工业微硅粉应用及提纯研究进展

王杰¹，魏奎先^1,2，马文会^1,2，伍继君^1,2

1. 昆明理工大学冶金与能源工程学院真空冶金国家工程实验室2. 昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室

摘 要：微硅粉作为冶炼工业硅或硅铁合金的烟尘副产品,其主要成分为无定形二氧化硅,同时存在少量游离碳及金属氧化物。由于其火山灰活性高、比表面积大等物理特性,可被广泛应用于混凝土、水泥、耐火材料等领域。与国外微硅粉相比,国内微硅粉无法同时满足纯度高及粒度小的要求,因此制约了其大规模的应用。然而,大量球形的二氧化硅颗粒在微硅粉的形成过程中被除尘装置所收集,这就为制备高纯球形二氧化硅提供了廉价易得的硅源。高纯球形二氧化硅是制备半导体集成电路与器件的关键材料之一,是国内粉体研究的热点。若将微硅粉加以提纯得到高纯球形二氧化硅,在一定程度上可改善我国对高纯球形二氧化硅依赖于进口的局面。研究表明,提高微硅粉中SiO₂的品位是提高其附加价值与经济效益的途径之一。通过高温煅烧达到碳的着火点,可有效去除微硅粉中游离的碳杂质。而利用微硅粉易与碱性介质反应,不溶于酸性溶液（氢氟酸除外）这两个特点,可去除微硅粉中的金属氧化物杂质。此外,利用选矿等手段也可对微硅粉中存在的杂质进行不同程度的去除,以达到提纯的效果。本文概述了微硅粉在混凝土、水泥、耐火材料等领域的应用,总结了其作为添加剂的效果及作用机理,并分析了微硅粉的多种提纯方法,如煅烧法、湿法、絮凝法等,进而分析了各种提纯方法的优劣。结果表明,湿法提纯微硅粉技术可有效提高微硅粉纯度至99.98%以上,能够成为微硅粉提纯发展的主流方向。

关键词：工业微硅粉;提纯;高纯球形二氧化硅;