「废cpu多少钱一公斤」,微硅粉作为一种非常重要的微纳米无机非金属材料

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「废cpu多少钱一公斤」,微硅粉作为一种非常重要的微纳米无机非金属材料

「废cpu多少钱一公斤」,微硅粉作为一种非常重要的微纳米无机非金属材料
第6期银生年等:矿热炉冶炼银合金回收微硅粉粉体应用研究与发展现状1497
第31卷第6期硅酸盐通报31·6
矿热炉冶炼银合金回收微硅粉粉体应用研究与发展现状
银生年1,姜子炎1,汪长安1‘2
1。青海大学非金属材料研究所,西宁8116;2。清华大学材料系,北京
摘要:本文从矿热电炉微硅粉的产生、物理化学性质、其在水泥、混凝土、耐火材料、冶金、化工等方面对微硅粉的应用和发展现状进行论述以及对微硅粉的研究做下一步的展望。
勖-寻庳四’
银合金行业在冶炼硅银或工业硅时在矿热电炉内产生大量高挥发性的二氧化硅和硅气体,气体排放后迅速接触空气而氧化冷凝沉淀,即形成了微硅粉粉体,然后经过除尘环保设备进行回收得到的一种超细无定形粉体,其主要成分是二氧化硅,它是冶炼硅系产品尾气副产物。现如今我国的硅银及工业硅炉有上千座之多,其中每年能产生微硅粉巧0万吨左右,但是其中配备除尘回收设备的厂家却很少,每年能捕集到的微硅粉还不足50万吨,大部分的微硅粉都是直接排人大气,这样给环境和经济都带来了严重的影响[。1一3]微硅粉是一种超「废cpu多少钱一公斤」细无定形态的物质,其具有良好的理化特性,所以经常被作为一种非常重要的微纳米无机非金属材料,20世界中旬,挪威的埃肯公司作为较早开展微硅粉研发的企业开始对微硅粉在生产技术、粉尘处理、分级和应用等发面进行了研究,并且在技术上一直保持着领先地位。随后,美国、俄罗斯、日本也开始相继对微硅粉进行研发,其中,各国的年生产量分别为:美国30万吨,俄罗斯巧万吨,挪威12万吨,日本7万吨[4还]在国外,微硅粉的研发产品广泛用于建筑、化工、冶金、精细陶瓷、耐火材料等行业。而我国在对微硅粉的利用方面相对其他国家起步要晚一些,由于技术上的制约,使得微硅粉在加密、提纯以及综合利用等方面还相
对落后,严重的影响了微硅粉回收的经济效益。但是近年来,随着科技的发展以及高纯银和金属硅产量的高速增长以及微硅粉回收系统的陆续建设、投运和研究的深人〔7,、9]在冶炼硅银和工业硅产生的微硅粉循环回收利用和提高产品的附加值研发方面具有显著的市场前景。
2微硅粉的理化性质
微硅粉的化学组成主要为2,外观为灰色或灰白色粉末,经在线预处理提纯后,02含量一般可达到
90%左右
2·1微硅粉的化学成分
微硅粉中除了02以外,还含有203、1203、、20、2、,等。其组成含量范围见表1
表1微硅粉的化学组成范围
1203
85·91
2.2微硅粉的颗粒级配
微硅粉是一种颗粒极细的物质。其颗粒级配见表2。
表2微硅粉的颗粒级配
。4£。630
。6.8]40.8-。0。0-1.2
1.2-1.4上4-1.6
。6-1.8
2·3微硅粉的颗粒形状
由于受到表面张力的作用,微硅粉在冷凝时的气、液、固过程会形成大小不一的光滑圆球状固体,其中这些圆球状固体可能会产生两个或多个颗粒黏在一起的团聚现象。正是山于这种光滑的球状体,使得微硅粉在掺人物料的过程中减少了物料颗粒之间的摩擦力,相应降低物料的用水量,改善物料的可加工性能,提高物料的性能。
