微硅粉的應(yīng)用及其捕集
來(lái)源：甘肅科近環(huán)保技術(shù)有限公司 閱讀：2805 更新時(shí)間：2009-03-24 09:40工業(yè)硅及硅鐵在高溫冶煉的過(guò)程中產(chǎn)生大量含塵煙氣，煙氣的主要成份是SiO2。其含量約占煙塵總量的90％，顆粒度非常小，平均粒徑約為0.3μm，故有微硅粉之稱，它能直接通過(guò)呼吸進(jìn)入人體肺泡，對(duì)人身體健康危害極大。我國(guó)目前擁有上千座硅鐵及工業(yè)硅電爐，在生產(chǎn)過(guò)程中，（每生產(chǎn)一噸硅鐵，可捕集0.1~0.2噸微硅粉）年產(chǎn)生的微硅粉約25萬(wàn)噸。已上環(huán)保設(shè)備能捕集到的約5萬(wàn)噸，其余基本上直接排入大氣，既污染了環(huán)境，也是資源的浪費(fèi)。目前微硅粉沒(méi)有確切的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，每噸價(jià)格為1000～3000元，如果每噸價(jià)格按1500元計(jì)算，全年直排的微硅粉作為資源利用損失的價(jià)值約3.7億元。所以煙氣治理勢(shì)在必行。捕集微硅粉不但是一個(gè)環(huán)境效益和社會(huì)效益的問(wèn)題，而且也包含著很大的經(jīng)濟(jì)效益。
1．微硅粉的應(yīng)用
微硅粉是國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊應(yīng)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(qiáng)高、耐磨、耐沖刷、耐腐蝕、抗?jié)B透抗凍、早強(qiáng)的特種混凝土或復(fù)合水泥，用于大型水電、海港碼頭、鐵路橋梁、高速公路、飛機(jī)場(chǎng)跑道、隧道及城市高層建筑等工程。它可以用于油漆、涂料、樹(shù)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(qiáng)度。還可以用于耐火材料和陶瓷制品的生產(chǎn)，可有效地提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐久性。
（1）微硅粉混凝土用在水利水電工程上，可以提高工程的抗磨蝕能力
（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?jié)B透性能、抗鹽蝕性能，保護(hù)鋼筋
（4）微硅粉混凝土用在交通公路路面的搶修上，具有極強(qiáng)的耐磨特性，早強(qiáng)性能明顯半天即可通車。
2．微硅粉的捕集
2.1硅鐵電爐的煙氣特性
鐵合金大部分產(chǎn)品用碳還原法：礦熱電爐，高爐冶煉生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)目前產(chǎn)量較大的高硅質(zhì)鐵合金產(chǎn)品，如75硅，50硅及FeSi等，一般多用礦熱電爐生產(chǎn)，硅鐵電爐排煙方式，一般采用半封閉式高煙罩或半封閉式矮煙罩（一般煙罩口距電爐口1.8米左右）。近年來(lái)，為改善冶煉操作環(huán)境，控制煙氣溫度，逐漸由傳統(tǒng)的高煙罩發(fā)展為半封閉型矮煙罩電爐。以下的技術(shù)參數(shù)的硅鐵電爐煙氣特性參數(shù)，均以矮煙罩為基礎(chǔ)。
（1）煙氣溫度：500～600℃
（2）煙塵濃度：3.2～3.7g/Nm3
（3）煙氣成分：（生產(chǎn)原料不同、成分略有不同）
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（4）粉塵假比重：0.15-0.2t/m3（5）煙塵比電阻：3.3×1012~5.5×1014Ω.cm
半封閉型電爐煙氣凈化工藝均采用干法凈化流程，即袋式除塵或高壓靜電除塵法。
2.2硅鐵電爐煙氣凈化的特點(diǎn)
由于微硅粉的顆粒度太細(xì)小，機(jī)械力除塵器，包括沉降除塵、慣性除塵及旋風(fēng)除塵，根本捕集不到它。水膜除塵捕集它也很困難。又因?yàn)樗谋入娮杼貏e高，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。如果用捕集一般粉塵的常規(guī)布袋除塵器直接用來(lái)捕集微硅粉，同樣達(dá)不到預(yù)期效果。所以目前國(guó)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。目前美國(guó)、前蘇聯(lián)、挪威等國(guó)家也都是采用大布袋捕集微硅粉。我國(guó)也基本如此。但此法也存在一些問(wèn)題：
