我們通常所說的硅鐵(FeSi₂)是以焦炭、鋼屑、石英(或硅石)為原料，用電爐冶練制成的。硅鐵是硅與鐵互熔形成的固熔體，硅和鐵能以任意比例互熔并生成一系列硅化物。其性質：硅和鐵的合金。外表呈亮灰色，密度小，含硅量愈高比重愈小；含鐵量越高，磁吸附性越強，比重愈大。根據含硅量可分為工業硅鐵(Si>97%，鐵最高不超過1.5%)及含硅95%、75%、72%、65%和45%等硅鐵。牌號72#硅鐵，熔點為1280℃，比重為3.11；牌號75#硅鐵熔點為1300℃，比重為3.01。

　　硅鐵應用領域廣泛。在煉鋼工業中用作脫氧劑和合金劑，在鑄造工業中用作孕育劑和球化劑，在鐵合金工業中用作還原劑，它們共消耗約90%以上的硅鐵。在各種不同牌號的硅鐵產品中，目前應用最廣的是72#和75#硅鐵。由于市場需求量大，今年四月份國內72#硅鐵價格在6400~7000元/噸，75#硅鐵價格在7500~8000元/噸，利潤約為40%左右，并且仍有上漲空間。

　　電石(CaC₂)是用石灰石與焦炭或優質煤通過高溫電爐冶煉所得的化合物。它是有機合成工業的重要基本原料，以電石乙炔為原料可制取乙烯、氯丁橡膠、氰氨化鈣、乙酸、三氯乙烯等，電石也作鋼鐵的脫硫劑，還用于金屬的切割和焊接。電石工業品是灰色、黃褐色或黑色固體，含碳化鈣較高的呈紫色，密度2.22g/cm³(18℃)，熔點2300℃，在空氣中能吸收水份，能導電，純度越高，導電越易，在水中分解生成乙炔和以氫氧化鈣為主的電石渣副產品。

　　由于電石生產原料中仍含有一定量的Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等雜質，在高溫還原條件下，Fe₂O₃和SiO₂反應生成硅鐵。根據我們對某一企業電石渣中硅鐵的測定，其重量約占電石渣的1.2%左右，硅鐵中Fe含量為51.73%，Si含量為23.66%，并含有Al、Ca、Mg等元素，密度為4.79g/cm3。不同于通常的工業制硅鐵產品，電石渣中硅鐵Si含量不高，Fe含量較高，原因是此類硅鐵是電石的副產品，其成分完全取決于電石原料的雜質含量，并隨電石的品質不同而變化較大。

　　近年來由于國內煤基電石乙炔法生產PVC產量的迅速增長，對電石的需求量不斷增加，到2007年底，國內對電石的年需求總量超去千萬噸，其主要副產品電石渣年總排量超過兩千萬噸(干基)，如果電石渣中的硅鐵全部得以回收利用，初步估算每年將有20萬噸以上硅鐵可以變廢為寶。

　　同時，近幾年來由于建材行業的技術進步，昔日作為PVC化工企業頭痛的廢棄物電石渣已成功替代石灰石原料被大量用于新型干法水泥熟料生產線。

　　鑒于目前的狀況，本文就電石渣中硅鐵的如何處理利用以及其對水泥生產的影響進行初步探討。

　　1.電石渣中硅鐵的處理利用

　　(1)電石渣的排出方式

　　我國目前主要采用乙炔發生器水解電石法生產乙炔。乙炔發生器按電石與水接觸的方式分濕式、排水式和干式。

　　濕式發生器是把電石投入大量的水中進行反應，絕大部分反應熱被水吸收，反應后的渣呈泥漿狀。該法易操作，安全性能好，乙炔的質量也好，但用水量大，電石渣呈漿狀(含水80~90%)，給電石渣的后處理帶來很大不便，且乙炔溶解在水中損失量大。

　　排水式發生器，其電石裝料設備是固定的，水位隨著發生器內的壓力變化而改變，以水和電石斷續接觸的時間來調節乙炔的生產量，這種發生器需經常開啟補充電石，生產狀況不穩定，不安全因素多，乙炔損失量也大，同樣電石渣呈漿狀(含水80%以上)，給電石渣的后處理帶來很大不便。

　　干式發生器是將少量水加入到電石中使電石發生分解反應，反應放出的熱量利用水分的蒸發帶出，反應后的渣呈較干燥粉末狀態(一般含水≤10%)。該法與濕式發生器相比，電石渣總排出量少，每1噸電石約產生2噸電石渣，而且呈干粉狀，裝運和應用都比較方便。但是這種設備較為復雜，操作不方便，如果操作不當電石表面會局部過熱，帶來危險，乙炔氣中雜質也較多。

　　(2) 電石渣中硅鐵的處理利用

　　已有部分企業采取相應的技術措施，對電石渣中的硅鐵進行處理和利用。

　　目前乙炔生產以采用濕式和排水式乙炔發生器居多。此類生產工藝處理硅鐵的技術措施是：大塊的電石原料通常采用一級顎式破碎機和二級錘式破碎機破碎后顆粒達到≤50 mm，在一級和二級破碎之后均設有磁性除鐵器，小部分含硅鐵顆粒被除去。但由于破碎后的電石顆粒仍較大，絕大多數硅鐵包含在電石塊中，需經過乙炔發生器水解后隨電石渣排出。電石渣排出后可以通過水洗獲得較大顆粒硅鐵(顆粒一般≥3mm);也可以通過對電石渣漿濃縮、壓濾和烘干(一般含水≤15%)，通過振動篩等設備獲得硅鐵(顆粒一般≥1mm)。上述措施流程比較復雜，操作不方便，小顆粒硅鐵處理不干凈，硅鐵利用率低。