2·4微硅粉的矿相结构
通过观察微硅粉的衍射图谱可以看出微硅粉呈现的是典型「废cpu多少钱一公斤」的玻璃态弥散峰0。3]产生这种现象的原因是微硅粉在形成过程中冷凝是十分迅速的,二氧化硅还未来得及形成晶体,它属于一种无定形矿物。这种无定形矿物具有很大的火山灰活性,所以微硅粉常被用作水泥、混凝上掺合料和低水泥浇注料的添加剂。
2·5微硅粉的其他性能
微硅粉除上述性质外,还有其他的性质如堆积密度为200、250/3,比重为2·1一3·0/3,比表面积为20、28/,耐火度290%时为]630℃,常温下比电阻为2·4×10《40·,自然倾角为38、
43。火山灰活性为90%,酸碱度为6·7一804》0
3微硅粉回收现状
国内大部分微硅粉预处理殳备采用常规的旋风除尘器,原理为自山沉降式,其预处理效果受风量、风压、
温度、碳粉含量的影响,只要其中一个因素变化,其处理效果就会发生变化。故回收微硅粉质量变化范围大,给微硅粉应用行业带来产品质量的不稳定因素。影响微硅粉品质的因素很多,原材料、工艺和设备等因素都会对微硅粉的纯度造成影响,其中,影响较大的为原材料。青海山川银合金公司曾经提出原材料微成分对微硅粉纯度的影响,微硅粉回收的工艺流程是:银合金电炉中的炉料在高温下经过一系列物化反应,产生大量的含尘烟气,含尘烟气中颗粒较大的微粒经过预处理器沉降下来,这些沉降下来的颗粒大部分为碳粉;粒度极细小的氧化物和少量氢化物则通过正压风机在布袋除尘器中沉降下来,即为微硅粉。从检测结果可知微硅粉中杂质三氧化二铂和氧化钙的含量较高,而硅银冶炼的原材料是硅石,还原剂焦碳,钢屑。实验结果表明:冶炼硅银或冶金硅时适当控制焦碳灰分含量后,微硅粉中三氧化二铂和氧化钙含量降低,提高二氧化硅纯度。微硅粉中的三氧化二铂和氧化钙的含量主要来自于还原剂焦碳的灰分中。要进一步提高微硅粉纯度,应在除尘工艺、设备和微硅粉后续采用新化学提纯技术等方面进行深人研究。而整个除尘工艺的设备有烟气管道、空气冷却器、正压风机、布袋除尘器,其中最重要的设备就是布袋除尘器,要提高微硅粉品质,就要设计除尘效果更好的除尘器。表3「废cpu多少钱一公斤」、表·1微硅粉在水泥方面的研究现状
微硅粉具有超微粒特性,在改善和提高材料的性能方面有着极为重要的作用。在掺有微硅粉的水泥中,由于微硅粉具有微小光滑的球状体在水泥中起到润滑作用,减小水泥中颗粒之间的内摩擦力,改善水泥可加工性能和提高水泥的性能,因此微硅粉是一种优质水泥添加剂08,]9]0201以及[21]研究了微硅粉对水泥强度的影响,结果表明,通过在水泥中添加微硅粉能有效的增强水泥的强度;通过对照沙浆以及70%沙浆+30%微硅粉的强度,得出了在砂浆中添加微硅粉能有效的增加水泥基体和沙子的键合力,因而增加了强度;[「氢氧化钠退镀金」研23〕产宄,了微硅粉对高性能水泥抗张强度的影响,通过实验说明了微硅粉对抗拉强度的影响远远大于抗张强度。就抗拉强度而言,高含量的微硅粉显著增加抗拉强度,并且随着微硅粉所占百分比的增加,抗拉强度显著增加;100等研24]宄“~了微硅粉对高性能水泥割线弹性模量的影响,结果表明了微硅粉所占比例的增加使得水泥的割线弹性模量提高;「得24]/出结论:通过在水泥中添加微硅粉0%一巧%的比例可以有效降低水泥的孔隙率;[通26]、过实验得到了在砂浆中添加30%的微硅粉后可
