在由上海有色网信息科技股份有限公司、山东爱思信息科技有限公司主办的2024（第十三届）SMM硅业峰会暨（首届）有机硅论坛-工业硅论坛上，东北大学冶金学院新能源材料所副所长 郭晓琳分享了其关于“工业硅收尘微硅粉的综合利用”的话题。
工业硅收尘微粉的综合利用研究
微硅粉的物化性质
微硅粉产量
每生产1吨工业硅及硅铁合金产生20-30%微硅粉；
近两年年均产量均超过220万吨；
工业硅固废微硅粉年递增10%
微硅粉形貌
粒度:D50=6.5μm；形貌:规则的球状。
微硅粉成分
SiO2含量81~95wt%；
K2O含量较高，含量为2~7wt%；
另含金属氧化物杂质(CaO、MgO、Fe2O3等)和非金属杂质(S、C等）
微硅粉性质
密度小易扬尘:堆积密度<0.2g/cm3；
粒度小易团聚:比表面积大，表面能高；
火山灰活性强:与碱反应，用作化工原料。
微硅粉的应用现状
目前微硅粉的应用方式对纯度要求较高，产生的微硅粉往往由于纯度不满足要求而被弃置。
一、增强混凝土性能
在混凝土中添加微硅粉可以提高混凝土的性能。
二、作为水泥填料
微硅粉具有火山灰活性，可以加入水泥进行改性。
三、制备介孔吸附剂
微硅粉粒度小、活性高，可以作为制备介孔吸附材料的原料。
四、制备电子级微粉
微硅粉粒度小且形状规则，提纯改性后可用来制备电子级微粉。
微硅粉电热法制备工业硅的研究
微硅粉冶炼制备工业硅
微硅粉与石油焦按理论配碳量混合造球，理论配碳量计算见表
微硅粉加碳造球后使用电弧炉进行冶炼可以得到较多单质硅，对得到的样品进行检测分析，结果表明得到的工业硅中杂质较少。
微硅粉单相直流电弧炉冶炼制备工业硅
将冶炼得到的样品进行区域划分及检测分析可得知，Si合金在坩埚底部聚集，测定其成分可知硅含量为98.22%。
微硅粉三相交流电弧炉冶炼制备工业硅
按理论配碳量的105%向微硅粉中配入石油焦进行三相交流电弧炉冶炼，冶炼得到工业硅样品，将炉体纵向解剖发现区域划分明显，上部为物料的预热和初步反应区域，中层出现明显结壳区，三根电极的底部有三个明显的熔池，分别聚集大量工业硅。
研究团队针对微硅粉，配入碳质还原剂(如石油焦、煤、木炭、核桃壳等)，高温熔炼成工业硅，然后再通过精炼除杂，得到高品质工业硅，实现硅基原料和废料资源的再生利用，降低生产成本，解决我国优质硅矿越来越少的难题。
微硅粉三相交流电弧炉冶炼制备工业硅
微硅粉制备工业硅的机理分析
微硅粉中的主要成分与C反应的起始反应温度不同。Fe、Mn氧化物被C还原的温度较低，K及其氧化物沸点较低，在还原中会挥发。Al、Mg、Ca的氧化物被C还原的温度比Si高，在碳热还原时仅部分被还原出来后进入气体。
微硅粉电热法制备硅铁合金的研究
微硅粉电热冶金制备硅铁合金方面的研究
通过热力学计算实验得出，硅<14.3%时，合金主要为纯Fe相和Fe3Si相；硅在14.3 -33.3%时，合金主要为Fe3Si相和FeSi相；硅在33.3 -50.0%时，合金主要为FeSi相和FeSi2相；硅＞50.0%，合金主要为FeSi2相和纯硅相。
三个反应自发的最高反应温度分别为1956 ℃、2861 ℃、2256 ℃，且Si在1538 ℃开始熔融。因此， 制备硅铁合金相最适宜的温度区间为1500-2000 ℃。
此外，他还分享了感应炉制备硅铁合金以及电弧炉制备硅铁合金等方式，其中后者的研究成功制备出硅含量为52.8%的硅铁合金，将合金进行炉外精炼可进一步提高其纯度。
微硅粉制备硅化硅粉体的研究
通过微硅粉制备碳化硅粉体方面的研究得出结论，SiC冶炼的最佳碳源：石油焦；SiC冶炼的最佳配碳比：石油焦:SiO2微粉=1:2；SiC冶炼的最佳冶炼时间：45min；SiC冶炼的最佳冶炼温度：1750 ℃。
微硅粉电热法制备硅铁合金的研究
微硅粉制备硅化硅粉体的研究
