工廠廢棄物硅灰的合理利用新思路

徐菁 朱棟棟

（藍(lán)星（北京）特種纖維技術(shù)研發(fā)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(lán)星（北京）特種纖維技術(shù)研發(fā)中心有限公司，北京 101318）

本文簡述了工業(yè)廢棄物微硅粉的產(chǎn)生和對大氣污染治理的不利作用，結(jié)合微硅粉在工業(yè)以及硅肥在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，對微硅粉的使用提出了新思路并以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jìn)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(yè)在冶煉硅鐵或工業(yè)硅時(shí)在礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生大量高揮發(fā)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(jīng)過除塵環(huán)保設(shè)備進(jìn)行回收得到的一種超細(xì)無定形粉體就是硅灰，它是冶煉硅系產(chǎn)品尾氣副產(chǎn)物。[1]硅灰質(zhì)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(yè)硅爐估算每年能產(chǎn)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(huán)境和經(jīng)濟(jì)都帶來了惡劣的影響。

對于硅灰的環(huán)境影響，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，主要的工作難點(diǎn)在于兩點(diǎn)，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(jià)值有限，無法轉(zhuǎn)化成具有更高的附加值的產(chǎn)物，堆放起來還占用庫房空間，因此很多企業(yè)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(huán)境的情況下，偷偷排放廢氣以降低成本提高利潤。因此，結(jié)合現(xiàn)有的硅灰在工業(yè)方面的應(yīng)用以及硅肥在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，本文提出了一種新思路。

2 硅灰在工業(yè)方面的應(yīng)用及進(jìn)展

硅灰的物理形狀呈現(xiàn)出淺灰色的粉末狀，這是因?yàn)楣杌抑谐硕趸柰猓€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(zhì)。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(tài)分布，其中大部分分布在0.5-1微米之間。因此，在工業(yè)中，這種細(xì)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(nèi)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(yōu)質(zhì)水泥添加劑[3]。

摻有硅灰的混凝土誘導(dǎo)期縮短，具有早強(qiáng)的特性，不易開裂，物化性能穩(wěn)定，具有良好的絕緣性能和抗電弧性能，抗空蝕能力強(qiáng)。這是由于硅灰的粒度細(xì)，分布合理，能有效減少和消除沉淀、分層現(xiàn)象，此外，硅灰還能降低環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化物的收縮率，消除內(nèi)應(yīng)力，防止開裂，提高混凝土的抗凍性。由于其主要化學(xué)成分為二氧化硅，屬惰性物質(zhì)，與大部分酸、堿不起化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)微硅粉均勻分布在物體表面時(shí)，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(yè)方面上的應(yīng)用主要在于其細(xì)小的粒徑、非定型結(jié)晶的性質(zhì)、耐高溫、耐腐蝕的能力以及細(xì)小微粒間的潤滑性等特性，在工業(yè)制品中作為優(yōu)良的助劑添加，增強(qiáng)工業(yè)制品的物理化學(xué)性能。但由于是作為助劑添加，在工業(yè)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(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用及進(jìn)展

硅是農(nóng)作物生長所需要的重要營養(yǎng)元素，農(nóng)作物吸收硅后能促進(jìn)根系生長發(fā)育，提高抗倒伏、抗病蟲害、抗旱、抗寒和養(yǎng)分吸收的能力，并能夠改善農(nóng)作物品質(zhì)；調(diào)節(jié)農(nóng)作物在不同階段對氮、磷、鉀等元素的營養(yǎng)需求，在其他元素使用過量時(shí)有抑制供給的作用；改善農(nóng)作物的營養(yǎng)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(zhì)等含量明顯提高；對土壤和鹽堿地的土壤結(jié)構(gòu)改良還有獨(dú)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(fā)生轉(zhuǎn)換反應(yīng)，形成無害化合物，減少有害成分，同時(shí)還能補(bǔ)充農(nóng)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(yè)廢品與農(nóng)業(yè)種植是完全不相交的兩個(gè)領(lǐng)域，由上可知，硅元素對喜硅型的農(nóng)作物有促進(jìn)作用，并且當(dāng)二氧化硅固體施加在土地中的時(shí)候，對環(huán)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(yīng)用于喜硅型作物的思路，并設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

選取喜硅型植物小麥作為觀察對象，采用無土培養(yǎng)技術(shù)，對小麥進(jìn)行培植，用空白實(shí)驗(yàn)與使用硅灰實(shí)驗(yàn)進(jìn)行植物生長對比。根據(jù)文獻(xiàn)和已有資料報(bào)道[4]，夏季溫度條件下，無土培養(yǎng)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(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出將工業(yè)廢品硅灰應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域是有開發(fā)前景的，這種思路是大面積利用工業(yè)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(jìn)植物光合作用的“功臣”，具有時(shí)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(yīng)用研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].硅酸鹽通報(bào)，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(qiáng)水泥物理性能影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].新型建筑材料,2007，49-53.

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

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1003-5168(2014)03-0068-02