微硅粉是矿热炉生产硅铁合金和金属硅过程中产生的Si和SiO气体在烟道中与空气氧化并迅速冷凝形成的粉尘，也称为硅灰(或凝聚硅灰)。近年来，随着环保力度的加强，微硅粉产量逐年增加，如果直接排放或堆弃，会造成环境污染和资源浪费，因此，如何资源化利用这些数量巨大的微硅粉已成为硅铁冶炼企业急需解决的问题。
微硅粉的主要化学成分为SiO2，其中的SiO2主要以非结晶相(或无定形SiO2)存在，含量≥80%、杂质成分少，比表面积为20~28m2/g，粒度小于10μm的颗粒占80%以上，化学活性高，容易与碱反应，且具有质量轻、耐火度高、活性强等特点，被广泛应用于建筑、耐火材料、冶金、陶瓷、化工等领域。本文对硅铁冶炼副产物微硅粉的理化性质进行了分析，并从微硅粉产生、回收、应用等方面分析了其综合回收利用的现状，指出了微硅粉的高值化利用的方向。
样品来自云南某铁合金厂，分别采用X射线焚光光谱仪、激光粒度分析仪、扫描电镜和X射线衍射仪分别分析了微硅粉样品的主要化学成分、粒径分布、微观形貌和结晶结构。
微硅粉样品的化学成分见表1。由表1可知，微硅粉含有大量的SiO2，少量的K2O、Na2O、游离C、MgO、PbO、Al2O3、ZnO、CaO、FexO等。由于矿热炉生产原料不同，副产物微硅粉的化学成分也存在差异，但是通常微硅粉中SiO2含量一般都在80%~96%。微硅粉外观虽灰白色、灰色或者深灰色，其颜色主要和C、Fe2O3含量等有关。
微硅粉的粒径分布和微观形貌分别见图1和图2。从图1中可以看出，微硅粉颗粒分布均匀，粒径介于0.75~11.8μm，分布较窄，中位粒径为4μm左右。从图2可以看出，微硅粉主要为球形颗粒，大小不一，有颗粒团聚现象。此外，我们在对微硅粉进行能谱分析时还发现，样品微硅粉主要由Si、O、K、Mg等元素组成。
微硅粉样品的物相组成如图3所示。从图3可以看出，微硅粉的X衍射图谱为典型的玻璃态特征弥散峰，说明微硅粉尘中SiO2以无定形存在。原因可能是微硅粉尘的冷凝形成过程速度较快，微硅粉中的SiO2未及时形成晶体结构。
金属硅冶炼过程中，微硅粉的形成过程如图4所示。在电炉内1700℃下，用焦炭还原熔炼硅石或石英，SiO2被还原成SiO和Si，反应过程中被还原成的熔融态Si从炉底流出，未被还原的SiO或者部分Si则以蒸气形式透过料层在炉口被空气氧化生成SiO2粉尘，并随烟气排出。微硅粉尘的冷凝形成过程速度较快，其中SiO2未及时形成晶体结构，而形成非晶体SiO2粉尘，这个过程中硅石中的杂质也会部分进入烟尘中。
微硅粉尘是一种颗粒细小、轻、易漂浮的可吸入颗粒，如果直接排放，会造成粉尘不易沉降，漂浮于空气中，严重影响人类健康和周边环境。微硅粉尘颗粒被人体吸入后可直接进入肺部，会引起肺癌等灰尘病。因此，各国都开始重视微硅粉尘的回收利用。
微硅粉颗粒因具有粒度细小、质量轻、吸湿性能差、易团聚、不易沉降等特点，不适合采用湿法净化除尘。微硅粉烟尘颗粒粒度和比电阻一般分别为0.1~10μm和50Ω·cm，而电除尘法只能处理比电阻小于20Ω·cm和粒度在1~200μm的烟尘，因此电除尘工艺也不适合回收微硅粉。目前微硅粉回收多采用干法除尘工艺，如图5所示。微硅粉品质和除尘设备的除尘效果有关。除尘设备的除尘效果和风压、风量、炭粉含量、温度有关系。目前，微硅粉回收的主要问题是高温段烟气管道膨胀、粉尘的加密、系统温度控制延时等。
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、工艺、设备、工艺参数与操作等因素有关。例如，冶炼硅铁或工业硅时，适当降低还原剂焦炭的灰分，烟尘微硅粉中Al2O3和CaO含量会降低，可提高SiO2含量。
