Термодинамический анализ взаимодействий между компонентами шихты в процессе получения металлургического кремния

PDF файл (Скачать)

МРНТИ 53.01.77
№3-2024
https://doi.org/10.53939/1560-5655_2024_3_30

Дантаева А.З., Ибраев М.Б., Султамурат Г.И.

Аннотация. Рассмотрены теоретические основы процесса восстановления и технология выплавки кремния в дуговых электропечах. Изложены результаты исследования термодинамики, кинетики реагирования и механизмов процесса плавки. Освещены вопросы производства: шихтоподготовка, плавка, рафинирование, газоочистка. Разработаны, предложены и апробированы в промышленных условиях (ТОО «Tau-Ken-Temir») физико-химические модели карботермического процесса, позволившие оценить влияние задаваемых технологических параметров плавки (химический состав и загрузочные коэффициенты шихтовых компонентов, температура) на извлечение кремния и его сортность. Для получения базового материала - используется кремний металлургических марок, получаемый плавкой в рудно-термических печах (РТП). В связи с этим определены цель исследования, заключающаяся в исследовании путей повышения качества (химической чистоты) кремния, и методы ее достижения на данном этапе исследования - моделировании карботермического процесса получения кремния. В статье приведено описание основного механизма восстановления кремнезема в печи, представлена одна из конструкций печи и технологическая схема для производства кремния. Автором предложено изучить процесс получения металлургического кремния в РТП с помощью программного комплекса «HSC Chemistry», была сформирована модель выплавки кремния в РТП, которая адекватно описывает технологический процесс получения металлургического кремния.
Ключивые слова: кварц, карбид кремния, режим плавления шихты, руднотермическая печь, термодинамическое моделирование, энергия Гиббса,.ме- таллургический кремний.

Список литературы:

1. Виды рафинирования кремния Попов А.А. 1, Бельский С.С. 2 Переработка природного и техногенного сырья.Сборник научных трудов студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых Института металлургии и химической технологии им. С.Б. Леонова. - Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. с.46
2. Технологический регламент по производству технического кремния ТОО «Tau-KenTemir»
3. Черняховский Л.В., Немчинова Н.В., Клёц В.Э. Применение окускова- ния компонентов шихты при выплавке кремния // Материалы Междунар. на- уч.-техн. конф. молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (22-24 нояб. 1999 г., Санкт-Петербург). СПб, 1999. С. 48-49.
4.Оптимизация процесса карботермического получения кремния в электродуговых печах Л.В. Черняховский , М.Н. Рыбина. Переработка природного и техногенного сырья.Иркутск: Издво ИРНИТУ, 2016. с.189
5. Архипов С.В., ТупицынА.А., КатковО.М, Руш Е.А., Седых И.М. - Под. ред. Каткова О.М. Иркутск: Кремний, 1999. — 244 с.: ил.
6. Физико-химическое моделирование карботермического получения кремния высокой чистоты / Немчинова Н.В., Клёц В.Э., Вельский С.С. [и др.] // Современные проблемы науки и образования. М.: Академия естествознания, 2007. URL: http://www.science-ediication.ru/download /2ОО7/ОЗ /08.pdf. (дата обращения: 06.11.2008).
7. Немчинова Н.В., Клёц В.Э. Оптимизация карботермического процесса получения кремния в электродуговых печах // Цветные металлы. 2010. № 3. С. 98-102.
8. Nemchinova N., Kloytz V. Thermodynamic modeling of silicon smelting to improve its quality //Silicon for the Chemical and Solar Industry IX: proc. of the Intern. Scientific conf. (23-26 June 2008, Oslo -Nonvay). Trondheim, 2008. P. 25-36.
9. Катков О.М. Выплавка технического кремния : учеб. пособие / под ред. О.М. Каткова. - 2-е изд. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 1999. - 243 с.
10. Карпов И.К. Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии / под общ. ред. И.К. Карпова. - Новосибирск : Наука, 1981. - 247 с.
11. Электротермическое оборудование: Справочник / Под общ. ред. А.П. Альтгаузена, М. Я. Смелянского, М. С. Шевцова. М.: Энергия, 1967. - 448 с.

