微硅粉的应用及其捕集
来源：甘肃科近环保技术有限公司 阅读：2234 更新时间：2009-03-24 09:40工业硅及硅铁在高温冶炼的过程中产生大量含尘烟气，烟气的主要成份是SiO2。其含量约占烟尘总量的90％，颗粒度非常小，平均粒径约为0.3μm，故有微硅粉之称，它能直接通过呼吸进入人体肺泡，对人身体健康危害极大。我国目前拥有上千座硅铁及工业硅电炉，在生产过程中，（每生产一吨硅铁，可捕集0.1~0.2吨微硅粉）年产生的微硅粉约25万吨。已上环保设备能捕集到的约5万吨，其余基本上直接排入大气，既污染了环境，也是资源的浪费。目前微硅粉没有确切的定价标准，每吨价格为1000～3000元，如果每吨价格按1500元计算，全年直排的微硅粉作为资源利用损失的价值约3.7亿元。所以烟气治理势在必行。捕集微硅粉不但是一个环境效益和社会效益的问题，而且也包含着很大的经济效益。
1．微硅粉的应用
微硅粉是国内外高新技术领域中具有广阔应用前景的优良材料。广泛用于建筑、化工、冶金等行业。大量微硅粉主要用于水泥或混凝土掺合料，用于改善水泥或混凝土的性能，配制具有超高强高、耐磨、耐冲刷、耐腐蚀、抗渗透抗冻、早强的特种混凝土或复合水泥，用于大型水电、海港码头、铁路桥梁、高速公路、飞机场跑道、隧道及城市高层建筑等工程。它可以用于油漆、涂料、树脂及其他高分子材料填充物。用于橡胶可以提高橡胶的延伸性、抗撕裂性和抗拉强度。还可以用于耐火材料和陶瓷制品的生产，可有效地提高产品的强度和耐久性。
（1）微硅粉混凝土用在水利水电工程上，可以提高工程的抗磨蚀能力
（2）微硅粉混凝土用在水利工程上，可以提高工程的抗裂性能
（3）微硅粉混凝土可以提高抗渗透性能、抗盐蚀性能，保护钢筋
（4）微硅粉混凝土用在交通公路路面的抢修上，具有极强的耐磨特性，早强性能明显半天即可通车。
2．微硅粉的捕集
2.1硅铁电炉的烟气特性
铁合金大部分产品用碳还原法：矿热电炉，高炉冶炼生产，国内目前产量较大的高硅质铁合金产品，如75硅，50硅及FeSi等，一般多用矿热电炉生产，硅铁电炉排烟方式，一般采用半封闭式高烟罩或半封闭式矮烟罩（一般烟罩口距电炉口1.8米左右）。近年来，为改善冶炼操作环境，控制烟气温度，逐渐由传统的高烟罩发展为半封闭型矮烟罩电炉。以下的技术参数的硅铁电炉烟气特性参数，均以矮烟罩为基础。
（1）烟气温度：500～600℃
（2）烟尘浓度：3.2～3.7g/Nm3
（3）烟气成分：（生产原料不同、成分略有不同）
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（4）粉尘假比重：0.15-0.2t/m3（5）烟尘比电阻：3.3×1012~5.5×1014Ω.cm
半封闭型电炉烟气净化工艺均采用干法净化流程，即袋式除尘或高压静电除尘法。
2.2硅铁电炉烟气净化的特点
由于微硅粉的颗粒度太细小，机械力除尘器，包括沉降除尘、惯性除尘及旋风除尘，根本捕集不到它。水膜除尘捕集它也很困难。又因为它的比电阻特别高，若采用常规电除尘装置，将产生反电晕现象，也难于捕集它。如果用捕集一般粉尘的常规布袋除尘器直接用来捕集微硅粉，同样达不到预期效果。所以目前国内外捕集微硅粉的装置大部分用“大”布袋除尘器，它之所以在布袋除尘器前头冠于“大”字，就是由于这种粉尘特性决定的。目前美国、前苏联、挪威等国家也都是采用大布袋捕集微硅粉。我国也基本如此。但此法也存在一些问题：
（1）由于工业硅或硅铁在熔炼过程中，废气温度很高，可达500～600℃，并且很不稳定，这完全是由于生产状况决定的。所以在布袋除尘装置的前面，必须设降温装置，它也加大了除尘设备的投资，否则将烧毁布袋。
（2）除尘设备故障率高。由于微硅粉颗粒度很细，粘性很大，不容易振打清灰，严重影响除尘效果，同时增大系统阻力，能耗增大。并且易造成破袋、掉袋，此时势必停机修理，将影响正常生产，也增大了设备维修成本。
（3）运转费用高。布袋除尘器的实质是用滤布过滤气体捐集粉尘。
如何结合烟气温度高和颗粒度微细且粘的特点选择好滤布是至关重要的事。即使如此，运行时间不长，滤布的孔眼就会被堵塞，经常清理，也达不到需要的气流量，容易出现滤布破损现象，换袋费用很高。更严重的问题是滤布阻力增大，所需动力也增大。例如美国有1台30000kVA工业硅炉用的布袋除尘器所配用的风机动力为1864kw，平均每kVA所需用的动力为62w，我国的布袋除尘大体也是这个数。
我公司研制开发的微硅粉捕集装置，是采用新的技术路线高压静电捕集的方法。完全不同于常规布袋的捕集方法。这个高压静电捕集装置不是采用目前国内外常规电除尘的硬特性脉动直流作为供电电源，而是采用软特性直流作为供电电源。这种方法能够捕集到微硅粉，并且完全能够达到国家排放标准。这种装置与“大”布袋除尘器比较，有如下突出的特点。
（a）一次性投资低。全套设备投资，相当“大”布袋除尘器的70％；
（b）运转费用低。每kVA炉风机需用的动力为12w，相当“大”布袋除尘器的20％；
（c）故障率低。它在运转过程中，不存在破袋、掉袋影响生产问题，机械故意率很低，基本上能够与主设备保持同步运行。维护管理很方便；
（d）可操作性好。全套装置所用的设备及原材料都是国产的，并且都是一般性的材料。
总之，我们有能力用低成本、高效率的方法、捕集硅铁炉在生产过程中排放的污染大气的微硅粉。既解决了环境污染，也变废为宝，开发了当代高新技术领域迫切需用的资源。
3.硅铁电炉烟气净化方案对比
3.1方案（1）大布袋式
工艺参数：
⑴炉型：12500KVA；
⑵烟气量：140000m3/h；
⑶烟气含尘浓度：31.0～5.5g/Nm.m3⑷烟尘堆比重：200g/cm3
设备投资：410万元
运行成本：受生产时的炉况影响很大，滤袋破损率高，使用寿命短，设备维修成本高。
风机耗电量大。
3.1方案（2）电除尘式
工艺参数：
⑴炉型：12500KVA；
⑵烟气量：140000m3/h；
⑶含尘浓度：3.1g/Nm3
⑷烟尘堆比重：0.2t/m3
设备重量：200吨
设备投资：238万元
运行成本：设备维修量小,几乎不需要维修。耗电量小。
