孫 寧，李俊翰，楊紹利，羅金華，彭富昌，馬 蘭

（1.攀枝花學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，四川攀枝花617000；2.攀枝花學(xué)院攀西科技創(chuàng)新中心；3.攀枝花學(xué)院材料工程學(xué)院）

工業(yè)微硅粉的提純與應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展*

孫 寧1，李俊翰2，楊紹利1，羅金華2，彭富昌3，馬 蘭3

（1.攀枝花學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，四川攀枝花617000；2.攀枝花學(xué)院攀西科技創(chuàng)新中心；3.攀枝花學(xué)院材料工程學(xué)院）

微硅粉是工業(yè)冶煉金屬硅及硅鐵合金的副產(chǎn)物，具有顆粒細(xì)小、質(zhì)量輕、比表面積大、火山灰活性強(qiáng)、耐火度高等優(yōu)良的理化性能，已由工業(yè)廢棄物逐漸轉(zhuǎn)變成為一種重要的材料，被廣泛應(yīng)用在混凝土、水泥、耐火材料等行業(yè)。微硅粉的主要成分是無(wú)定形二氧化硅，二氧化硅的品位決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，質(zhì)量決定其經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用領(lǐng)域。要提高微硅粉的經(jīng)濟(jì)附加值和潛在使用價(jià)值，就需要去除微硅粉中的金屬氧化物和游離碳等雜質(zhì)，提高二氧化硅的品位。因此，對(duì)微硅粉的提純技術(shù)進(jìn)行開發(fā)與研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)微硅粉的提純和應(yīng)用研究現(xiàn)狀作了重點(diǎn)闡述，指出了微硅粉綜合利用的發(fā)展方向和市場(chǎng)前景。

微硅粉；提純；二氧化硅

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，金屬硅及硅鐵合金的需求量也不斷加大。在冶煉金屬硅及硅鐵合金的過(guò)程中，因高溫產(chǎn)生的硅蒸汽與礦熱電爐煙道內(nèi)的氧氣結(jié)合形成一氧化硅，隨著煙道排出后，與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化硅蒸氣，并迅速冷凝成為細(xì)小的球狀微粒粉塵。將這些粉塵用特定的環(huán)保除塵設(shè)備捕集回收起來(lái)，得到的超細(xì)無(wú)定形二氧化硅微粒，即為微硅粉［1］。微硅粉作為工業(yè)冶煉的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量隨金屬硅及硅鐵合金的產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)［2］。2015年，中國(guó)金屬硅產(chǎn)量約為215萬(wàn)t，硅鐵產(chǎn)量約為349萬(wàn)t。按照每3 t金屬硅產(chǎn)出1 t微硅粉，每5 t硅鐵產(chǎn)出1 t微硅粉計(jì)算，僅2015年中國(guó)就生產(chǎn)約142萬(wàn)t微硅粉。

微硅粉具有顆粒細(xì)小、質(zhì)量輕、比表面積大、火山灰活性強(qiáng)、耐火度高等性能［3-5］，如果直接排放到空氣中或捕集后大量堆放，會(huì)造成大氣污染或引起揚(yáng)塵，對(duì)人類健康和周邊環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此合理有效地應(yīng)用微硅粉迫在眉睫。北美地區(qū)稱其為“硅灰”，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)中期，挪威?？瞎緦⑸a(chǎn)的微硅粉注冊(cè)成為商標(biāo)，并在產(chǎn)品的生產(chǎn)捕集、綜合應(yīng)用等領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位［6-8］。微硅粉中二氧化硅的品位決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低，二氧化硅品位越高，產(chǎn)品的市場(chǎng)前景越好［9］。目前，市場(chǎng)上出售的微硅粉因含有金屬氧化物和游離碳等雜質(zhì)，使其使用范圍狹窄導(dǎo)致產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益不高［10］。因而，提高微硅粉中二氧化硅的品位，降低雜質(zhì)含量，不僅能增加產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)和附加值，更能提高產(chǎn)品的使用性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域［11-13］。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)微硅粉提純和應(yīng)用技術(shù)做了大量研究。總的來(lái)說(shuō)，提純的方法大致包括了煅燒法、酸法、濕法和絮凝法等方法。微硅粉的摻入能提高材料的耐磨、耐腐蝕、耐久性、致密性、強(qiáng)度等性能，被廣泛應(yīng)用于建筑、耐火材料、冶金、陶瓷、化工等領(lǐng)域。筆者總結(jié)并評(píng)估了這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，以期對(duì)開發(fā)環(huán)境友好型、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯的微硅粉提純與應(yīng)用技術(shù)提供借鑒。

