CN101269813B - 微硅粉提纯回收工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微硅粉提纯回收工艺，主要通过监测控制、提纯、回收等工序，不但能够有效地监测与调节高温粉尘烟气的温度与浓度，避免在冶炼过程中因原料、炉况条件的不同以及冶炼工艺处于不同阶段时对烟气量和烟气成分产生大的波动，而影响后续处理工艺和产品品质。还能够通过离心分离、重力分离与电气分离的方式实现对粉尘烟所中的粗颗粒、以及多种金属氧化物粉尘的分离处理，提高了微硅粉中SiO₂的含量。通过粉尘荷电与静电凝并的方式使布袋除尘器能高效地吸集≥0.01微米的气溶胶微硅粉，微硅粉在通过布袋过滤时更容易实现浅层过滤，在降低过滤风阻的同时，也降低了对布袋品质的要求。

Description

微硅粉提纯回收工艺

技术领域

本发明涉及一种微硅粉提纯回收工艺，尤其是一种微硅粉提纯回收工艺。 

背景技术

微硅粉是在矿热电炉内生产含硅量在75％以上的硅铁合金和工业硅时，产生大量挥发性很强的SiO₂和Si气体与空气迅速氧化并冷凝而成的。主要成份SiO₂含量约占烟尘总量的90％，烟尘颗粒很细，多数在1μm以下，属可吸入颗粒物(PM10)，被人体吸收后直接进入肺部，其毒害性与某些肺癌的高发率有明显的关系，如果烟尘直接排放将造成极为严重的大气污染。但同时由于微硅粉颗粒细小、比面积大(约为25-30m²/g)、具有SiO₂纯度高与强火山灰活性等优良的理化性能，成为一种重要的纳米/微米级无机非金属材料，又因其用途广泛，被国外称为“神奇的材料”。因此硅铁合金/工业硅电炉的烟气净化与微硅粉的回收，成为一项既有利于环保又具有很高经济效益的“绿色投资”，愈来愈受到各铁合金生产厂家和环保公司的高度重视。 

随着微硅粉使用范围的扩大，使用量也越来越多，对微硅粉的需求也随之增加。然而，由于现有微硅粉提纯与回收的效率较低，致使微硅粉的纯度下降，进而也影响了产品整体的品质与质量。 

发明内容

本发明针对现有的微硅粉提纯与回收装置效率较低，微硅粉产品的纯度不高，产品整体的品质与质量缺陷等问题，提供一种微硅粉提纯回收工艺，该工艺能够有效的提高微硅粉提纯与回收的效率，提高微硅粉的纯度，从而提高产品整体品质与质量。 

为实现上述目的，本发明提供一种微硅粉提纯回收工艺，所述工艺包括以下步骤： 

a、监测控制：针对微硅粉烟气的温度与浓度进行检测并实现调节控制； 

b、提纯：将温度与浓度在适宜范围内的微硅粉烟气输入提纯装置，烟气 在所述提纯装置内部进行离心分选与重力分选，然后再通过静电的干法分选，使烟气中的其他粗颗粒以及多种金属氧化物等杂质被分离出来； 

c、回收：被净化后的微细粉尘在静电场的作用下产生荷电凝并，若干微细粉尘结团合并为一个整体，在对烟气进行过滤时，由于微硅粉结团体积增大，降低了对布袋除尘器滤料的要求，也降低了过滤风阻，而过滤后的气体则排放到室外。 

所述微硅粉烟气通过金属硅矿热电炉高温燃烧矿石产生。 

所述监测控制过程中，如果烟气的温度与浓度分别高于或低于标准的范围，那么监测控制装置会使温度与浓度能够保持在相对恒定的范围内。 

所述提纯装置内部设有若干个放电极。 

所述烟气的排放浓度小于30mg/m³。 

所述分离后的杂质通过所述提纯装置下侧的排料阀装入料袋中填埋或抛弃。 

所述热电炉与空冷器连接，通过热交换原理将高达500℃左右的烟气降温至200℃～300℃。 

所述监测控制装置为一种调温调质装置，并且与主风机连接。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

本发明提供的一种微硅粉提纯回收工艺，主要通过监测控制、提纯、回收等工序，不但能够有效地监测与调节高温烟气的温度与浓度，避免在冶炼过程中因原料、炉况条件的不同以及冶炼工艺处于不同阶段时对烟气量和烟气成分产生大的波动，而影响后续处理工艺和产品品质。还能够通过离心分离、重力分离与电气分离的方式实现对粉尘烟气中的粗颗粒、以及多种金属氧化物粉尘的分离处理，提高了微硅粉中SiO₂的含量。通过粉尘荷电与静电凝并的方式使布袋除尘器能高效地吸集≥0.01微米的气溶胶微硅粉，微硅粉在通过布袋过滤时更容易实现浅层过滤，在降低过滤风阻的同时，也降低了对布袋品质的要求。 