References:

1. Vidy rafinirovaniya kremniya Popov A.A. 1, Bel'skij S.S. 2 Pererabotka prirodnogo i tekhnogennogo syr'ya.Sbornik nauchnyh trudov studentov, magistrantov, aspirantov i molodyh uchenyh Instituta metallurgii i himicheskoj tekhnologii im. S.B. Leonova. - Irkutsk: Izd-vo IRNITU, 2016. s.46
2. Tekhnologicheskij reglament po proizvodstvu tekhnicheskogo kremniya TOO «Tau-KenTemir»
3. ChemyahovskijL.V., Nemchinova N.V., Klyoc V.E. Primenenie okuskovaniya komponentov shihty pri vyplavke kremniya // Materialy Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. molodyh specialistov i uchenyh alyuminievoj, magnievoj i elektrodnoj promyshlennosti (22-24 noyab. 1999 g., Sankt-Peterburg). SPb, 1999. S. 48-49.
4.Optimizaciya processa karbotermicheskogo polucheniya kremniya v elektrodugovyh pechah L.V. Chernyahovskij , M.N. Rybina. Pererabotka prirodnogo i tekhnogennogo syr'ya.Irkutsk: Izdvo IRNITU, 2016. s.189
5. Arhipov S.V., Tupicyn A.A, Katkov O.M., Rush E.A, Sedyh I.M. - Pod. red. Katkova O.M. Irkutsk: Kremnij, 1999. — 244 s.: il.
6. Fiziko-himicheskoe modelirovanie karbotermicheskogo polucheniya kremniya vysokoj chistoty / Nemchinova N.V., Klyoc V.E., Vel'skij S.S. [i dr.] // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. M.: Akademiya estestvoznaniya, 2007. URL: http://www.science-ediication.ru/download /2007/03 /08.pdf. (data obrashcheniya: 06.11.2008).
7. Nemchinova N.V., Klyoc V.E. Optimizaciya karbotermicheskogo processa polucheniya kremniya v elektrodugovyh pechah // Cvetnye metally. 2010. № 3. S. 98-102.
8. Nemchinova N., Kloytz V. Thermodynamic modeling of silicon smelting to improve its quality //Silicon for the Chemical and Solar Industry IX: proc. of the Intern. Scientific conf. (23-26 June 2008, Oslo -Nonvay). Trondheim, 2008. P. 2536.
9. Katkov O.M. Vyplavka tekhnicheskogo kremniya : ucheb. posobie / pod red. O.M. Katkova. - 2-e izd. - Irkutsk : Izd-vo IrGTU, 1999. - 243 s.
10. Karpov I.K. Fiziko-himicheskoe modelirovanie na EVM v geohimii / pod obshch. red. I.K. Karpova. - Novosibirsk : Nauka, 1981. - 247 s.
11. Elektrotermicheskoe oborudovanie: Spravochnik / Pod obshch. red. A.P. Al'tgauzena, M. Ya. Smelyanskogo, M. S. Shevcova. M.: Energiya, 1967. - 448 s.

Сведения об авторах
Дантаева Актилек Заманбеккызы - магистрант технических наук, кафедра НТМ, Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда, Казахстан, akoos96@mail.ru
Ибраев Мейірбек Бердалиулы - магистрант технических наук, кафедра НТМ, работает на заводе ферросплавов YDD Corporation, г. Караганда, Казахстан
Султамурат Гүлмира Изатуллаевна - кандидат технических наук, доцент, кафедра нТм Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда, Казахстан.

Авторлар туралы мәліметтер
Дантаева Ақтілек Заманбекқызы - техника ғылымдары кафедрасының магистранты, NTM Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, Қара- ганда қ., Қазақстан
Ибраев Мейірбек Бердалиұлы - техника ғылымдарының магистранты, кафедра, NTM YDD корпорациясының ферроқорытпа зауытында жұмыс істей- ді, Қараганда қ., Қазақстан
Сұлтамұрат Гүлмира Изатуллақызы - техника ғылымдарының кандидаты, кафедра доценті. NTM Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, Қараганда қ., Қазақстан.

Information about the authors
Dantaeva Aktilek Zamanbekkyzy - masters student of technical sciences department. NTM Karaganda State Technical University, Karaganda c., Kazakhstan.
Ibraev Meirbek Berdaliuly - master's student of technical sciences, department. NTM working at the ferroalloy plant of YDD Corporation, Karaganda c., Kazakhstan.
Sultamurat Gulmira Izatullaevna - candidate of technical sciences, associate professor of the department. NTM Karaganda State Technical University, Karaganda c., Kazakhstan.

Создатель : Лариса Николаевна Гребцова

Создан : 02 сентября 2024