1 微硅粉提純技術(shù)研究現(xiàn)狀

二氧化硅含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）低于88%的微硅粉產(chǎn)品基本沒(méi)有市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)效益低下，含量為88%~92%的主要用于混凝土或水泥行業(yè)，含量大于92%的可用于耐火材料乃至其他高價(jià)值領(lǐng)域［14］。提高二氧化硅的品位能拓展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，增加產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)附加值。因此，對(duì)微硅粉的提純技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的意義。

1.1 煅燒法提純

煅燒法是將微硅粉進(jìn)行高溫煅燒，使碳、硫、灰分等非金屬氧化物雜質(zhì)以氣態(tài)的形式排除，提高產(chǎn)品的純度，其工藝流程見(jiàn)圖1所示。

圖1 微硅粉煅燒提純工藝流程圖

姜子炎等［15］使用自制的流化床作為反應(yīng)裝置，通過(guò)改變進(jìn)入流化床的氣體流速使微硅粉達(dá)到最佳流化效果。結(jié)果表明，在空氣的氣氛下，煅燒溫度設(shè)置為700℃，反應(yīng)時(shí)間為3 h，樣品中二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)從81.62%升至86.97%，游離碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1.25%降至0.027%，燒失量從3.36%降至0.99%，樣品顆粒粒度變大，表面光滑度提高。范旭［16］使用流化床煅燒塔，在富氧的環(huán)境下提純微硅粉，能夠提高提純效率，縮短煅燒時(shí)間，加快微硅粉中殘留碳的氧化速率，有效預(yù)防微硅粉中二氧化硅顆粒的黏結(jié)團(tuán)聚和熔融。結(jié)果表明，在氧氣氣氛達(dá)到32%、煅燒溫度為900℃、煅燒時(shí)間為3 h的反應(yīng)條件下，可以達(dá)到最佳除碳效果。

采用煅燒法提純微硅粉效果較為明顯，適應(yīng)性強(qiáng)且除碳效率高。但煅燒法對(duì)煅燒裝置、煅燒環(huán)境和產(chǎn)品捕集器等工藝設(shè)備要求較高，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本增加，同時(shí)煅燒法對(duì)去除微硅粉中的金屬氧化物雜質(zhì)效率低。建議采用煅燒法結(jié)合其他提純技術(shù)對(duì)微硅粉提純。

1.2 酸法提純

酸法提純是指利用二氧化硅不溶于酸的特點(diǎn)，采用酸浸或酸洗等方法，溶解微硅粉中金屬氧化物雜質(zhì)達(dá)到提純的目的，工藝流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 微硅粉酸法提純工藝流程圖

高思等［17］通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)鹽酸提純微硅粉的條件做了研究，實(shí)驗(yàn)表明，在固液比（g/mL）為3∶200，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸，300 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)3 h，得到的樣品二氧化硅純度達(dá)到92.79%，粒度為96.6 nm，比表面積為23.81 m2/g，提純后的樣品粒徑更均勻。馮柳毅等［18］采用酸浸工藝去除微硅粉中的金屬氧化物雜質(zhì)，研究表明，用硝酸去除金屬雜質(zhì)鈣的去除率高達(dá)93.82%，用硫酸去除金屬雜質(zhì)鎂的去除率為70.38%，但硝酸與硫酸對(duì)鉀和鈣的去除效果較差，而鹽酸對(duì)鉀、鈣、鎂的去除效果居中，因此選用鹽酸作為酸浸溶劑較為適宜。

采用酸法提純的工藝操作性強(qiáng)，在很大程度上能提高微硅粉的質(zhì)量，但是由于酸的大量使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)該方法也會(huì)提高對(duì)工藝設(shè)備的耐酸、耐腐蝕等性能的要求，這將間接提高企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 濕法提純

