автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Разработка и применение высокопористых композиционных видов сырья для выплавки кремния

На правах рукописи УДК 669.782

ШАДИС ВЕРОНИКА СТАНИСЛАВОВНА

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПОРИСТЫХ

К'ОМПО'^ИЦИОННЫХ НЙДОВ ГЫРЬЯ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ КРЕМНИЯ

Спстгяальиг.сть 05.16.03 - Металлургия цгетных н

редких ме I"хии'ч

Л В Т О Г' I : Ф Е Р Д Г

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ь » О

ИРКУТСК 1997

Работа выполнена на кафедре эл е ктр о м с таллур г л и легких металлов Иркутского государственного технического университета

Научный руководитель:

Лауреат премии правительства РФ в области

наук» и техники, доктор технических паук,

профессор Зельберг Б.И.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Корчевин Н.А.,

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Седых И.М.

Ведущее предприятие - АО "БрАЗ"

Защита состоится " | ^ " ШХЛ 1997 г.

в " " часов на заседании диссертационного совета Д 063.71.01 при Иркутском государственном техническом университете, 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Автореферат разослан " " ^миЗЛ_1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

Салов В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производство технического кремния - сложный технологический процесс, сопровождающийся образованием больших количеств пылевых отходов, в среднем на 1 тонну выпускаемого кремния приходится до 900 кг пылевых отходов, поиск путей возвращения в производство которых остается актуальным, несмотря на неоднократно предпринимаемые попытки решить эту проблему.

Известно, что колошниковая пыль состоит в основном из частиц мелкодисперсного кремнезема и восстановителя (древесного и каменного углей, нефтекокса и древесной щепы). Группой исследователей предложен способ окусковання пылевых отходов кремниевого производства жидким стеклом. Полученная ;высокопористая шихта - так называемая пеношихта обладает необходимыми физико-химическими свойствами - высокими удельным электрическим сопротивлением, механической прочностью, газопроницаемостью и т.д. Промышленное использование пеношихты требует всестороннего изучения процесса ее получения, а в дальнейшем и поведения в рудотермической печи с целью разработки технологии плавки кремния с использованием пылевых отходов.

Цель работы - совершенствование технологии выплавки кремния с вовлечением в производство пылевых отходов в виде окускованных шихтовых композитов - пеношихты, оптимальные составы и условия приготовления

которой разработаны па основе физико-химического анализа ее свойств и имитационного моделирования карботермического восстановления кремния в рудотермической печи.

Материалы и методы исследования. В основу работы положены материалы, полученные автором в электротермическом цехе АО "БрАЗ" в период 1994 - 1996 г.г. Статистическую обработку данных выполняли на основе программы "Кристалл" (автор И.С.Перетяжко) и кластер-анализа (автор алгоритма проф. И.К.Карпов).

Химический состав проб сырья определяли в институтах геохимии и органической химии СО РАН. Физико-химическое моделирование процессов окускования пылевых отходов и восстановления кремния в рудотермической печи выполняли с использованием программного комплекса "Селектор-С" (автор проф. И.К.Карпов).

Научная новизна. Выявлен механизм взаимодействия компонентов шихты и связующего. В результате исследования системы - О - С - Щ - Н - е в

изобарно-изоэнтальпических условиях установлено, что углеродсодержа-щие компоненты реагируют в щелочном водном растворе с образованием газов, в основном метана, выявлены физико-химические параметры, определяющие интенсивность газообразования и изознтальпинескую температуру процесса. Впервые построена многорезервуарная физико-химическая

модель плавки кремния с учетом пылеобразования, позволяющая оптимизировать процесс плавки кремния в рудотермической печи. В соответствии с поставленной целью основные научные задачи исследования включали:

- выявление физико-химических закономерностей процесса окомкова-ния пылевых отходов;

- изучение особенностей процессов восстановления кремния в РТП из шихты, составленной на основе окомкованных композитов.

Практическое значение имеют разработанные технологические рекомендации по процессу окускования пылевых отходов производства кремния.

Практическая ценность работы. Предложен принципиально новый подход к утилизации дисперсных пылевых отходов производства кремния, главным достоинством которого является возврат отходов в производственный цикл, подготовка которых к плавке не требует применения дорогостоящего прессового оборудования и дополнительных энергетических затрат на сушку композитов.

Реализация результатов работы в промышленности. Испытания и внедрение технологии выплавки кремния с использованием окомкованных пылевых отходов выполнены на печах ЭТЦ АО "БрАЗ".