　　干式發生器生產乙炔技術近年來在不斷地發展和完善，并有逐步取代濕式發生器的趨勢。此類生產工藝處理硅鐵的技術措施是：大塊的電石原料通常采用一級顎式破碎機、二級錘式破碎機或三級細碎機破碎后顆粒達到≤5mm，在每級破碎之后均設有磁性除鐵器，由于破碎粒度較小，有部分含硅鐵顆粒被除去。剩余的硅鐵包含在電石塊中，經過干式乙炔發生器水解后隨粉狀電石渣排出。粉狀電石渣中的硅鐵也可再次采用磁性除鐵器除去部分硅鐵，但最有效的技術措施是采用風選分離裝置，可以將顆粒≥80μm的硅鐵細粉除去，分離硅鐵的效率最高，設備簡單，操作方便，并且對電石渣的裝運和應用有利。

　　從電石渣中回收的硅鐵和通常的工業制硅鐵一樣，在多領域廣泛應用，且供不應求。

　　2.電石渣中硅鐵對水泥生產的影響

　　(1)對熟料燒成的影響

　　近年來隨著國家的產業政策要求和水泥生產技術進步，利用電石渣替代石灰石生產水泥熟料技術正在全國范圍內大力推廣應用。生產方式主要有傳統的濕法工藝和由合肥院創新的新型干法預分解生產工藝。生產實踐表明，無論是濕法工藝還是新型干法預分解生產工藝，電石渣替代石灰石量從15%左右到100%全部替代，電石渣中硅鐵對水泥熟料生產均沒有顯現負面的影響。以電石渣為鈣質原料生產出來的熟料質量等同或超過以石灰石為鈣質原料的熟料質量，特別是電石渣用于新型干法預分解生產工藝，其特點表現為：電石渣利用量大、生料易燒性好、熟料產質量高、單位能耗低。分析其原因，電石渣起到主要作用。

　　一方面，電石渣中硅鐵起到一定的積極作用。因為：水泥熟料主要由硅酸鹽礦物(C₃S+C₂S)和溶劑礦物(C₃A+C₄AF)組成，Ca、Si、Al、Fe是組成熟料的四大主要元素。電石渣中硅鐵含有的Si、Fe正是熟料形成所需要的，可替代生料中的一部分硅質和鐵質原料，并且硅鐵的固溶體里還含有Al、Ca、Mg等其他元素，其內部是多元素的晶相結構，具有一定的活性。另一方面，粉磨后的細小硅鐵顆粒在熟料煅燒過程中起到類似“晶種”的作用，改進生料易燒性、降低熟料形成熱，有利于提高熟料產量、降低燒成能耗。

　　(2)對生料粉磨的影響

　　濕式乙炔生產工藝排出的電石渣中硅鐵外觀為亮灰色，具有磁吸附性，多數顆粒小于15mm，也有少數15~50mm的顆粒及極少數顆粒達100mm的長條狀硅鐵。干式乙炔生產工藝排出的電石渣中硅鐵顆粒通常小于5mm。電石渣中硅鐵因含鐵量較高，具有較高的抗壓強度，但抗折強度較低，也就是說脆性較大。

　　采用新型干法預分解生產工藝生產水泥熟料，可以利用電石渣100%替代石灰石。粉狀電石渣(一般含水≤10%)占生料質量配比達70%以上。生料粉磨常采用改進型立式磨，利用窯尾預熱器廢氣作為烘干和輸送介質，實現烘干和粉磨的目的。對于2500t/d熟料生產線，如果電石渣中硅鐵沒有采取處理措施，按硅鐵含量1%計，每小時進入立式磨中的硅鐵總量達1200kg左右，這對磨機的產量和研磨體損耗將產生直接的影響。山東某廠原料中電石渣質量配比達60%以上，實際應用中立式磨的磨輥磨耗較快，分析其原因，除砂巖中結晶硅多難磨外，電石渣中硅鐵的帶入也加速了磨輥磨耗。

　　3.結束語

　　目前隨著我國經濟的快速發展，硅鐵產品供不應求。PVC行業每年產生的電石渣中含有20余萬噸硅鐵，建議企業應采用積極和有效的技術措施，加以充分處理和利用，不僅為企業帶來可觀的經濟效益，也為社會節約大量的能源和資源。

　　新型干法預分解生產工藝利用電石渣生產水泥熟料大量消耗電石渣，從根本上徹底解決了長期困擾化工企業的難題。生產實踐表明，電石渣中硅鐵對熟料燒成有積極的影響，但其作用機理和影響程度有待進一步深入研究。

　　電石渣中硅鐵由于易磨性較差，在工程設計之前，對于電石渣中硅鐵未做處理或處理不徹底的，建議預先做好相關原料的易磨性試驗，合理選用粉磨設備，避免和減少其對水泥生產的影響。