是青海某银合金公司布袋除尘器的设计参数、实测数据和运行参数[巧-17〕0
表3布袋除尘器设计参数与实测数据
2×7刃
2×66738
2×68525
19·25
21.50
450冷却器前3
100净化后
6690.33
79,84
2×350除尘前
2×6巧0
5·47
98·8
表微硅粉在国内外研究现状
布袋除尘器运行参数
140一190
25一1200
2500.1200
以减小砂浆热导性33%、40%,等[27研]才宄-了掺有微硅粉的高性能水泥的蠕变性,发现了微硅粉对水泥的长期蠕变有显著的影响,当微硅粉的比例增加到巧%,水泥的蠕变性下降了20%、30%;据28研究,大量掺杂微硅粉能显著增加水泥的自身收缩量,其原因是添加微硅粉后改进孔径大小的分布导致了毛细张力的进「废cpu多少钱一公斤」一步增加和水泥浆体的收缩;[29通〕过实验得到了掺有10%、20%微硅粉的普通水泥能显著提高腐蚀阻力的结论;[30通吓过实验研究在添加巧%微硅粉和不添加微硅粉的水泥的实地研究,将其与含4硫酸盐的地下水接触20年后,含微硅粉的水泥性能与耐硫酸盐腐蚀的水泥的性能相同;白燕引研究了微硅粉对水泥性能的影响,结果表明,由于适量微硅粉的加人,使水泥的强度提高,抗渗性,抗冻性,抗离子侵蚀能力都大大的提高;周敏[32、]王秀红〔33通,34]、过研究微硅粉对纤维增强水泥的影响,通过实验研究,加人微硅粉与聚丙烯纤维作用,增强了水泥的抗阻裂能力,其密实性「提炼贵金属电解设备」、抗压强度、耐久性、抗折强度、抗冲击强度、干缩率都有很大的增加,同时也降低了水泥的吸水率和体积质量;于洋[利3到用砂浆棒快速法考察掺人混合材对砂浆棒的膨胀率的影响,研究了向水泥砂浆中添加微硅粉对碱集料反应的抑制效果,结果表明,适量掺人硅灰可以较好的抑制碱集料反应所造成的试样膨胀;曲艳丽06通吓过内掺法,即将微硅粉视为混合材在粉磨水泥的过程中进行配料,使水泥细度提高,并且具有一定的助磨作用。
4·2微硅粉在混凝土方面研究现状
微硅粉是混凝土活性矿物掺合材料中活性最高的一种,其主要成分为活性02。微硅粉颗粒很小111,具有高度分散性。微硅粉对混凝土强度的作用机理为:填充效应、火山灰效应、孔隙溶液化学效应。微硅粉掺人混凝土中,提高了水泥骨料与浆体之间的粘结强度,增加了混凝土基体的密实度,减少了2对强度的不利影响,削弱了对混凝土的危害。混凝土中微硅粉的掺量一般为5%、巧%,最佳掺量10%左右[37。]在混凝土中添加微硅粉有如下优点:微硅粉作为一种中性的无机填料,其理化性质十分稳定、且不含结晶水,不参与固化反应,并且对反应机理无影响;微硅粉对各类树脂的吸附性能好,容易与树脂混合,浸润性强,且不易产生团聚现象;微硅粉的颗粒大小分布均匀,并具有硬度大、耐磨性好、致密性强的特点,可以有效的提高固化物的抗拉、抗压、「废cpu多少钱一公斤」抗冲击强度和耐磨性能,抗冲磨能力能提高0·5、2巧倍;能增大固化物导热系数,改变胶粘性和增加阻燃性能;微硅粉堆积密度一种在0·2一0·8之间,另一种在1.0、2·2之间。其堆积密度小可作为聚合物填充材料,较其他矿物性填品用量少,装载重量小,节省聚合物用量,因此可降低产品成本:微硅粉抗冻性性在经过300、500次快速冻解循环试验,相对弹性模量降低10%、20%,而普通混凝土通过25巧0次循环,相对弹性模量降低为30%3%380
