工廠廢棄物硅灰的合理利用新思路

徐菁 朱棟棟

（藍星（北京）特種纖維技術研發中心有限公司，北京 101318）

工廠廢棄物硅灰的合理利用新思路

徐菁 朱棟棟

（藍星（北京）特種纖維技術研發中心有限公司，北京 101318）

本文簡述了工業廢棄物微硅粉的產生和對大氣污染治理的不利作用，結合微硅粉在工業以及硅肥在農業方面的應用，對微硅粉的使用提出了新思路并以實驗驗證：將硅灰以渾濁液的形式配伍施加到喜硅性植物生長過程中，以小麥為例，對小麥的生長有促進作用。

大氣污染；硅灰；合理利用

1 引言

硅灰，又稱為微硅粉，鐵合金行業在冶煉硅鐵或工業硅時在礦熱電爐內產生大量高揮發性的二氧化硅和硅氣體，氣體排放后迅速接觸空氣而氧化冷凝沉淀形成粉體，粉體經過除塵環保設備進行回收得到的一種超細無定形粉體就是硅灰，它是冶煉硅系產品尾氣副產物。[1]硅灰質量輕，粒徑小，其大小約為0.2-1微米[2]，屬于PM.2.5級的污染物，也是塵肺病的主要致病原因之一。如今，我國的硅鐵及工業硅爐估算每年能產生硅灰150萬噸左右，安裝了除塵回收裝置的單位每年能捕集到的微硅粉不足50萬噸，大部分的微硅粉都是直接排入大氣，給環境和經濟都帶來了惡劣的影響。

對于硅灰的環境影響，在調查中發現，主要的工作難點在于兩點，一方面是捕塵收塵回收裝置方法采用自然沉降法，回收效率低，除塵效果很差；另一方面收集起來的硅灰回收利用價值有限，無法轉化成具有更高的附加值的產物，堆放起來還占用庫房空間，因此很多企業為了減輕庫房壓力，虧本處理收集的硅灰或者干脆在明知道會污染環境的情況下，偷偷排放廢氣以降低成本提高利潤。因此，結合現有的硅灰在工業方面的應用以及硅肥在農業方面的應用，本文提出了一種新思路。

2 硅灰在工業方面的應用及進展

硅灰的物理形狀呈現出淺灰色的粉末狀，這是因為硅灰中除了二氧化硅外，還含有三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉、氧化鎂、碳等其他的雜質。硅灰是一種無定形的粉末，其粒徑范圍為0.2-2微米的正態分布，其中大部分分布在0.5-1微米之間。因此，在工業中，這種細小顆粒對改善和提高材料性能有很大的幫助。

由于硅灰具有微小光滑的球狀體，在摻有硅灰粉的水泥中起到潤滑作用，減小水泥中顆粒之間的內摩擦力，改善水泥可加工性能和提高水泥的性能，因此微硅粉是一種優質水泥添加劑[3]。

摻有硅灰的混凝土誘導期縮短，具有早強的特性，不易開裂，物化性能穩定，具有良好的絕緣性能和抗電弧性能，抗空蝕能力強。這是由于硅灰的粒度細，分布合理，能有效減少和消除沉淀、分層現象，此外，硅灰還能降低環氧樹脂固化反應的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數和固化物的收縮率，消除內應力，防止開裂，提高混凝土的抗凍性。由于其主要化學成分為二氧化硅，屬惰性物質，與大部分酸、堿不起化學反應，當微硅粉均勻分布在物體表面時，物體抗腐蝕性大大提高，抗空蝕能力提高3～16倍[1]。

總的來說，硅灰在工業方面上的應用主要在于其細小的粒徑、非定型結晶的性質、耐高溫、耐腐蝕的能力以及細小微粒間的潤滑性等特性，在工業制品中作為優良的助劑添加，增強工業制品的物理化學性能。但由于是作為助劑添加，在工業制品雖然具有較多的用途，但用量一直無法上升，市場仍舊處于供大于求的局面。

3 硅肥在農業方面的應用及進展

硅是農作物生長所需要的重要營養元素，農作物吸收硅后能促進根系生長發育，提高抗倒伏、抗病蟲害、抗旱、抗寒和養分吸收的能力，并能夠改善農作物品質；調節農作物在不同階段對氮、磷、鉀等元素的營養需求，在其他元素使用過量時有抑制供給的作用；改善農作物的營養成份，使瓜果類的糖及維生素、花生的脂肪、谷物的淀粉、小麥的蛋白質等含量明顯提高；對土壤和鹽堿地的土壤結構改良還有獨特的作用。由于硅肥中所含的硅、鈣、鎂離子能夠與紅壤中大量積聚的鐵、鋁離子和鹽堿地中大量積聚的鐵、鋁離子和鈉離子發生轉換反應，形成無害化合物，減少有害成分，同時還能補充農作物生長急需的硅、鈣、鎂等元素。

4 硅灰合理利用新思路

一直以來，工業廢品與農業種植是完全不相交的兩個領域，由上可知，硅元素對喜硅型的農作物有促進作用，并且當二氧化硅固體施加在土地中的時候，對環境不造成污染，對植物的生長和繁殖無副作用，安全可靠。因此，本文提出了將硅灰應用于喜硅型作物的思路，并設計如下的實驗進行驗證。

選取喜硅型植物小麥作為觀察對象，采用無土培養技術，對小麥進行培植，用空白實驗與使用硅灰實驗進行植物生長對比。根據文獻和已有資料報道[4]，夏季溫度條件下，無土培養的小麥苗的生長到10cm的生理周期為6-12天，周期短，見效快。

因此，根據實驗結果，可以看出將工業廢品硅灰應用于農業種植領域是有開發前景的，這種思路是大面積利用工業廢料硅灰，讓其從污染空氣的“元兇”之一到利于植物生長、促進植物光合作用的“功臣”，具有時代意義。

[1]鐵生年，姜子炎，汪長安.礦熱爐冶煉鐵合金回收微硅粉粉體應用研究與發展現狀[J].硅酸鹽通報，2012,31(6):1491-1497.

[2]M.Barati,S.Sarder,A.McLean,R.Roy.Recovery of silicon from silica fume[J].Journal of Non-Crystalline Solids 2011,357:18-23.

[3]王秀紅，崔琪.微硅粉對纖維增強水泥物理性能影響的實驗研究[J].新型建筑材料,2007，49-53.

[4]武艷菊，宋祥偉，劉振學.硅肥的研究現狀及展望[J].磷肥與復肥，2006,21(3):55-56.

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A

1003-5168(2014)03-0068-02