工业硅生产用碳质还原剂球团的制备研究

发布时间：2021-01-28 15:47

　　实验以石油焦粉为原料制备工业硅生产用碳质还原剂球团,研究了微硅粉含量、润湿介质的种类、含水率、成型压力、润湿介质（NaOH溶液）浓度、粘结剂含量对球团湿球抗压强度、干球抗压强度、抗碎率、热强度与孔隙率的影响。研究结果表明:微硅粉含量为8.0%,润湿介质选用NaOH溶液,其浓度为5.0 mol/L,含水率为10.0%,成型压力为30 MPa,粘结剂含量为4.0%时,制备的球团性能最佳。 

【文章来源】：云南冶金. 2020,49(04)

【文章页数】：6 页

【图文】：

实验流程图

工业硅生产过程中，矿热炉内产生的SiO2气体和Si气体具有很强的挥发性，气体排放后在空气中迅速氧化并冷凝。在相变过程中，因受表面张力作用，形成无定形球状颗粒，微观形貌如图2所示。微硅粉主要成分为SiO2[5]，呈非晶态，平均粒径（100～300)nm，比表面积（2.0～2.8）×104m2/kg，化学反应活性强[6]。NaOH溶液浓度为4.0 mol/L，含量取8.0%；成型压力为20 MPa，粘结剂含量为3.0%。微硅粉含量对球团性能的影响如图3所示。实验结果表明：加入微硅粉后，球团的性能大幅提升。这是由于大量结构不规则分子和原子存在于微硅粉颗粒的表面，使其化学反应活性很高，与润湿介质NaOH溶液具有很强的反应能力，其反应方程式如式（1）所示。生成物Na2O·SiO2为凝胶体，是粘结剂水玻璃的主要成分。此外，微硅粉颗粒会填充球团成型过程中的微小孔隙，进一步提高球团的强度。当微硅粉含量过高时，会造成生产过程渣量增加，影响炉况，适量添加对生产负面影响小[7]。

微硅粉含量为8.0%，成型压力为20 MPa，不同条件下，球团性能如表2所示。将1#与3#、2#与4#球团分别做比较，结果表明当以水和NaOH溶液为润湿介质时，粘结剂的添加均有利于球团性能的提高。在不加入粘结剂的情况下也能够成型。水分子被石油焦颗粒吸附成水化膜，颗粒通过水化膜连接而成型。在球团干燥过程中，随着含水率的降低，水化膜变薄，其表面张力增加，分子间范德华力增加，石油焦颗粒间摩擦力增大，并产生一定的机械啮合力。随着球团含水率的下降，分子间范德华力和颗粒间的机械啮合力使球团强度进一步提高。

【参考文献】：
期刊论文
[1]工业硅生物质球团的制备研究[J]. 杨妮,谢刚,包崇军,俞小花,和晓才,李荣兴,甘胤,侯彦青.  轻金属. 2015(03)
[2]不同种类生物质对工业硅球团性能影响的研究[J]. 杨妮,谢刚,李荣兴,俞小花,和晓才,姚云,包崇军.  昆明理工大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]微硅粉的物化特性及对混凝土孔结构的影响[J]. 万惠文,陈超,吴有武,韦鹏亮,高志飞.  混凝土. 2013(12)
[4]工业硅冶炼还原剂粉料冷压制团的实验研究[J]. 张安福,李宗有,周开亮,张金清,周杰,赵兴凡,张忠益,任承伟.  云南冶金. 2012(03)
[5]工业硅生产三要素[J]. 杨华.  铁合金. 2003(06)



本文编号：3005259