濕法提純是指將微硅粉加水制備成礦漿溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)礦漿溶液的pH，使微硅粉表面電荷發(fā)生改變，增加微硅粉的膨脹系數(shù)和吸水率，減少微硅粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，使雜質(zhì)易于分開，工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 微硅粉濕法提純工藝流程圖

劉瑞聰?shù)龋?9］采用二步法提純?nèi)コs質(zhì)，當(dāng)溫度為80℃、沉降時(shí)間為4 h、攪拌轉(zhuǎn)速為160 r/min時(shí)，雜質(zhì)鐵去除率達(dá)到 99.1%，雜質(zhì)鋁去除率達(dá)到82.3%。楊振偉等［20］首先使用鹽酸對(duì)微硅粉做了表面改性，再分別利用鹽酸和硫酸進(jìn)行二步酸浸提純，制備出純度為98.3%的球形納米二氧化硅。

濕法提純操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，用酸量較少，與酸法提純結(jié)合可進(jìn)一步提高微硅粉產(chǎn)品的品質(zhì)。

1.4 絮凝法提純

絮凝法是利用礦漿中各組分顆粒表面的潤(rùn)濕性不同（即固體表面與水相互作用這一界面現(xiàn)象的強(qiáng)弱程度的不同），加入適當(dāng)?shù)男跄齽共煌M分顆粒分離，從而達(dá)到二氧化硅與雜質(zhì)分離的目的，其實(shí)質(zhì)是一種浮選方法，工藝流程見(jiàn)圖4。

圖4 微硅粉絮凝法提純工藝流程圖

劉麗娟等［21］研究了絮凝劑種類、用量、pH和沉降時(shí)間對(duì)提純效果的影響。結(jié)果表明，在分散劑聚乙烯吡咯烷酮投加量為80 g/t、溶液pH為5.3、絮凝劑油酸鈉投加量為1 824 g/t、沉降時(shí)間為50 min時(shí)，微硅粉中的二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)從74%提高到91%。劉瑜等［22］、佟瑞利等［23］、黃傳兵等［24］結(jié)合了微硅粉的理化性能和生產(chǎn)實(shí)際，介紹了絮凝法的絮凝機(jī)理和理論模型，提出了絮凝法的發(fā)展方向，為絮凝法提純微硅粉提供了技術(shù)參考和理論依據(jù)。

目前，對(duì)絮凝法的研究相對(duì)較少，作為一種新的提純工藝，絮凝法對(duì)工藝設(shè)備的要求沒(méi)有酸洗法高，且對(duì)酸的需求量不大。但該方法存在著提純效果不夠明顯、調(diào)整劑利用率低、廢副產(chǎn)物多等問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究解決。

2 微硅粉在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 在混凝土行業(yè)的應(yīng)用

微硅粉作為摻和料，其火山灰效應(yīng)和微粒效應(yīng)能改善混凝土的黏聚性和泌水性，同時(shí)能提高混凝土的材料強(qiáng)度、使用壽命、抗?jié)B性等?；炷翐饺胛⒐璺劭梢越档蜕a(chǎn)成本，提高工程質(zhì)量。

F.A.Memon等［25］研究了微硅粉對(duì)含粉煤灰的無(wú)機(jī)礦物聚合物混凝土硬度性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)微硅粉替代一部分粉煤灰時(shí)，混凝土拌合物的和易性有所降低；然而隨著微硅粉的加入，混凝土硬化后的力學(xué)性能顯著提高，當(dāng)微硅粉加入量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)效果最為明顯。此時(shí)，混凝土的坍落度降低了4.3%，抗壓強(qiáng)度提高6.9%，抗拉強(qiáng)度提高12.8%，彎曲強(qiáng)度提高11.5%。Yang Jiansen等［26］研究了干濕循環(huán)條件下，含微硅粉混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性能，建立了混凝土抗硫酸鹽腐蝕的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明，干濕循環(huán)條件惡化了混凝土的抗硫酸鹽腐蝕性，使其強(qiáng)度和耐腐蝕性顯著降低。當(dāng)水灰質(zhì)量比為0.47、加氣量為6%（體積分?jǐn)?shù)），微硅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，砂子加入量30%時(shí)，所制備的混凝土耐硫酸腐蝕性能較好。與不含微硅粉的混凝土相比，該混凝土耐蝕系數(shù)的K80和K50分別提高了9%和7%。J.Y. Choi等［27］研究了微硅粉含量和聚合物黏結(jié)劑比例對(duì)快速硬化聚合物改性混凝土性能的影響。研究表明，當(dāng)微硅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，混凝土的抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到最大值，并且隨著微硅粉和黏結(jié)劑含量的提高，其吸水性、碳化和抗氯離子穿透能力逐漸提高。

