(yōu)良材料。廣泛用于建筑、化工等行業(yè)。可以采用軟穗電除塵技術(shù)從冶煉硅鐵過程中產(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?。骄郊s為0．3 m，故有微硅粉之稱，它能直接通過呼吸進入人體肺泡．對人身體健康危害極大我國目前擁有上千鷹硅鐵及工業(yè)硅電爐．在生產(chǎn)過程中，年產(chǎn)生的微硅粉約2j萬t 已上環(huán)保設(shè)備能捕集到的約5萬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。目前微硅粉沒有確切的定價標準．每噸價格為1800～ 3800元，如果每噸價格按8000元計算．全年直排的微硅粉作為資源利用損失的價值約5億元。所以煙氣治理勢在必行。捕集微硅粉不但是一個環(huán)境效益和社會效益的問題+而且也包含著很大的經(jīng)濟效益和科學技術(shù)的價值 下面就微硅粉的應用及其捕集進行探討：

1. 微硅粉的應用

      微硅粉是國內(nèi)外高新技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊應用前景的優(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．配制具有超高強高、耐磨、耐沖刷、耐腐蝕、抗?jié)B透抗凍、早強的特種混凝土或復合水泥，用于大型水利、水電、海港碼頭、鐵路橋梁、高速公路、飛機場跑道、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)品的強度和耐久性。

    早在80年代的初期．發(fā)達的國家已成功使用此項技術(shù)。其中美國微硅粉的年產(chǎn)量達到30萬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【 美吲于1 980年在珥克薩斯商業(yè)大樓使用的硅灰堰凝士．其強度為l00MPa。近年來羹日已經(jīng)配制出250MPa特高強度混凝上 我國重大水利建筑、橋涵、隧道、文物古跡的修復等的實際應用．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提高二程質(zhì)量的作加經(jīng)具體說明

    (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不好．在自然氣候條件下容易開裂脫落 且施工復雜．有毒性．成本昂貴．不能大面積推廣應用。據(jù)資料統(tǒng)計。．我國已建的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，映秀灣水電站、坨羊水峽水電站等修補和廿1面[程中實地推廣應 日 經(jīng)過兒個期的過水考驗，效果很好其抗沖磨能力提高一倍左右．抗48m／s流速級的抗膳蝕能力提商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】強度比較低．使粉煤灰摻受到限制 在f Ⅱ?qū)脟H大 !會嫂 ，挪威介在Forrreass壩挎徽硅粉而產(chǎn)生良好效果的情況．引起了與會者的重視 會后．拽國南京水科院承擔了“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．1987年經(jīng)在福建范厝水電站水輪機蝸殼實驗證明，摻入適量徽硅粉與不摻的對比中，節(jié)約水泥38 ，降低水化熱30 ．現(xiàn)場強度保證率達98 以卜．單方材料費未增加比原設(shè)計用鋼纖維混凝十節(jié)約材料費14萬元

     (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管．使毛細孔變小而且不連續(xù)，大大提高r混凝上的密實性 有效地提高r抗氯離于滲入B『起電化學破壞的能力．大大增強其抗銹蝕性能。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1．2倍。水下混凝十澆筑一般采用導管法．于水中水泥漿的散失．它存在與基層粘結(jié)小好．與水接觸部分強度降低等問題在水『 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．常常要造成交通中斷，從而帶來嚴重的經(jīng)濟損失。為了解決這個難題．根據(jù)周外先進經(jīng)驗．1986年南京水科院設(shè)計出具有 強的耐磨特性的徽硅粉混凝士．經(jīng)實際運用．效果十分理想
      1988年儀征化纖聯(lián)臺 司廠廈中心道更換預制塊，要求12小時能達到通車要求。南京水科院應邀設(shè)計了1 2小時達到200#超早強微硅粉混凝土配方．于9月初在廠區(qū)中心干道澆筑100療 現(xiàn)場取樣試驗結(jié)果表明該混凝土1 2小時達到抗壓強度25MPa．抗磨蝕提高l倍，24小時抗眶強度

達到37MPa，半天即可通車僅旋工期的汽車繞道費就節(jié)省了近5萬元．其所增加的材料費不過4000元．說明其技術(shù)經(jīng)濟效果十分顯著。飛機場的跑道要求使用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小．機械力除塵器，包括沉降除塵、慣性除塵及旋風除塵，根本捕集不到它水膜除塵捕集它也很困難。又因為它的比電阻特別高．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。若采用國際先進電除塵裝置— — 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)驗直接用來捕集微硅粉，可能達不到預期效果。目前美國、前蘇聯(lián)、挪威等國家也都是采用大布袋捕集微硅粉我國也基本如此。

   此法也存在一些問題：

     (1)由于工業(yè)硅或硅鐵在熔煉過程中+廢氣溫度很高+可達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，粘性很大，不容易振打清灰．嚴重影響除塵效果，同時增大系統(tǒng)阻力．能耗增大并且易造成破袋、掉袋，此時勢必停機修理。將影響正常生產(chǎn)+也增大了維修成本

     (3)運轉(zhuǎn)費用高。布袋除塵器的實質(zhì)是用

      濾布過濾氣體捕集粉塵如何結(jié)合煙氣溫度高和顆粒度微細粘的特點選擇好濾布是至關(guān)重要的事。即使如此．運行時間不長，濾布的孔眼就會被堵塞經(jīng)常清理，也達不到需要的氣流量，容易出現(xiàn)濾布破損現(xiàn)象，換袋費用很高。更嚴重的問題是濾布阻力增大．所需動力也增大。例如美國有l(wèi)臺30000kVA工業(yè)硅爐用的布袋除塵器所配用的風機動力為1864kW ．平均每千kVA 爐需用的動力為62kW ．我國的布袋除塵大體也是這個數(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高壓靜電捕集裝置不是采用目前國內(nèi)外常規(guī)電除塵的硬特性脈動直流作為供電電源，而是采用軟特性準穩(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，而是采用移動式集塵極加刮板清灰的方式。通過實踐證明，這種方法能夠捕集到微硅粉，并且能夠達到國家排放標準1 995年在焦作礦務局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。這種裝置與大布袋除塵器比較．有如下突出的特點：

      (a)一次性投資低。全套設(shè)備投資，相當大布袋除塵器的70 ；(b)運轉(zhuǎn)費用低 每干kVA 爐風機需用的動力為12：kW ，相當布袋除塵器的20 ；(c)故障率低。它在運轉(zhuǎn)過程中，不薛在破袋、掉袋影響生產(chǎn)問題．機械故意率很低．基本上能夠與主設(shè)備保持同步運行 維護管理很方便；

      (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)了當代高新技術(shù)領(lǐng)域迫切需用的資源.