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行 业：过滤 特殊滤料 活性炭滤料
发布时间：2021-06-20
硅微粉主要生产设备及工艺
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。含水量在15%～20%的物料，干燥后水分可控制在0.05%以下。
4.1.2 生产工艺
角形硅微粉生产工艺有干法研磨和湿法研磨两种。干法研磨生产工艺：是将硅微粉原料放进球磨机或振动磨中研磨，该研磨工艺可以连续进料和出料，也可以一次投入若干重量原料，连续研磨若干时间后出料；出料时要经过微粉分级机控制粒度，粗的产物返回磨机再磨或作为产品，细的则是产品。干法研磨要严格控制入磨物料水分，产品不再干燥。工艺流程见图1。
湿法研磨生产工艺：是将若干重量硅微粉原料一次投入球磨机中，加入适量的水，作业浓度在65%～80%；连续研磨十几个小时后，倒出料浆，用压滤方法或放在料桶内自然沉淀脱水，得到含水料饼；用打碎机打碎分散后均匀连续地投到空心轴搅拌烘干机中，干燥后得到产品。工艺流程见图2。
无论是干法研磨还是湿法研磨，磨机中还应加入几种直径按要求配比的磨球，又称磨矿介质。根据进料粒度大小和产品粒度要求，磨矿介质的直径和配比是不同的，研磨时间也是不同的。为了避免物料在研磨时被污染，使用的磨矿介质应是非金属材料如氧化铝陶瓷球或硅石；磨机的桶体内也必须衬高强度耐磨材料如氧化铝陶瓷、硅石或聚氨脂橡胶。
球形硅微粉的生产
球形硅微粉主要用于大规模、超大规模和特大规模集成电路的封装上。
微电子工业的迅速发展，对硅微粉提出了越来越高的要求。硅微粉不仅要超细、高纯度、低放射性元素含量，而且对颗粒形状提出了球形化要求。高纯熔融球形硅微粉(球形硅微粉)由于其流动性好，表面积小，堆积密度高，填充量可达到较高的填充量，与树脂搅拌成膜均匀。硅微粉的填充率越高，塑封料的膨胀系数就越小，也就越接近单晶硅的热膨胀系数，由此生产的电子元器件的使用性能也越好。用球形硅微粉制成的塑封料应力集中小，强度高，球形硅微粉的应力集中仅为角形硅微粉应力集中的60%，因此，球形硅微粉塑封料封装集成电路芯片时，成品率较高，且运输和使用过程中不容易产生机械损伤。球形硅微粉无棱角，因而对模具的磨损小，模具的使用寿命长，塑封料的封装模具十分精密而且价格很高，使用球形硅微粉塑封料可降低模具成本，提高经济效益。
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。近年来，国内多家科研单位和企业进行球形硅微粉的研究工作，但大都处于试验室研究阶段，尚未真正进入产业化阶段。
中国建材国际工程有限公司自20世纪70年代起就致力于我国硅质原料提纯技术和资源开发利用的研究工作。为促进我国信息产业的发展，公司也正在进
行球形硅微粉的研制工作，并建立了中试试验室，采用的是气体燃烧火焰成球法，简介如下。
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，下面分别简要介绍其工作原理。
粉料定量输送系统：是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：是将混合燃料气体(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。
生产工艺流程(见图3)
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，而球形则是稳定状态，从而达到产品成球目的。
粉体颗粒能否被熔融取决于两方面：一是火焰温度要高于粉体材料的熔融温度，这就要选择合适的气体燃料；二是保证粉体颗粒熔融所需要的热量。在火焰温度一定的情况下，不同粒径的粉体颗粒达到熔融所需要的热量是不同的，而吸收热量的多少与粉体颗粒在火焰中的时间成正比，因此可得到粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的时间与其粒径的关系：t =β·ω·d2 式中：t 为粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的时间；β为材料的相关系数，如比热、导热系数、密度等；ω为火焰的相关系数；d为粉体颗粒粒径。
根据粉体颗粒在火焰中达到熔融所需要的时间和粉体颗粒在火焰中的速度，得到所需火焰的长度尺寸，通过调节燃气量控制装置达到要求。