2.2 在水泥行業(yè)的應(yīng)用

在水泥中添加微硅粉能夠改善骨料的微觀結(jié)構(gòu)，填充水泥顆粒間的孔隙，減小顆粒間的摩擦，增加振動(dòng)流動(dòng)性，改善水泥可加工性能，提高水泥的質(zhì)量。

賀智勇等［28］研究了微硅粉對(duì)超低水泥澆注料流動(dòng)性的影響，微硅粉加入量越大，基質(zhì)泥漿黏度越大。這是因?yàn)槲⒐璺叟c水形成的水化產(chǎn)物聚合致使?jié){體層流阻力加大，泥漿黏度上升。Chalermphan Narattha等［29］對(duì)未經(jīng)蒸壓處理的硅酸鹽水泥-粉煤灰-微硅粉混凝土的熱重變化、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)做了測(cè)試，將混合物在水中和空氣中分別固化3、7、28 d后，其主要物相有硅酸鈣水合物、鈣礬石、鈣鋁黃長(zhǎng)石、氫氧化鈣和碳酸鈣。與經(jīng)過(guò)通風(fēng)處理的水泥-粉煤灰混凝土相比，水泥-粉煤灰-微硅粉混凝土28 d后的抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)有所增加，且在水中固化的混凝土樣品的抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)高于空氣中。X射線和熱重分析表明，隨著微硅粉的加入，樣品中的氫氧化鈣逐漸減少，這是由于微硅粉的引入導(dǎo)致了火山灰效應(yīng)，使樣品的抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)提高。M.T.Palou等［30］利用硅酸鹽水泥-爐渣-微硅粉-變質(zhì)高嶺土制備了混合水泥。由于微硅粉具有較大的比表面積，使得其火山灰反應(yīng)極為明顯。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，硬凝材料能夠顯著提高樣品的抗壓強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥相比，該研究制備的四元系混合水泥樣品產(chǎn)生了更加具備熱穩(wěn)定性的水化產(chǎn)物，該物質(zhì)被認(rèn)為是研發(fā)特殊用途水泥最有前景的材料。

2.3 在耐火材料行業(yè)的應(yīng)用

微硅粉的高強(qiáng)度、高致密度、高活性和高流動(dòng)性等特點(diǎn)可提高耐火材料、耐磨材料和陶瓷制品的使用性能和耐久性。

Li Zhaoheng等［31］研究了MgO在MgO-微硅粉混合漿料中的熱力學(xué)行為。結(jié)果顯示，MgO粉末的反應(yīng)活性和MgO-微硅粉混合漿料的pH是不同的，其取決于MgO的顆粒大小和結(jié)晶程度。隨著MgO煅燒溫度的提高，Mg（OH）2的形成趨勢(shì)逐漸減弱直至停止。當(dāng)煅燒溫度為1 450℃時(shí)，MgO-微硅粉混合漿料微觀結(jié)構(gòu)的致密性最好，被認(rèn)為是新一代的耐火材料澆注料。張巍等［32］研究了微硅粉加入量對(duì)焦寶石基噴涂耐火材料抗熱震性能的影響。結(jié)果表明，隨著微硅粉含量的增加，焦寶石基噴涂耐火材料的熱膨脹系數(shù)減小，體積密度加大，當(dāng)微硅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，其具有最佳的抗熱震性能。鐵生年等［33］以氧化鋁和微硅粉為原料，采用固相反應(yīng)制備了莫來(lái)石粉體，制得的莫來(lái)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，比表面積為9.26 m2/g，平均粒徑為0.58 μm。