（1）由于工業(yè)硅或硅鐵在熔煉過(guò)程中，廢氣溫度很高，可達(dá)500～600℃，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(xì)，粘性很大，不容易振打清灰，嚴(yán)重影響除塵效果，同時(shí)增大系統(tǒng)阻力，能耗增大。并且易造成破袋、掉袋，此時(shí)勢(shì)必停機(jī)修理，將影響正常生產(chǎn)，也增大了設(shè)備維修成本。
（3）運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。布袋除塵器的實(shí)質(zhì)是用濾布過(guò)濾氣體捐集粉塵。
如何結(jié)合煙氣溫度高和顆粒度微細(xì)且粘的特點(diǎn)選擇好濾布是至關(guān)重要的事。即使如此，運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，濾布的孔眼就會(huì)被堵塞，經(jīng)常清理，也達(dá)不到需要的氣流量，容易出現(xiàn)濾布破損現(xiàn)象，換袋費(fèi)用很高。更嚴(yán)重的問(wèn)題是濾布阻力增大，所需動(dòng)力也增大。例如美國(guó)有1臺(tái)30000kVA工業(yè)硅爐用的布袋除塵器所配用的風(fēng)機(jī)動(dòng)力為1864kw，平均每kVA所需用的動(dòng)力為62w，我國(guó)的布袋除塵大體也是這個(gè)數(shù)。
我公司研制開(kāi)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(gè)高壓靜電捕集裝置不是采用目前國(guó)內(nèi)外常規(guī)電除塵的硬特性脈動(dòng)直流作為供電電源，而是采用軟特性直流作為供電電源。這種方法能夠捕集到微硅粉，并且完全能夠達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。這種裝置與“大”布袋除塵器比較，有如下突出的特點(diǎn)。
（a）一次性投資低。全套設(shè)備投資，相當(dāng)“大”布袋除塵器的70％；
（b）運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。每kVA爐風(fēng)機(jī)需用的動(dòng)力為12w，相當(dāng)“大”布袋除塵器的20％；
（c）故障率低。它在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不存在破袋、掉袋影響生產(chǎn)問(wèn)題，機(jī)械故意率很低，基本上能夠與主設(shè)備保持同步運(yùn)行。維護(hù)管理很方便；
（d）可操作性好。全套裝置所用的設(shè)備及原材料都是國(guó)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、捕集硅鐵爐在生產(chǎn)過(guò)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(kāi)發(fā)了當(dāng)代高新技術(shù)領(lǐng)域迫切需用的資源。
3.硅鐵電爐煙氣凈化方案對(duì)比
3.1方案（1）大布袋式
工藝參數(shù)：
⑴爐型：12500KVA；
⑵煙氣量：140000m3/h；
⑶煙氣含塵濃度：31.0～5.5g/Nm.m3⑷煙塵堆比重：200g/cm3
設(shè)備投資：410萬(wàn)元
運(yùn)行成本：受生產(chǎn)時(shí)的爐況影響很大，濾袋破損率高，使用壽命短，設(shè)備維修成本高。
風(fēng)機(jī)耗電量大。
3.1方案（2）電除塵式
工藝參數(shù)：
⑴爐型：12500KVA；
⑵煙氣量：140000m3/h；
⑶含塵濃度：3.1g/Nm3
⑷煙塵堆比重：0.2t/m3
設(shè)備重量：200噸
設(shè)備投資：238萬(wàn)元
運(yùn)行成本：設(shè)備維修量小,幾乎不需要維修。耗電量小。