本发明不但能够实现对粉尘烟气中的粗颗粒、多种金属氧化物粉尘杂质的分离处理，还能够通过荷电与静电凝并的方式更有效地完成对微硅粉尘的净化及回收操作，提高了布袋除尘器对粉尘的除尘效果，使微硅粉在通过布袋过滤时更容易实现浅层过滤，在降低过滤风阻的同时，也降低了对布袋品质的要求。本发明能够避免在冶炼过程中因原材料、炉况条件的不同以及冶炼工艺处于不同阶段时对烟气量和烟气成分产生的较大波动，而影响后续的处理工艺，不但降低了微硅粉的回收成本，还提高了产品中SiO₂的含量和品质。 

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。 

具体实施方式

工业硅或硅铁在高温熔炼过程中会产生大量的高温烟气，随烟气逸出的粉尘称为硅粉或硅灰，其主要成分是SiO₂，含量占烟尘总含量的90％，其中所含游离态的SiO₂约占10％。因为颗粒度非常小，平均颗粒直径约为0.3μm，因此被称为微硅粉。 

如图1所示，矿热电炉在生产过程中会产生大量高温烟气，高温烟气中含有大量的粉尘。在烟气净化系统未开前烟气通过矿热电炉上方的集气罩及烟囱直接排放到室外空气中。而在烟气净化系统启动后，先将烟囱的阀门关闭，烟气通过管道进入空冷器内部。空冷器采用热交换的原理将高达500℃左右的高温烟气降温至200℃～300℃左右，从而满足后续粉尘处理设备和布袋滤料对温度的要求。 

烟气经空冷器降温冷却后通过管道输入调温调质装置，该装置内部设有监测仪与控制仪，并且该控制仪还与外部的主风机连接。监测仪主要用于监测烟气的温度与浓度。如果烟气温度高于标准的温度范围，那么该装置会启动其相邻的阀门使冷空气通过阀门进入系统内部，冷空气与烟气相混合，使烟气的温度能够保持在正常的恒定范围内。另外，当管道内的烟尘浓度过高时，控制仪会启动与其连接的阀门使外界的空气进入阀门内部，并且与浓度较高的烟气混合，降低烟气的浓度；如果管道内的烟尘浓度过低，控制仪则 会启动与其连接的主风机，主风机通过高速转动，将空冷器内大量的烟气导入系统内部，并与浓度较低的烟气混合，使烟气浓度保持在正常的范围内。 

经调温调质后的烟气输入烟气提纯装置，该提纯装置是一种介于重力除尘器、旋风除尘器和静电除尘器之间的设备，主要是采用电气分离的方法，在提纯装置内部设有若干个放电极，放电极的供电方式以直流或交流方式为主。烟气进入提纯装置内部，并在其内部进行加速式旋转。在微硅粉烟气与静电场接触时，由于微硅粉本身具有体积微小、比电阻高等特点，放电极产生的静电场不能将其捕集而直接进入到后续的处理设备中，但烟气中的粗颗粒、以及多种金属氧化物粉尘杂质却能被捕集下来。因而能够实现微硅粉与杂质的分离处理。由烟气中分离出粗颗粒以及多种金属氧化物粉尘杂质，通过排料阀装入料袋填埋或抛弃。 

