Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАВКИ ОКУСКОВАННОЙ ШИХТЫ ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНИЯ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-948-954

Полный текст:

Аннотация

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. 

Об авторах

Н. В. Немчинова
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Металлургия цветных металлов» 

664074, Россия, ул. Лермонтова, 83



Г. Г. Минеев
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

д.т.н., профессор кафедры «Металлургия цветных металлов» 

664074, Россия, ул. Лермонтова, 83



А. А. Тютрин
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

к.т.н., доцент кафедры «Металлургия цветных металлов» 

664074, Россия, ул. Лермонтова, 83



А. А. Яковлева
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

д.т.н., профессор кафедры технологии продуктов питания и химии 

664074, Россия, ул. Лермонтова, 83



Список литературы

1. Nosov S.K., Roshchin A.V., Roshchin V.E., Chernyakhovskii B.P. Theoretical basis, modern technologies, and innovations of ferrous metallurgy // Russian Metallurgy (Metally). 2012. Vol. 2012. No. 12. P. 1007 – 1013.

2. Holappa L. Toward sustainability in ferroalloys production. – In book: Proceeding of the Twelfth Intern. Ferroalloys Congress. June 6 – 9. – Finland, Helsinki, 2010. P. 1 – 10.

3. Nakajima K., Matsubae-Yokoyama K., Nakamura S., Itoh S., Nagasaka T. Substance flow analysis of zinc associated with iron and steel cycle in Japan, and environmental assessment of EAF dust recycling process // ISIJ International. 2008. Vol. 48. No. 10. P. 1478 – 1483.

4. Минеев Г.Г., Минеева Т.С., Жучков И.А., Зелинская Е.В. Теория металлургических процессов. – Иркутск: изд. ИрГТУ, 2010. – 524 с.

5. Holappa L., Xiao Y. Slags in ferroalloys production – review of present knowledge // The Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 2004. August. Р. 429 – 438.

6. Комплексное устойчивое управление отходами. Металлургическая промышленность: учебное пособие / Н.В. Немчинова, Л.В. Шумилова, С.П. Салхофер, К.К. Размахнин, О.В. Чернова. – М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 494 с.

7. Peng, Z., Gregurek, D., Wenzl C. Extractive Metallurgy: Efficiency and Eco-friendliness. 2016. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://doi.org/10.1007/s11837-015-1743-7 (дата обращения 21.10.2017).

8. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. – Красноярск: ООО «Классик Центр», 2004. – 480 с.

9. Kumar M., Senapati B., Kumar C. Management of Industrial Waste: The Case of Effective Utilization of Red Mud and FlyAsh at Vedanta Aluminium Limited - Lanjigarh // Light Metals. 2013. Р. 119 – 124.

10. Полях О.А., Руднева В.В., Якушевич Н.Ф., Галевский Г.В., Аникин А.Е. Применение техногенных отходов металлургических предприятий для производства карбида кремния // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 8. С. 5 – 12.

11. Hesse K., Schindlbeck E., Freiheit H.-C. Challenges of solar silicon production. – Silicon for the Chemical And Solar Industry IX: Proceeding of the Intern. Conf. June 23 – 26. – Norway, Oslo, 2008. P. 61 – 67.

12. Критская Т.В., Шварцман Л.Я., Немчинова Н.В. Промышленные методы получения и особенности свойств кремния для фотовольтаики // Изв. вуз. Прикладная химия и биотехнология. 2014. № 4. С. 41 – 49.

13. Andresen B. The metallurgical silicon process revisited. – In book: Silicon for the Chemical And Solar Industry X: Proceeding of the Intern. Øye, H.F., Brekken, H., Nygaard, L. (Eds).Conf. June 28 – July 02. – Norway, Ålesund – Geiranger, 2010. P. 11 – 23.

14. Ringdalen E., Tangstad M. Reaction Mechanisms in Carbothermic Production of Silicon, Study of Selected Reactions. – The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 2012. P. 195 – 203.

15. Vangskåsen J. Metal-producing Mechanisms in the Carbothermic Silicon Process. 2012. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://daim.idi.ntnu.no/masteroppgaver/007/7167/masteroppgave. pdf (дата обращения: 21.10.2017.).

16. Гасик М.И., Гасик М.М. Электротермия кремния. – Днепропетровск: Нац. металлур. акад. Украины, 2011. – 487 с.

17. Gasik M. Handbook of Ferroalloys: Theory and Technology. – Oxford: Butterworth-Heinemann, 2013. – 536 p.

18. Катков О.М. Выплавка технического кремния: учеб. пособие. – Иркутск: изд. ИрГТУ, 1999. – 243 с.

19. Немчинова Н.В., Клец В.Э., Черняховский Л.В. Силикаты натрия как связующее для брикетов в производстве кремния // Изв. вуз. Цветная металлургия. 1999. № 2. С. 14 – 18.

20. Павловец В.М. Расширение функциональных возможностей агрегатов для подготовки железорудного сырья к металлургической плавке. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2016. – 373 с.

21. Харитоненко А.А., Гахов П.Ф. Оборудование фабрик окускования. – Липецк: изд. ЛГТУ, 2014. – 132 c.

22. Рысс М.А. Производство ферросплавов. – М.: Металлургия, 1985. – 344 с.

23. Струнский Б.М. Расчеты руднотермических печей. – М.: Металлургия, 1982. – 192 с.

24. Пат. 2333889 РФ. Шихта для производства чистого кремния / И.Г. Альперович, Л.И. Репина, И.В. Сергеева, Д.П. Финберг; заявл. 18.08.2006; опубл. 20.09.2008. Бюл. № 26.

25. Немчинова Н.В., Леонова М.С., Тютрин А.А. Экспериментальные работы по плавке окомкованной шихты в производстве кремния // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 1. С. 209 – 217.

26. Якушевич Н.Ф., Галевский Г.В., Коврова О.А. Схема механизма физико-химического взаимодействия углеродотермического восстановления оксида кремния до карбида в печи Ачесона. – В кн.: Проблемы рудной электротермии: докл. научн.-техн. совещания. – СПб.: изд. СПбТИ, 1996. С. 33 – 37.


Для цитирования:


Немчинова Н.В., Минеев Г.Г., Тютрин А.А., Яковлева А.А. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАВКИ ОКУСКОВАННОЙ ШИХТЫ ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРЕМНИЯ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(12):948-954. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-948-954

For citation:


Nemchinova N.V., Mineev G.G., Tyutrin A.A., Yakovleva A.A. DEVELOPMENT OF ORE-THERMAL MELTING TECHNOLOGY FOR AGGLOMERATED CHARGE CONTAINING TECHNOGENIC RAW MATERIAL IN SILICON PRODUCTION. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(12):948-954. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-948-954

Просмотров: 265


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


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