Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ – ПРОДУКТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО МИКРОКРЕМНЕЗЕМА БУРОУГОЛЬНЫМ ПОЛУКОКСОМ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-145-150

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

А. Е. Аникин
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики и экологии


Г. В. Галевский
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор технических наук, профессор, директор института металлургии и материаловедения, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов и химической технологии


В. В. Руднева
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии


Список литературы

1. Гаршин А.П., Шумячер В.М., Пушкарев О.И. Абразивы и материалы конструкционного назначения на основе карбида кремния. – Волгоград : изд-во ВолгГАСУ, 2008. – 189 с.

2. Гаршин А.П. Керамика для машиностроения. – М.: Моснаучтехлитиздат. 2003. – 384 с.

3. Moshtaghioun B.M., Poyato R., Cumbrera F.L., de Bernardi-Martin S., Monshi A., Abbasi M.H. Rapid carbothermic synthesis of silicon carbide nano powders by using microwave heating // Journal of the European Ceramic Society. 2012. Vol. 32. No. 8. P. 1787–1794.

4. Evans R.S., Bourell D.L., Beaman J.J., Campbell M.I. Rapid manufacturing of silicon carbide composites // Rapid Prototyping Journal. 2005. Vol. 11. No. 1. Р.37 – 40.

5. Shi L., Zhao H., Yan Y., Li Z., Tang Ch. Synthesis and characterization of submicron silicon carbide powders with silicon and phenolic resin // Powder Technology. 2006. Vol. 169. No. 2. P. 71–76.

6. Dhanaraj G., Raghothamachar B., Dudley M. Growth and Characterization of Silicon Carbide Crystals // Springer Handbook of Crystal Growth. 2010. Р. 797 – 820

7. Willander M., Friesel M., Wahab Q., Straumal B. Silicon carbide and diamond for high temperature device applications // Journal of Materials Science. 2006. Vol. 24. No. 3. P. 816 – 830.

8. Галевский Г.В., Протопопов Е.В., Темлянцев М.В. Использование техногенных металлургических отходов в технологии карбида кремния // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2014. № 4. С. 103 – 110.

9. Полях О.А., Руднева В.В., Якушевич Н.Ф. и др. Применение техногенных отходов металлургических предприятий для производства карбида кремния // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 8. С. 5 – 12.

10. Lee H. High-temperature strength of silicon carbide ceramics sintered with rare-earth oxide and aluminum nitride // Acta Materialia. 2007. 55[2]. Р. 727 – 736.

11. ТУ 5743 – 048 – 02495332 – 96. Микрокремнезем конденсированный. Введ. 01.08.1995. – М. 1996.

12. ТУ 14 – 142 – 17 – 01. Микрокремнезем уплотненный огнеупорный. Введ. 01.06.2001. – Новокузнецк. 2001.

13. Аникин А.Е., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г. Металлизация оксиджелезосодержащих отходов металлургического производства. – В кн.: XIV Международный конгресс сталеплавильщиков и производителей металла: сб. трудов / Москва – Электросталь : МГОО «Ассоциация сталеплавильщиков», 2016. С. 608 – 614.

14. Аникин А.Е., Галевский Г.В., Руднева В.В., Галевский С.Г. Применение буроугольных полукоксов в металлургии: технологическая и экономическая оценка // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2016. № 2 (243). С. 114 – 123.

15. Страхов В.М. Научные и производственные аспекты получения специальных видов кокса для электротермических производств // Кокс и химия. 2008. № 9. С. 44 – 49.

16. Страхов В.М. Проблемы с углеродными материалами для рудной и химической электротермии и пути их решения // Кокс и химия. 2010. № 8. С. 29 – 33.

17. Abderrazak H., Selmane Bel Hadj Hmida E. Silicon Carbide: Synthesis and Properties // Book edited by Rosario Gerhardt. 2011. Vol. 4. Р. 1211-1226.

18. Fu Q.-G., Li H.-J., Shi X.-H., Li K.-Zh., Sun G.-D. Silicon carbide coating to protect carbon/carbon composites against oxidation // Scripta Materialia. 2005. Vol. 52. No. 9. P. 923–927.

19. Rezaie1 A., Fahrenholtz W.G., Hilmas G.E. Evolution of structure during the oxidation of zirconium diboride–silicon carbide in air up to 1500 °C // Journal of the European Ceramic Society. 2007. Vol. 27. No. 6. P. 2495–2501.

20. Ohtani N., Katsuno M., Nakabayachi M., Fujimoto T., Tsuge H., Yaschiro H., Aigo T., Hirano H., Hoshino T., Tatsumi K. Investigation of heavily nitrogen-doped n+4H-SiC crystals grown by physical vapor transport // Journal of Crystal Growth. 2009. Vol. 6. P. 1475 – 1481.


Для цитирования:


Аникин А.Е., Галевский Г.В., Руднева В.В. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ КАРБИДА КРЕМНИЯ – ПРОДУКТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО МИКРОКРЕМНЕЗЕМА БУРОУГОЛЬНЫМ ПОЛУКОКСОМ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(2):145-150. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-145-150

For citation:


Anikin A.E., Galevskii G.V., Rudneva V.V. PHYSICAL-CHEMICAL ASSESSMENT OF SILICON CARBIDE – PRODUCT OF TECHNOGENIC SILICA RECOVERY BY FUME LIGNITE SEMI-COKE. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(2):145-150. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-145-150

Просмотров: 175


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)