由于微硅粉的粒度细,分布合理,能有效的减少和消除沉淀、分层现象;微硅粉纯度高,杂质含量低,物化性能稳定,使固化物具有良好的绝缘性能和抗电弧性能;能降低环氧树脂固化反应的放热峰温度,降低固化物的线膨胀系数和固化物的收缩率,从而消除内应力,防止开「回收一公斤银多少钱」裂;微硅粉的化学成分为二氧化硅,属惰性物质,与大部分酸、碱不起化学反应,微硅粉均匀分布、覆盖在物件表面,具有较强的抗腐蚀性,抗空蚀能力提高36倍;因此可以提高混凝土的抗冻性;早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特上性[38]
[39研〕究了高温下轻质混凝土微硅粉对抗张强度的影响,得出了结论:添加微硅粉阻止了混凝土抗张强度的下降;以及[41解]释了热导性下降的主要原因是由于添加了微硅粉和粉煤灰的轻骨料混凝土的低密度,也可能部分由于受到微硅粉和粉煤灰中无定形态二氧化硅含量的影响。
强百見一[42]高慧婷[43〕通过研究微硅粉和聚丙烯纤维的共同作用对混凝土的影响,通过研究表明,在混凝土中加人聚丙烯纤维和微硅粉能有效的提高混凝土的抗裂、抗渗、耐磨、抗冲击、抗疲劳等性能;吴礼禾研究了微硅粉在钢纤维喷射混凝土中的应用情况,实验表明,通过加人微硅粉可以在保证喷射混凝土质量的同时降低工程的成本;陈爱芝[45研]究了微硅粉在高性能海工混凝土中的应用情况,通过一定物料配比,得到了耐久性等条件均达到标准的混凝土;毛周武[“通过分析地下室渗漏问题,提出在混凝土材料中加人微硅粉,提高混凝土自身的防水性能;刘文深[47研]宄了微硅粉在桥梁混凝土中的应用,得到的结论是:加人适量的微硅粉,可以补偿混凝土的收缩,提高混凝土的密实性,由此起到防裂和提高混凝土抗渗性的作用;关耀[48研究了高性能混凝土在预制箱梁中的用,并研究了微硅粉在混凝土中的作用原理,通过研究表明:微
硅粉在混凝土中具有高度的分散性,并且能充分的填充到混凝土颗粒之间,从而增加了混凝土的密实度,由于微硅粉具有很大的活性,能后充分、快速的与混凝土氧氢化合物产生水化反应。
4·3微硅粉用于耐火材料添加剂[4]
国内制造耐火材料公司利用微硅粉高流动性、有强的活性、低蓄水量、高致密度和高强度等特点,在耐火行业广泛应用于以下几方面:代替纯铂氧化泥作耐火材料;作为添加剂生产不定形和定形耐火制品,使其强度、高温性能大大地改善;其它耐火制品的粘聚剂、结合剂、促凝剂、添加剂。日本神户制钢耐火物研究所和大阪工业技术研究所提交研究报告显示「铜镀金怎么提取黄金」,优质微硅粉主要被用作高性能耐火浇注料、预制件、钢包料、透气砖、自流型耐火浇注料及干湿法喷射材料。日本每年通过埃肯公司,从中国进口大量的微硅粉用于耐火材料工业。优质微硅粉在高温陶瓷领域应用,如高温型硅酸钙轻质隔热材料,氧化物结合碳化硅制品,高温耐磨材料及制品,电磁窑用刚玉莫来石推板,赛龙结合制品,刚玉及陶瓷制品等。
4·4微硅粉用作冶金球团助剂