Суммарный экономический эффект, полученный в результате использования в плавке кремния 100 т пеношихты составил 87.2 млн. руб. Апробация работы. Основные результаты и научные положения работы обсуждались на международной научно - технической конференции "Пути повышения качества продукции кремниевого производства" (Иркутск, 1994 г.), международной конференции "Промышленная экология и рациональное природопользование в Прибайкалье" (Иркутск, 1995 г.), Ш-й традиционной научно - технической конференции стран СНГ "Процессы и оборудование экологических производств" (Волгоград, 1995 г.), международной конференции "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды" (Иркутск, 1996 г.), П-ом международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд" (С.Петербург, 1996 г.); Всероссийской межвузовской научной конференции "Электротехнология: сегодня и завтра" (Чебоксары, 1997 г.). Публикации: По результатам выполненных исследований автором опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 137 наименований и приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и 34 таблицы. На защиту выносятся:

- технологическая схема плавки кремния с учетом пылеобразования;

- обоснование технологической эффективности применения пылевых отходов в производстве кремния по результатам статистического, и кластер-анализа;

- технологические рекомендации по процессу окускования пылевых

отходов жидким стеклом;

- многорезервуарная физико-химическая модель плавки кремния в ру-дотермической печи с учетом петлеобразования;

- результаты математического моделирования плавки окускованных шихтовых композиций в рудотермической печи - модель метасистемы ¿7 -О - С - Ма - Н; '

- технологическая схема плавки кремния с элементами замкнутого цикла.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе показано, что без четких представлений о сущности физико - химических процессов восстановления кремния невозможно удовлетворительным образом описать явления образования пылевых отходов.

Представлены обобщающие данные различных авторов о особенностях процесса карботермического восстановления кремния.

Сделан вывод, что состав и количество выносимого из печи газопылевого конденсата определяются следующими факторами:

- температурами в зонах рудотермической печи;

- полнотой взаимодействия БЮ газ с БЮ тв;

- скорости нагрева шихты;

- механическими и физико-химическими свойствами шихты.

На основе проведенного анализа установлены объемы и источники пылеобразования, определены закономерности формирования их химического состава и построена технологическая схема производства кремния.

Установлены пределы колебания (однородность) химического состава сырья и отходов. Определено влияние содержания макроэлементов и примесей на химический состав продуктов и отходов производства кремния. В результате статистической обработки данных и корреляционного анализа проб сырья карботермических производств за один календарный год удалось установить, что химический состав применяемого сырья однороден. Проведенное исследование дает основание судить и об однородности химического состава пылевых отходов, образующихся в процессе плавки с исходным сырьем в.рамках требований, предъявляемых технологической инструкцией.

Вторая глава. Всесторонне рассмотрен способ использования жидкого стекла как связующего в производстве шихтовых композиций.

Одно из важнейших его свойств - способность образовывать пенистую, высокопористую структуру, в следствии выделения больших объемов газа.

Разработка технологии получения пеношихты требует выявления закономерностей образования газовой фазы в процессе окускования отходов, определения параметров технологического процесса (Г, рН) производства пеношихты, управляющих интенсивностью газообразования.

Исследование системы Si-0-C-Na-H-ezв изобарно - изознталъпи-

ческих условиях

В основу выполненных расчетов положен программный комплекс "Селектор-С", позволяющий ставить и решать такие задачи химической термодинамики, как многокритериальная минимизация канонических термодинамических потенциалов А(У,Т); -Б(Н,Р); ^(и.У); 11(8,V); Н(8,Р); С(Т,Р) методами выпуклого программирования.

Чтобы получить решение поставленной проблемы, максимально приближенное к процессам, протекающим в реальных условиях, сформировали расширенную физико-химическую модель термодинамической системы "водный раствор - ЫаОН - технологическая пыль", представленную 6 независимыми компонентами: С, N0, 5/, Н, О, е, где независимый компонент е обозначает электрон, 38 зависимыми компонентами, в том числе 26 компонентов водного раствора, 7 газов, и 5 конденсированных фаз.

С целью более наглядного представления индивидуальных особенностей взаимодействия органических и минеральных компонентов технологической пыли с щелочными растворами, система Бг-С-Ш-Н-О-е представлена в виде трех физико-химических моделей, отличающихся независимыми параметрами состояния. Выделение независимых параметров состояния производилось не произвольно, а определялось характером тех процессов, которые допускаются условиями существования конкретных систем.

Система С-О-Н-Ыа-е.

Модель А: Имитирован процесс взаимодействия органического вещества с водным раствором в закрытой по отношению к атмосфере системе.

Результаты расчетов показали, что растворимость С(тв) определяется величиной рН водного раствора. Так, когда рН < 6, органический углерод не вступает во взаимодействие с водным раствором (рис. 1а).

В5

о -

-4 -

-12 -

12

15

рн

Рис. ¡а. Влияние рН на компонентный состав водного раствора, газовой фазы и устойчивости твердых фаз (модель А).