2.4 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

微硅粉因其獨(dú)特的性能在化工、環(huán)保、電子封裝和新材料方面也有相關(guān)的應(yīng)用。S.A.Bernal等［34］研究了以化學(xué)法改性微硅粉或稻殼灰制備的堿性溶液對(duì)變質(zhì)高嶺土-高爐渣混合漿料活性的影響。研究表明，與傳統(tǒng)的硅酸鹽溶液制備的活化劑相比，該方法所制備的活化劑能夠促使混合漿料產(chǎn)生一定的機(jī)械強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)。李小英等［35］以微硅粉為原料，經(jīng)過(guò)焙燒、水浸、凈化、碳分、洗滌、干燥、煅燒等工藝，制備了純度為99.98%的高純白炭黑。G.Bar-Nes等［36］發(fā)現(xiàn)在市場(chǎng)上買到的微硅粉在黏結(jié)劑和混凝土中的分散性較差，容易在十到幾百個(gè)微米范圍內(nèi)產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，其原因是放射性廢料中常含有高濃度的堿性物質(zhì)，使得黏結(jié)基質(zhì)發(fā)生堿硅反應(yīng)；而微硅粉是低品位廢渣固化過(guò)程粘結(jié)基質(zhì)的常用添加劑，它的加入可降低多種有害物質(zhì)的滲透。

3 分析討論

目前，微硅粉的提純和應(yīng)用已受到廣泛關(guān)注，相關(guān)研究報(bào)道較多。筆者主要分析了煅燒法、酸法、濕法和絮凝法這4種提純方法，并分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。煅燒法除碳效率高但對(duì)工藝設(shè)備要求較高，并且去除金屬氧化物雜質(zhì)效率低；酸法能較好提高微硅粉純度，但酸的大量使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；濕法操作簡(jiǎn)便，酸用量較少；絮凝法對(duì)工藝設(shè)備要求不高但提純效果欠佳。結(jié)合以上幾種方法對(duì)比，根據(jù)微硅粉中雜質(zhì)的成分和含量選擇不同的提純方法，可以有效地節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到預(yù)期提純目標(biāo)。如對(duì)微硅粉的純度要求極高，可以選擇煅燒法與酸法提純結(jié)合的方法，達(dá)到最佳提純效果。國(guó)內(nèi)外對(duì)微硅粉的應(yīng)用主要集中在混凝土、水泥、耐火材料等行業(yè)，處于粗放式利用階段。當(dāng)然，這也與微硅粉產(chǎn)品質(zhì)量有很大的關(guān)系。因此，進(jìn)一步加大微硅粉提純技術(shù)的研究，提高二氧化硅純度，將對(duì)微硅粉的有效應(yīng)用具有顯著的促進(jìn)效果。可使微硅粉在電子封裝、航空航天、高分子復(fù)合材料等高技術(shù)、高價(jià)值應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定健康發(fā)展，資源匱乏、環(huán)境污染等問(wèn)題也日益凸顯，中國(guó)的環(huán)境保護(hù)政策已由過(guò)去的先污染、后治理向預(yù)防污染方向轉(zhuǎn)型，政府加大了對(duì)工業(yè)冶煉污染的治理力度，工業(yè)冶煉尾氣的凈化、微硅粉回收和提純的標(biāo)準(zhǔn)也將會(huì)提高。通過(guò)專業(yè)除塵環(huán)保設(shè)備從尾氣中捕集回收而得的微硅粉，表現(xiàn)出優(yōu)異的高活性、高強(qiáng)度、高流動(dòng)性和高致密度等性能，已從工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)變成為一種重要的材料，被廣泛應(yīng)用在混凝土、水泥、耐火材料等行業(yè)。微硅粉的品位決定了經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用領(lǐng)域，選擇煅燒法與酸法結(jié)合的方法能更好地提高提純效果，但需繼續(xù)研究解決能耗和環(huán)境問(wèn)題。因此，研究高效低耗的提純技術(shù)，進(jìn)一步提高微硅粉純度，對(duì)增加產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)附加值，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域具有十分重要的意義。

［1］ 唐建新，呂艷紅，李傳山，等.固體廢棄物微硅粉應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2013（4）：17-21.