球形硅微粉的原料
气体燃烧火焰成球法生产球形硅微粉的原料是角形结晶硅微粉或角形熔融硅微粉，但应注意，原料中不能有水分，也不能用经偶联剂处理的硅微粉作原料，以免影响粉料的输送和在熔融时产生水汽，影响熔融效果。
硅灰的作用
硅灰是一种金属冶炼过程的收尘粉，即副产品又叫烟道灰或微硅粉。由于具有火山灰的特点与比较高的活性，细度是以微米级来衡量的，硅灰的细度小于1um的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3um，比表面积为:20～28m2/g。其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍。而且耐火度>1600℃。容重：1600~1700千克/立方米。
硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。掺有硅灰的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用。 由于硅灰在使用的过程中，主要的作用是减水、增强、增加体密、提高抗折耐压强度，从而大幅提高产品材料的使用寿命与耐酸、碱的侵蚀，并且减少水泥的加入量。硅灰具有以上诸多优点与性能，所以被广泛应用于耐火材料、陶瓷、橡胶、水泥、混凝土、灌浆料、外墙保温以及砂浆与道路桥梁等行业企业中。
硅灰在使用的过程中可以根据产品的外观颜色来采用硅灰的颜色。 恒英环保科技有限公司主要从事建材产品的研发与销售，以及相关领域内的技术服务与咨询，是的低碳建材产品应用解决方案提供商。本公司强大的研发实力以及自身雄厚的技术力量，经过数年的发展，已形成了完备的产品体系和产品技术应用体系。VCEM硅灰系列产品的原料来源清楚、质量稳定、氯离子含量低、比表面积超过15000m2/kg（BET法），是一种亚微米粉体材料，可显著提高混凝土密实性和抗渗性。
硅灰的应用
1 在混凝土方面的应用
把硅粉作为掺和剂用于混凝土工业是国内外硅粉利用中研究是早、成果多、应用广的一个领域。由于硅粉粒度细，比表面积大，具有很高的火山灰活性，作为添加剂可以配制高强度混凝土。自1983年以来，在北美、欧洲、日本等都开始大量使用硅粉混凝土，仅1989年，挪威就有4万t硅粉用于混凝土，相当于5O万t水泥掺有硅粉，加拿大1985-1989年共使用了硅粉混凝土100万m3。硅粉加入混凝土中改善了混凝土多方面性能：
1．1 提高混凝土早期强度和终强度
国外研究，当硅粉对水泥的取代率在3O％以内时，蒸养温度为8O℃，砂浆的抗压强度为不掺硅粉的2倍(IOOMPa)，若采用蒸压养护，则几乎达3倍(150MPa)。加拿大研究表明，当硅粉与减水剂复合使用时，混凝土的抗压强度为不掺硅粉的3～5倍。目前，美国、丹麦、挪威等国已有硅粉作掺和剂配制了强度高达1lOOkg／cm 的混凝土，而且工艺简单。硅粉在混凝土中的效应，随硅粉用量增加，活性和微粒对混凝土强度的影响也逐渐增强。
1．2 增加致密度
混凝土中掺入硅粉增加了起反应的硅含量，在电镜下观察，掺硅粉混凝土的水泥石空隙中有晶体生长。另外，硅粉颗粒很细小，均匀地充填了混凝土微孔，减少了微空容积，从而使致密性增强。
1．3 改善混凝土离析和泌水性能
国外研究，硅粉掺入量愈多，混凝土材料愈难以离析和泌水，当取代率达15％时，混凝土坍落度即使达15～20cm也不产生离析和泌水，当取代率达2O％～3O 时，混凝土直接放入自来水中也不易产生离析。
1．4 提高混凝土的抗渗性、抗化学侵蚀性和比电阻
由于硅粉的掺入提高了混凝土的密实性，大大减少了水泥石空隙，所以提高了硅粉 昆凝土的抗渗性能 国内外研究认为，当混凝土中硅粉取代率为1O％～2O 时，显著改善了混凝土的抗渗性、抗化学侵蚀性，而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善，这是由于密实性的提高和SiO 含量的增加，有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。另外，由于硅粉比电阻很高(1．2×1OnQ·cm)，所以混凝土比电阻可提高1．9—1．6倍，有利于保护钢筋和埋设件。目前这些技术已在港口堤岸、水电站堤坝、飞机场跑道、越江隧道、多层厂房的防渗耐油地坪等工程中得到实际应用，上海市延安中路黄浦江越江隧道等工程中。
