д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Металлургия цветных металлов»
664074, Россия, ул. Лермонтова, 83
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Nonferrous Metallurgy”
д.т.н., профессор кафедры «Металлургия цветных металлов»
664074, Россия, ул. Лермонтова, 83
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Non-ferrous Metallurgy”
к.т.н., доцент кафедры «Металлургия цветных металлов»
664074, Россия, ул. Лермонтова, 83
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Nonferrous Metallurgy”
д.т.н., профессор кафедры технологии продуктов питания и химии
664074, Россия, ул. Лермонтова, 83
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Food and Chemistry
Производство кремния в руднотермических печах (РТП) карботермическим восстановлением кварцитов сопровождается образованием больших объемов пылевых выбросов, которые содержат значительное количество ценного кремнезема (в среднем 86 %). В связи с этим работы, посвященные расширению сырьевой базы за счет возврата этого техногенного сырья в технологический процесс, являются актуальными. Для использования в процессе выплавки кремния в РТП собираемой газоочистным оборудованием пыли, состоящей из частиц крупностью 120 мкм с преобладающей фракцией +20 – 50 мкм, необходимо применять ее предварительное окускование (для предотвращения возможного ее уноса из реакционной зоны технологическими газами). Поскольку при транспортировке и загрузке в РТП шихта, в том числе и окускованная, должна обладать достаточной прочностью, как связующее предложено использовать жидкое стекло с добавкой в качестве упрочняющего реагента пыли электрофильтров алюминиевого производства, содержащей смолистые вещества (полиароматические углеводороды). По результатам проведенных испытаний на прочность образцов окускованной шихты рекомендовано следующее соотношение компонентов в шихте: 24 – 27 % пыли кремниевого производства; 51 – 53 % углеродистого восстановителя (смеси нефтекокса и древесного угля в соотношении 1:1); 4 – 5 % отсева мелкофракционного кремния; 14 – 15 % связующего (жидкое стекло и пыль электрофильтров алюминиевого производства в соотношении 4:1) (по массе). При таком составе шихты коэффициент сопротивления сбрасыванию составил в среднем 82,5 %. В результате изучения физико-химических характеристик окускованных композиций, полученных по предлагаемой методике, установлено, что они обладают пористой структурой (45,5 %) для формирования у материала хорошо развитой активной поверхности и кажущейся плотностью (1100 кг/см3), что позволяет предполагать работу РТП в стабильном режиме при использовании окускованной шихты данного компонентного состава. Проведенные в высокотемпературной печи типа HTF 17/10 экспериментальные плавки с получением продукта, содержащего более 44 % (по массе) карбида кремния как обязательного промежуточного соединения в карботермическом процессе, позволяют рекомендовать окускованную по предлагаемой методике шихту при выбранном соотношении компонентов для использования в качестве добавки к основной (кусковой) шихте при производстве кремния карботермическим способом.
Production of silicon in ore-thermal furnaces (OTF) by carbothermic reduction of quartzites is accompanied by large dust emission, containing significant amount of valuable silica (an average of 86 %). In this regard, works devoted to raw material base expansion due to return of technogenic wastes into technological process are of great significance. To be used in process of silicon smelting in OTF, the dust collected by gas treatment units, consisting of 120 microns particles with predominant fraction of +20 – 50 μm, has to pass through preliminary agglomeration (to prevent its possible fly from reaction zone with process gases). Since charge including agglomerated part must have sufficient strength during transportation and loading to OTF, liquid glass is suggested to be used as a binder with addition of aluminum-containing electrostatic precipitators containing resinous substances (polyaromatic hydrocarbons) as a hardening reagent for dust. Based on the results of tests for strength of the agglomerated charge samples, the following charge components ratio is recommended: 24 – 27 % of silicon production dust; 51 – 53 % of carbonaceous reductant (1:1 mixture of petroleum coke and charcoal); 4 – 5 % oversize of fine-grained silicon; 14 – 15 % of binder (liquid glass and dust of electrostatic precipitators of aluminum-magnesium production in 4:1 ratio) (by weight). With such a composition of charge, the drop resistance coefficient averaged 82.5 %. As a result of physical-chemical study of agglomerated compositions obtained by the proposed method, it was found that they have porous structure (45.5 %) which forms a well-developed active surface of material with an apparent density (1100 kg/cm3), which provides operation of OTF in a stable mode when using agglomerated charge of this composition. Experimental melting carried out in a HTF 17/10 type high-temperature furnace has resulted in a product containing more than 44 % (by weight) of silicon carbide as an obligatory intermediate in carbothermic process, that allows to recommend charge agglomerated by proposed procedure with selected component ratio for use as additives to the main (cobbed) charge in production of silicon by carbothermic method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.