［2］ 張金梁，郭占成，支歆，等.微硅粉中SiO2在稀堿液中的溶解行為及動(dòng)力學(xué)［J］.過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2012，12（2）：212-217.

［3］ Khater H M.Effect of silica fume on the characterization of the geopolymer materials［J］.International Journal of Advanced Structural Engineering，2013（5）：12-22.

［4］ 馬艷芳，李寧，常鈞.硅灰性能及其再利用的研究進(jìn)展［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2009，41（10）：8-10.

［5］ 張啟萬(wàn).硅微粉的生產(chǎn)與應(yīng)用［J］.鐵合金，2005（3）：14-17.

［6］ Baltazar L G，Henriques F M A，Jorne F，et al.The use of rheology in the study of the composition effects on the fresh behaviour of hydraulic lime grouts for injection of masonry walls［J］.Rheologica Acta，2013，52：127-138.

［7］ 馮柳毅，林榮毅，張彩軍.冶金礦熱爐粉塵微硅粉資源化利用的現(xiàn)狀［J］.中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，25（5）：68-71.

［8］ 王濤，鐵生年，汪長(zhǎng)安.微硅粉原位合成莫來(lái)石制備高強(qiáng)度多孔陶瓷材料［J］.硅酸鹽通報(bào)，2013，32（11）：2244-2248.

［9］ 趙平，張艷嬌，劉廣學(xué)，等.陶瓷級(jí)碳化硅微粉提純?cè)囼?yàn)研究［J］.非金屬礦，2009，32（4）：48-50.

［10］ 劉靜晨.四氧化三鐵與微硅粉復(fù)合材料制備與研究［D］.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.

［11］ Thorstensen R T，F(xiàn)idjestol P.Inconsistencies in the pozzolanic strength activity index（SAI）for silica fume according to EN and ASTM［J］.Materials and Structures，2015，48：3979-3990.

［12］ 張嫦，周小菊.微細(xì)硅微粉的混酸法純化條件研究［J］.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，30（6）：721-723.

［13］ Harbec D，Bahri H，Hamou A T，et al.New silica fume from recycledglass［J］.NanotechnologyinConstruction，2015，53：407-414.

［14］ 王雨.利用硅微粉制備無(wú)定型二氧化硅及其應(yīng)用研究［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2015.

［15］ 姜子炎，鐵生年，汪長(zhǎng)安.流化床法除去微硅粉游離碳工藝研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2013，32（1）：19-24.

［16］ 范旭.工業(yè)硅微粉提純的研究［D］.淮南：安徽理工大學(xué)，2014.

［17］ 高思，修宗明，李俊峰，等.礦熱電爐硅微粉純化研究［J］.天津化工，2007，21（5）：21-24.

［18］ 馮柳毅，林榮毅，田登超，等.酸浸工藝脫除微硅粉雜質(zhì)離子及其對(duì)熱堿溶解過(guò)程的強(qiáng)化［J］.化工進(jìn)展，2015，34（12）：4379-4390.

［19］ 劉瑞聰，湯培平，林康英，等.濕法提純制備太陽(yáng)能級(jí)硅過(guò)程的研究［J］.化學(xué)工程，2014，42（6）：15-18.

［20］ 楊振偉.微硅粉濕法提純制備球形納米二氧化硅［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2011.

［21］ 劉麗娟，李鐵龍，金朝暉.硅微粉的提純實(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（12）：2879-2882.

［22］ 劉瑜，劉麗娟，李勇超，等.絮凝法、浮選法純化硅微粉的研究分析［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，9（5）：95-100.

［23］ 佟瑞利，趙娜娜，劉成蹊，等.無(wú)機(jī)、有機(jī)高分子絮凝劑絮凝機(jī)理及進(jìn)展［J］.河北化工，2007，30（3）：3-6.

［24］ 黃傳兵，陳興華，蘭葉，等.選擇性絮凝技術(shù)及其在礦物分選中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)工程，2005，3（3）：27-29.