目前,微硅粉用作冶金球团助剂方面在美国、俄罗斯、挪威等国均已出现,且出现了很多微硅粉造球专利和制球设备。美国在冶炼硅银和金属硅时将硅石与微硅粉混合制成球团作为冶炼的原料,其具体配比如下:硅石453·6,微硅粉22·7,球团的最大直径一:19一25,炉子通过三周的运行可以看出当加人大量的球团时并没有降低硅的回收率和增加耗电量;苏联已将微硅粉按30%的比例与纸浆废液混合制成球团在电炉中使用,球团的强度较大,在倒运过程中不易发生碎裂;瑞典一家提炼铬银银合金公司采用湿法除尘净化烟气的方法作为全封闭电炉冶炼硅系合金的生产线,将回收的微硅粉粉体浆料作为冶炼原料,增强铬矿球团的粘结性;挪威埃肯公司通过试验研究发现在回转窑中加人氧化剂或还原剂,温度控制在800一1400℃之间,可以除掉微硅粉尘泥中的有害物并形成球团,该球团中的酚和氰化物及沥青等含碳物质均被除去,将球团在竖炉中烧结,不存在爆裂现象。并且具有足够大的机械强度,无需再添加粘结剂,且球团中的杂质少,可以作为电炉的冶炼原料。
4.5用作化工产品的分散隔离剂
中国上海星火化工厂在利用简化的工艺情况下已生产出了模数大于4的水玻璃,这种水玻璃为中性,在高温喷涂、铸钢等方面都恩呢该得到广泛的应用。国外一直在研究探索冶炼硅银行业产生的微硅粉以寻求更多的用途,并取得了一定的成果。例如,俄罗斯将微硅粉用作硅酸盐砖的原料,当微硅粉的添加量为5%左右时,砖的抗旱强度、硬度、吸水性等同于200牌号砖,其性能符合俄罗斯标准要求俄罗斯利用微硅粉填充树脂及其他高分子聚合物产品的要求,且微硅粉在作为填充材料是可以代替白炭黑、滑石、石棉、气溶胶等,延伸缩性、抗撕裂性、抗老化性。国内学者如裴新意,赵鹏[49研]宄了微硅粉与生石灰煅烧酸溶制作白炭黑的工艺,他们将微硅粉和生石灰以质量比1:1充分混合研磨,在1100℃下煅烧0巧,煅烧成硅酸钙为主要成分的熟料;按固液质量比1:7巧加人盐酸溶液中进行酸溶,经稀释陈化、清洗、抽滤、烘干等工艺制备了二氧化硅纯度达99·9%的白炭黑;张德懿等[50]研究了利用废弃的微硅粉来制备纳米级的二氧化硅粉体,他们以低含量微硅粉为原料,经酸浸、酸溶解、水解、干燥等步骤制备了二氧化硅含量大于97%的纳米二氧化硅粉体,其平均粒径约为90;朱立钦[51]研究了通过微硅粉来制备多孔陶瓷,他们以微硅粉为主要原料制备高比表面多孔陶瓷,并探讨了粘土结合剂及不同烧结温度对该多孔陶瓷的孔结构及气孔率、体积密度等性能指标的影响;李慎刚[研52],宄~了微硅粉在砂性地层注浆工程的应用,通过研究,微硅粉作为注浆材料,其颗粒极细,可注性好,无毒性,浆液结石体强度高,工程耐久性好。近些年,由于国内科研机构的重视以及产品研发机构的推广,使得微硅粉在工程板材、耐磨地坪、涂料、功能砂浆等领域也得到了应用。
5结语与展望
1微硅粉作为一种非常重要的微纳米无机非金属材料,具有优良的理化性能,同时也是一种优良高效的工业添加剂;
2微硅粉广泛应用于水泥、混凝土方面、耐火材料、冶金方面、化工方面等领域;
3国外系统的研究了微硅粉的回收、贮存、运输、使用以及作用机理,但是我国对微硅粉的利用起步却比较晚,由于技术上的欠缺。导致微硅粉在提纯、加密、综合利用等方面的开发不够。严重的影响了微硅粉回收的经济效益;
4随着银合金产量的不断增加,特别是硅系合金产品出口产量的快速增长,微硅粉回收系统的陆续建设、投运和研究的深人,对工业生产的循环利用和尾气综合回收利用迫在眉睫。尤其是对现有的微硅粉纯度利用先进技术进一步提高研究,提高产品的附加值,使其广泛应用于半导体制造业、精细陶瓷行业、水电、水利及公路交通基础设施。尾气回收微硅粉的高值化利用研究成果对新材料产业发展具有显著的促进作用,其在中国市场应用前景十分广阔。

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