Кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики и экологии
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Thermal Power and Ecology”
Доктор технических наук, профессор, директор института металлургии и материаловедения, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов и химической технологии
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Non-ferrous Metallurgy and Chemical Engineering”, Director of the Institute of Metallurgy and Materials
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Non-ferrous Metallurgy and Chemical Engineering
Проведена физико-химическая аттестация карбида кремния, полученного из высокодисперсной шихты двух видов, состоящей из микрокремнезема, образующегося при производстве кремния и высококремнистого ферросилиция, и полукокса из бурого угля Березовского месторождения Канско-Ачинского бассейна. Микрокремнезем обоих видов содержит 93,41 – 95,33 % и 91,72 – 93,63 % SiO2 ; 1,96 – 3,28 % и 0,56 – 1,18 % Ссвоб. ; 0,30 – 0,34 % и 0,18 – 0,20 % Siсвоб. ; 1,25 – 1,45 и 1,38 – 2,32 % (CaO + Fe2O3 + MnO). Микрокремнезем имеет удельную поверхность 21 000 – 24 000 м2/кг, склонен к агрегированию с образованием шаровидных агрегатов размером 200 – 800 нм. Агрегаты составлены шарообразными частицами размерного диапазона от 30 до 100 нм. Буроугольный полукокс содержит 94,05 % углерода; 9,2 % золы; 0,2 % серы; 0,007 % фосфора и имеет удельную поверхность 264 000 кг/м2. Исследованы фазовый и химический составы карбида кремния, его удельная поверхность, размер и форма карбидных частиц. Установлено, что в обоих случаях преобладающей фазой является карбид кремния кубической структуры (β-SiC), а сопутствующей – стекловидная фаза, образованная силикатами кальция, магния и железа. При карбидизации шихты, содержащей микрокремнезем производства ферросилиция, карбиду кремния сопутствует α-железо. При температуре синтеза 1923 и 1973 К и продолжительности синтеза 50 и 90 мин происходит полиморфное превращение β-SiC в α-SiCII . Содержание карбида кремния в продуктах карбидизации составляет 82,52 – 84,90 %. Установлены целесообразность и оптимальные условия химического обогащения карбида кремния: воздействие соляной кислотой концентрации не менее 35 % при температуре 353 К, отношении Т:Ж = 1:2, длительности 3 ч. Определены показатели химического обогащения: содержание карбида кремния в продуктах обогащения 90,42 – 91,10 %, удаление примесей оксидов металлов и железа на 87 – 95 %. Карбид кремния представляет собой микропорошок с частицами неправильной формы размерного диапазона 0,2 – 1,0 мкм с удельной поверхностью 8000 – 9000 м2/кг.
The paper describes the conducted physical-chemical certification of silicone carbide, obtained from fine-grained charge of two kinds, which contains microsilica formed at the production of silicon and high-silicon ferrosilicium, as well as semicoke from brown coal of Beresovskii deposit of Kansk-Achinsk basin. Microsilca of both kinds contains 93.41 – 95.33 % and 91.72 – 93.00 %, 63 % of SiO2 ; 1.96 – 3.28 % and 0.56 – 1.18 % of Ссвоб. ; 0.30 – 0.34 % and 0.18 – 0.20 % of Siсвоб. ; 1.25 – 1.45 % and 1.38 – 2.32 % of (CaO + Fe2O3 + MnO). Microsilica has a specific surface of 21 000 – 24 000 m2/kg and is inclined to aggregation with the formation of spherical units with the size of 200 – 800 nm. The units consist of spherical particles with a dimensional diapason from 30 to 100 nm. Brown-coal semicoke contains 94.05 % of carbon; 9.2 % of ash; 0.2 % of sulfur; 0.007 % of phosphorus and has a specific surface of 264 000 kg/m2. Phase and chemical compositions of silicone carbide, its specific surface, the size and the form of carbide particles have been studied. It has been established that in both cases predominate phase is silicon carbide of a cubical structure (β-SiC), but an accompanied one is a glassy phase, formed with lime silicate, magnesium and iron. At carburizing of charge, containing microsilca of the production of ferrosilicium, α-iron accompanies to silicon carbide. At the synthesis temperature of 1923 and 1973 K and the duration of 50 and 90 minutes polymorthic transformation of β-SiC into α-SiCII occurs. The content of silicon carbide in the products of carbonization is 82,52 – 84,90 %. The authors of the work have established the viability and optimal conditions of chemical enrichment of silicon carbide: influence of hydrochloric acid with the concentration of not less than 35 % at the temperature of 353 K, ratio of Т:Ж = 1:2, durability of 3 hours. The indexes of chemical enrichment have been defined: the content of silicon carbide in the products of enrichment is 90.42 – 91.10 %, removal of impurities of metal and iron oxides of 87 – 95 %. Silicon carbide appears as micropowder with the particles of wrong form with the dimensional range of 0.2 – 1.0 um with the specific surface of 8000 – 9000 m2/kg.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.