含尘烟气通过离心通风机进入布袋除尘器进行除尘净化。布袋除尘器的内部设有8～20个除尘单元，每个除尘室底部均有储灰斗。含尘烟气从储灰斗上侧阀门控制的进风口进入过滤层，该过滤层为圆柱形的布袋，其材质是采用经过特殊处理过滤材料，经处理的滤料能够有效地防止灰尘渗透到滤料纤维中。该布袋具有风阻少、易脱灰、寿命长和高效过滤微细粉尘的特点。被净化后的微细粉尘在荷电与静电凝并的作用下，若干微细粉尘相互结团，增大了粉尘的粒径。在烟气通过布袋进行过滤时，更有利于实现粉尘的浅层过滤，降低了对滤料的要求，也降低了过滤风阻。而过滤出的气体则从除尘器顶部大型屋顶式自然通风帽排到大气中。此时，排放到室外的烟气含尘浓度小于30mg/m³。当布袋中表面吸附粉尘数量达到一定数值的时候，则需要对布袋进行清灰处理，否则将导致过滤阻力的逐渐上升，降低过滤的效率。在对布袋进行清灰时，储灰斗的进风口阀门关闭，而反向吸风口开启，反吹风机开始运行，也随即停止了对烟尘的输入。一旦布袋清理完毕后，进风口阀门重新打开的同时，反向吸风口关闭，此时该储灰斗(第一单元除尘室)又进入正常运行中。 

储灰斗内的粉尘经储灰斗下部螺旋输送机，以及回转阀送入除尘器底部的水平链式输送机中。水平链式输送机再将粉尘转送到另一斜式链式输送机 中，由此输送机将粉尘送入粉尘处理装置的储料仓内。粉尘处理装置是将微硅粉进行增大密度的设备，加密后微硅粉的密度可以增加至400～600kg/m3，比加密前体积最大可减少70％左右，但是并不会改变微硅粉的化学性质。储料仓的内部还设有料位测量和控制装置、料仓底部连接增密设备、自动运行的阀门和流化分配装置。经流化分配装置后，增密或未增密的硅粉通过流量控制阀和气动阀分别进入大袋成品包装系统及散装系统。粉尘处理装置从储仓顶部进料和增密是自动连续运行的。即进储仓的是像香烟灰一样细的硅粉尘(0.15～0.2t/m3)，仓下流出的是比重提高到0.5～0.6t/m3，直径约0.5～1.0mm的圆颗粒硅粉球团，至此整个系统完成了微硅粉的提纯回收工序。 

综上所述，本发明能够有效地监测与调节高温烟气的温度与浓度，避免在冶炼过程中因原料、炉况条件的不同以及冶炼工艺处于不同阶段时对烟气量和烟气成分产生大的波动，而影响后续处理工艺和产品品质。还能够通过离心分离、重力分离与电气分离的方式实现对粉尘烟所中的粗颗粒、以及多种金属氧化物粉尘的分离处理，提高了微硅粉中SiO₂的含量。通过粉尘荷电与静电凝并的方式使布袋除尘器能高效地吸集≥0.01微米的气溶胶微硅粉，微硅粉在通过布袋过滤时更容易实现浅层过滤，在降低过滤风阻的同时，也降低了对布袋品质的要求。 

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡熟悉此项技艺的专业人士.在了解本发明的技术手段之后，自然能依据实际的需要，在本发明的教导下加以变化。因此凡依本发明申请专利范围所作的同等变化与修饰，曾应仍属本发明专利涵盖的范围内。 

Claims (8)

1.一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

a、监测控制：针对微硅粉烟气的温度与浓度进行检测并实现调节控制；

b、提纯：将温度与浓度在适宜范围内的微硅粉烟气输入提纯装置，烟气在所述提纯装置内部进行离心分选、重力分选，然后再通过静电的干法分选，使烟气中的其他粗颗粒以及多种金属氧化物等杂质被分离出来；

c、回收：被净化后的微细粉尘在静电场的作用下产生荷电凝并，若干微细粉尘结团合并为一个整体，在对烟气进行过滤时，由于微硅粉结团体积增大，降低了对布袋除尘器滤料的要求，也降低了过滤风阻，而过滤后的气体则排放到室外。

2.如权利要求1所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述微硅粉烟气通过金属硅矿热电炉高温燃烧矿石产生。

3.如权利要求1所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述监测控制过程中，如果烟气的温度与浓度分别高于或低于标准的范围，那么监测控制装置会使温度与浓度能够保持在相对恒定的范围内。

4.如权利要求1所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述提纯装置内部设有若干个放电极。

5.如权利要求1所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述烟气的排放浓度小于30mg/m³。

6.如权利要求1所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述分离后的杂质通过所述提纯装置下侧的排料阀装入料袋中填埋或抛弃。

7.如权利要求2所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述热电炉与空冷器连接，通过热交换原理将高达500℃左右的烟气降温至200℃～300℃。

8.如权利要求3所述一种微硅粉提纯回收工艺，其特征在于，所述监测控制装置为一种调温调质装置，并且与主风机连接。

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