硅微粉的分类及硅微粉加工工艺、设备简介
2020-12-18 17:42:08
硅微粉是由天然石英或熔融石英（天然石英经高温熔融、冷却后的非晶态SiO2）经破碎、提纯、研磨、分级等多道工艺加工而成的微粉。硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，被广泛用于化工、电子、集成电路（IC）、电器、塑料、涂料、高级油漆、橡胶、国防等领域。
一、硅微粉分类
1、按级别划分，硅微粉可分为：普通（超细）硅微粉、电工电子级硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉。
2、用途划分，硅微粉可划分为：油漆涂料用硅微粉、环氧地坪用硅微粉、橡胶用硅微粉、密封胶用硅微粉、电子级和电工级塑封料用硅微粉、精密陶瓷用硅微粉
3、生产工艺可以分为：结晶硅微粉、熔融硅微粉、方石英硅微粉、活性硅微粉。
二、硅微粉的加工工艺及设备简介
1、硅微粉原料的选矿提纯
我国的硅质原料资源丰富，有水晶、半透明及乳白色脉石英、变质石英岩、沉积石英砂岩、粉石英等类型。为了满足硅微粉用原材料的要求，部分类型的硅质原料必须经过选矿提纯达到质量标准后，才能用来加工硅微粉。
选矿提纯一般是将杂质含量较高的硅质原料经过破碎、筛分、磨矿，使二氧化硅与杂质充分解离。在实际生产中，根据要求的质量进行提纯。或是经过浮选、磁选除杂质，或是经过水洗分级除杂质，或是经过酸洗除杂质，干燥后，作为硅微粉的原材料。
2、熔融硅微粉原料的加工
熔融硅微粉又称无定形硅微粉或非晶态硅微粉。用破碎、研磨和分级方法生产的熔融硅微粉其原材料是熔炼石英。熔炼石英生产工艺：先将硅质原料破碎到10～20mm的小块料，采用堆积酸浸法，除去表面杂质，再用清水洗净后干燥。将清洁、干燥的小块料投入熔炼石英炉中，接通硅碳棒电源；经过高温(1800～2000℃)熔炼约10h后，出炉急冷破碎，经手选，再经纯化酸洗、脱酸、去离子水清洗，干燥后成为无定形硅微粉的原材料。
3、硅微粉的生产工艺及设备
A、不规则形状（角形）硅微粉的生产工艺及设备
角形硅微粉是用硅微粉原材料经研磨而得到的外形无规则多呈棱角状的硅微粉。角形硅微粉根据其原材料的不同又分为角形结晶硅微粉（原料为天然石英晶体）和角形熔融硅微粉（原料为熔融无定型二氧化硅）。
角形硅微粉的主要生产设备有球磨机、振动磨、微粉分级机和烘干机。下面分别简要介绍其工作原理。
球磨机：可以是干法也可以是湿法研磨物料。当球磨机运转时，磨矿介质与物料一起被提升到一定高度后下落，如此反复进行，处于磨矿介质之间及磨矿介质与磨机桶壁之间的物料受到冲击和物料在磨矿介质的滚动、滑动过程中被研磨成细粉。
振动磨：利用磨矿介质受磨机的振动作用，在磨机腔体内滑动、滚动而对物料进行研磨。微粉分级机的分级原理是：物料被风机抽吸到分级室内，在高速运转的分级转子和分级叶片之间被分级；粗物料沿分级筒壁而下，从底部粗粉出口排出；细粉则随气流穿过转子叶片的间隙由上部细粉出口排出，从而达到分级的目的。
烘干机：为了保证硅微粉极低的含水率和在干燥时不受污染以及提高生产效率、节约能源而采用空心轴搅拌烘干机，其工作原理是：物料从进料口进入烘干机内，由空心桨叶输送至出料口出料；物料在被输送过程中，受空心桨叶搅拌并由空心桨叶和机体夹套同时加热，水分被蒸发而烘干。
B、球形硅微粉的生产工艺及设备
目前国外球形硅微粉的生产有：高温熔融喷射法、气体火焰法、液相中控制正硅酸乙脂、四氯化硅的水解法等工艺。在此给读者介绍的是气体燃烧火焰成球法：
成球机理:
高温火焰喷枪喷出1600～2000℃的高温火焰，当粉体进入高温火焰区时其角形表面吸收热量而呈熔融状态，热量进一步被传递到粉体内部，粉体颗粒完全呈熔融状态。在表面张力的作用下，物体总是要趋于稳定状态，而球形则是最稳定状态，从而达到产品成球目的。
生产工艺流程图
主要生产设备
粉料定量输送系统、燃气量控制和混合装置、气体燃料高温火焰喷枪、冷却回收装置。粉料定量输送系统用气力输送的方法将要加工成球形硅微粉的粉料按照规定的给料量连续、均匀地输送到高温火焰中。燃气量控制和混合装置可根据火焰温度、火焰长度和刚度调节、控制燃气量和助燃气体量，并将燃气与助燃气体充分混合后送到高温火焰喷枪。气体燃料高温火焰喷枪将混合燃料气体(混合入助燃气体)和非球形硅微粉物料同时喷出，点火后产生高温火焰，熔融分散的硅微粉，使之成为球形硅微粉。冷却回收装置将已被熔融且分散的高温球形硅微粉，迅速冷却避免出现析晶现象，并将冷却后的球形硅微粉在收集器中回收。
小结：硅微粉已经广泛在电子工业塑封料、电器工业浇注料、玻璃纤维工业、硅橡胶、化工、高级陶瓷、特种耐火材料等领域应用。随着我国玻璃纤维工业、半导体集成电路与电子器件等行业的发展，对硅微粉的需求量将越来越大。当前我国制造业已经进入产业转型期，各行各业不在局限于低成本高产量的低端发展模式。提高硅微粉生产技术水平，加强生产过程的测试和控制是硅微粉行业的大势所趋。球形化、表面改性、高纯度化超细化是当前粉体技术进步的热点项目。还是那句老话，科技是第一生产力，硅微粉行业依然商机无限。
(：敬之)