微硅粉是礦熱爐生產硅鐵合金和金屬硅過程中產生的Si和SiO氣體在煙道中與空氣氧化并迅速冷凝形成的粉塵，也稱為硅灰(或凝聚硅灰)。近年來，隨著環保力度的加強，微硅粉產量逐年增加，如果直接排放或堆棄，會造成環境污染和資源浪費，因此，如何資源化利用這些數量巨大的微硅粉已成為硅鐵冶煉企業急需解決的問題。
微硅粉的主要化學成分為SiO2，其中的SiO2主要以非結晶相(或無定形SiO2)存在，含量≥80%、雜質成分少，比表面積為20~28m2/g，粒度小于10μm的顆粒占80%以上，化學活性高，容易與堿反應，且具有質量輕、耐火度高、活性強等特點，被廣泛應用于建筑、耐火材料、冶金、陶瓷、化工等領域。本文對硅鐵冶煉副產物微硅粉的理化性質進行了分析，并從微硅粉產生、回收、應用等方面分析了其綜合回收利用的現狀，指出了微硅粉的高值化利用的方向。
樣品來自云南某鐵合金廠，分別采用X射線焚光光譜儀、激光粒度分析儀、掃描電鏡和X射線衍射儀分別分析了微硅粉樣品的主要化學成分、粒徑分布、微觀形貌和結晶結構。
微硅粉樣品的化學成分見表1。由表1可知，微硅粉含有大量的SiO2，少量的K2O、Na2O、游離C、MgO、PbO、Al2O3、ZnO、CaO、FexO等。由于礦熱爐生產原料不同，副產物微硅粉的化學成分也存在差異，但是通常微硅粉中SiO2含量一般都在80%~96%。微硅粉外觀雖灰白色、灰色或者深灰色，其顏色主要和C、Fe2O3含量等有關。
微硅粉的粒徑分布和微觀形貌分別見圖1和圖2。從圖1中可以看出，微硅粉顆粒分布均勻，粒徑介于0.75~11.8μm，分布較窄，中位粒徑為4μm左右。從圖2可以看出，微硅粉主要為球形顆粒，大小不一，有顆粒團聚現象。此外，我們在對微硅粉進行能譜分析時還發現，樣品微硅粉主要由Si、O、K、Mg等元素組成。
微硅粉樣品的物相組成如圖3所示。從圖3可以看出，微硅粉的X衍射圖譜為典型的玻璃態特征彌散峰，說明微硅粉塵中SiO2以無定形存在。原因可能是微硅粉塵的冷凝形成過程速度較快，微硅粉中的SiO2未及時形成晶體結構。
金屬硅冶煉過程中，微硅粉的形成過程如圖4所示。在電爐內1700℃下，用焦炭還原熔煉硅石或石英，SiO2被還原成SiO和Si，反應過程中被還原成的熔融態Si從爐底流出，未被還原的SiO或者部分Si則以蒸氣形式透過料層在爐口被空氣氧化生成SiO2粉塵，并隨煙氣排出。微硅粉塵的冷凝形成過程速度較快，其中SiO2未及時形成晶體結構，而形成非晶體SiO2粉塵，這個過程中硅石中的雜質也會部分進入煙塵中。
微硅粉塵是一種顆粒細小、輕、易漂浮的可吸入顆粒，如果直接排放，會造成粉塵不易沉降，漂浮于空氣中，嚴重影響人類健康和周邊環境。微硅粉塵顆粒被人體吸入后可直接進入肺部，會引起肺癌等灰塵病。因此，各國都開始重視微硅粉塵的回收利用。
微硅粉顆粒因具有粒度細小、質量輕、吸濕性能差、易團聚、不易沉降等特點，不適合采用濕法凈化除塵。微硅粉煙塵顆粒粒度和比電阻一般分別為0.1~10μm和50Ω·cm，而電除塵法只能處理比電阻小于20Ω·cm和粒度在1~200μm的煙塵，因此電除塵工藝也不適合回收微硅粉。目前微硅粉回收多采用干法除塵工藝，如圖5所示。微硅粉品質和除塵設備的除塵效果有關。除塵設備的除塵效果和風壓、風量、炭粉含量、溫度有關系。目前，微硅粉回收的主要問題是高溫段煙氣管道膨脹、粉塵的加密、系統溫度控制延時等。
一般而言，微硅粉中SiO2的品位越高，其附加值越高。微硅粉品位和原材料、工藝、設備、工藝參數與操作等因素有關。例如，冶煉硅鐵或工業硅時，適當降低還原劑焦炭的灰分，煙塵微硅粉中Al2O3和CaO含量會降低，可提高SiO2含量。
