微硅粉作为工业硅及硅铁合金生产过程中由除尘装置所捕集的副产物,由于其具有高比表面积、高活性等优良的理化特性,目前已成为一种重要的“工业添加剂”。然而,当微硅粉产品中杂质含量过高时,将导致其利用附加值的降低。因此,本文通过研究微硅粉的形成机理,并以此为基础对杂质进行针对性去除,进而提高其利用价值并拓宽其应用领域。本文利用X射线衍射(XRD)、X荧光光谱分析(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、聚焦离子束(FIB)-扫描透射显微镜(STEM)等检测手段,研究微硅粉的结构特征及其杂质的赋存状态及分布规律,同时对提纯前后样品的微观结构、物相组成、产品的纯度等进行了分析。全文针对微硅粉的形成机理、杂质的分布规律、微硅粉的结构、焙烧预处理及湿法酸浸提纯工艺流程五个方面开展实验研究。结果表明:在微硅粉的形成过程中,成核作用是极细小颗粒形成的主要原因,而冷凝作用实现微硅粉粒径的快速增长,烟道中冷凝温度梯度的变化导致了微硅粉颗粒呈现层状结构。通过分析FIB-STEM图像,确定微硅粉内部分为杂质区域与二氧化硅区域,这表明了微硅粉的形成存在两个过程:一是料面下方,高温还原产生的Si O与杂质蒸气均相成核形成二氧化硅微粒;二是料面下方形成的二氧化硅微粒通过料面气道逸出后,与碳质还原剂中的挥发分异相冷凝,形成杂质区域。另外,通过对比600℃常规焙烧1 h的除碳率(82.97%),微波600℃焙烧30 min可明显提高除碳效率,可达到86.17%。本文通过将900℃常规焙烧后的微硅粉,经HF+HCl混酸酸浸后,再利用150℃高温硫酸酸浸4h,得到二氧化硅纯度为98.640%的产品。同时本文根据微硅粉所特有的层状结构,创新性地对比了机械破碎与未破碎提纯前后微硅粉的纯度。结果表明:在破坏了微硅粉的层状结构后再提纯,其产品纯度可提高至99.042%,比原料中二氧化硅的含量提高了2.857个百分点,比未破碎提纯得到的产品提高了0.402个百分点。本文确定了微硅粉内部层状结构与杂质的分布规律,这为后续微硅粉纯度的提高提供了理论基础。通过对微硅粉酸浸工艺的优化,获得了高效的微硅粉酸浸提纯新工艺,为制备高纯二氧化硅夯实了可靠的基础,这将大大提高微硅粉的附加值,提高固体废弃物的利用率。