［25］ Memon F A，Nuruddin M F，Shafiq N.Effect of silica fume on the fresh and hardened properties of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete［J］.Metallurgy and Materials，2013，20（2）：205-213.

［26］ Yang Jiansen，Wang Peiming，Li Haoxin，et al.Sulfate attack resistance of air-entrained silica fume concrete under dry-wet cycle condition［J］.Journal of Wuhan University of Technology-Mater，2016（8）：857-864.

［27］ Choi J Y，Joo M K，Lho B C.Effects of silica fume content and polymer-binderratioonpropertiesof ultrarapid-hardening polymermodified mortars［J］.Concrete Structures and Materials，2016，10（2）：249-256.

［28］ 賀智勇，彭小艷，王素珍，等.硅微粉對(duì)超低水泥澆注料流動(dòng)性的影響［J］.硅酸鹽通報(bào)，2005（6）：53-55.

［29］ Chalermphan Narattha，Pailyn Thongsanitgarn，Arnon Chaipanich. Thermogravimetry analysis，compressive strength and thermal conductivity tests of non-autoclaved aerated Portland cement-fly ashsilica fume concrete［J］.Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2015，122：11-20.

［30］ Palou M T，Kuzielova E，Novotny R，et al.Blended cements consisting of Portland cement-slag-silica fume-metakaolin system［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2016，125：1025-1034.

［31］ Li Zhaoheng，Yu Qijun，Chen Xiaowen，et al.The role of MgO in the thermal behavior of MgO-silica fume pastes［J］.Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，2016（1）：1-13.

［32］ 張巍，李雪東，戴文勇.SiO2微粉加入量對(duì)焦寶石基噴涂耐火材料抗熱震性能的影響［J］.機(jī)械工程材料，2011，35（8）：30-36.

［33］ 鐵生年，王濤，汪長(zhǎng)安.微硅粉固相反應(yīng)制備莫來(lái)石粉體工藝［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2013，31（34）：56-59.

［34］ Bernal S A，Rodriguez E D，de Gutierrez R M，et al.Activation of metakaolin/slag blends using alkaline solutions based on chemically modified silica fume and rice husk ash［J］.Waste and Biomass Valorization，2012（3）：99-108.

［35］ 李小英，彭建蓉，和曉才，等.微硅粉制取高純白炭黑的工藝初探［J］.濕法冶金，2014，33（5）：406-409.

［36］ Bar-Nes G，Peled Y，Haddad M A，et al.The effect of high salt concentration on the integrity of silica-fume blended cementitious matrices for waste immobilization applications［J］.Materials and Structures，2011，44：291-297.

Research progress in purification and application technology of industrial silica fume

Sun Ning1，Li Junhan2，Yang Shaoli1，Luo Jinhua2，Peng Fuchang3，Ma Lan3
（1.School of Resources and Environmental Engineering，Panzhihua University，Panzhihua 617000，China；2.Panxi Science and Technology Innovation Center，Panzhihua University；3.School of Materials Engineering，Panzhihua University）

As a by-product obtained in the manufacturing process of ferrosilicon and metal silicon，silica fume has excellent physical and chemical properties for small particles，light weight，large specific surface area，high pozzolanic activity，and high refractoriness etc..Silica fume has been gradually transformed to the important materials from industrial waste.It was widely used in concrete，cement，refractory materials，and so on.The main content of silica fume was amorphous silicon dioxide，and the grade of silicon dioxide determined the economic benefit and application field of the product.To improve the product added value，it′s necessary to improve the grade of silicon dioxide，and remove the impurities，such as metal oxides and free carbons.Therefore，it is of great practical significance for the research and development of silica fume purification technology.It focused on the purification and the application research status of silica fume，and pointed out the development direction of comprehensive utilization of silica fume and market prospects.

silica fume；purification；SiO2

TQ127.2

A

1006-4990（2017）08-0005-05

2017-02-13

孫寧（1985— ），男，碩士，工程師，主要從事礦物材料學(xué)的研究，現(xiàn)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)，發(fā)表論文10余篇，其中EI 3篇，中文核心4篇。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51174122）、四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014GPTZ0013）、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2016cxcy213）。

聯(lián)系方式：sunning11512@163.com