Переход системы С-Ш-Н-О-е от равновесного состояния, в котором твердая фаза - углерод устойчива, к состоянию, в котором углерод вступает во взаимодействие с водой, осуществляется в узких границах (10

< рН ' 12). и приводит к интенсивному образованию газовой фазы, главными компонентами которой являются СН4 и ЬЬ.

Вследствие изменения щелочности среды в системе С-К'а-О-Н-е в газовой фазе накапливаются метан и водород, в то время как в водном растворе углерод существует в виде С02 ач, СН4 aq (рис. 1а). Следовательно, устанавливается межфазовый иерархический ряд восстановленное™ газовая фаза > раствор.

Модель А1. В технологических процессах давление в большинстве случаев определяется внешними условиями, но температура зависит от исходного теплосодержания Н(Т,Р) взаимодействующих систем. Таким образом, энтальпия становится независимымым фактором состояния.

Чтобы оценить изоэнтальпическую температуру и состав продуктов моделируемого процесса, минимизировали минус энтропию -Б(Н,Р) с заданными давлением и начальной энтальпией системы, рассчитаной в модели Л.

Удалось установить, что изменение изоэнталышческой температуры процесса в интервале от 25°С до 100°С определяется главным образом концентрацией №ОН(тв).

8

Система Зг-О-Н-Иа-е Модель В. Интенсивность образования газовой фазы в системе Б! - О -Н - Иа - е не зависит от щелочности среды, устойчивости минеральных фаз и растворимых форм элементов, находящихся в равновесии, но определяется исключительно количеством элементарного кремния, вступившего во взаимодействие с водным раствором (рис. 16).

Модель Ш.Изоэнталышческая температура определяется количеством вступившего во взаимодействие (тв) и щелочностью среды. Количество газа, образующегося в данной модели, не зависит от температуры саморазогрева системы, а определяется количеством вводимого в систему Бь Система 51-С-О-Н-Ш-е В системе -С-Ш-Н-О-е появление метана определяется не щелочностью среды, как это происходит в модели А, а образованием Ц (газ). Водород, образующийся в системе, в результате взаимодействия кремния с водным раствором, в первую очередь используется на образование метана

рН

Рис. 16. Влияние рН на компонентный состав водного раствора, газовой фазы и устойчивости твердых фаз (модель В).

После того, как стехиометрически необходимое количество Н2 про-взаимодействует с углеродом, становится возможным накопление водорода в газовой фазе. Таким образом, в системе -С-Ыа-Н-О-е интенсивность газообразования определяется соотношением количеств Бг/С (рис. 2).

На основе полученных результатов предложена технологическая схема окускования пылевых отходов жидким стеклом, силикатный модуль ко-

торого должен быть не менее 3 (рН водного раствора < 11); операция вспенивания не требует дополнительного подогрева.

Пористость пеношнхтовых композитов определяется количеством элементарного кремния; если элементарный в систему не вводится, то определяющую роль играет рН.

в!', МОЛЬ

5 4 3 2 1 0

С, МОЛЬ

Рис. 2. Влияние соотношения Э1/С на состав продуктов взаимодействия технологической пыли в условиях рН 2-11. Третья глава. Экспериментальное исследование физико-химических свойств композитов (удельное электросопротивление, пористость, время затвердевания, механическая прочность) позволило установить, что:

- оптимальный класс крупности частиц элементарного кремния находится в пределах 0.001 - 0.01 мм;

- оптимальное количество элементарного кремния, необходимое для приготовления достаточно механически прочной и пористой пеношихты, составляет от 1 % до 6 %.

- свойства пеношихты удовлетворяют технологическим требованиям, если в ее состав вводят связующее в интервале от 15 до 25 %.

Для оптимизации фазового состава пеношихты была получена физико-химическая модель, представленная 2 стадиями:

1) Образование раствора жидкого стекла в открытой по отношению к атмосфере системе БЮг тв - №ОН тв - Н20, минимизируется изобарно -изотермический потенциал О (Т, Р).

2) Окомкование пылевых отходов жидким стеклом. Система тв -БЮ2 тв - С тв - ЫаОН тв - Н2О открыта по отношению к атмосфере, минимизируется изобарно - изотермический потенциал С(Т, Р).

В результате обобщения экспериментальных данных, опубликованных различными авторами, установлено, что в процессе твердения смеси с жидким стеклом образуются: термонатрит, натрон, гептагидрат карбоната натрия, нахколит, трона, 5, 6, 8, 9 - водные метасиликаты натрия. Но в известных источниках сведения по их термодинамическим свойствам (коэффициентам уравнения теплоемкости) отсутствуют. Поэтому были рассчитаны коэффициенты уравнения теплоемкости по методике, предложенной Берманом, согласно которой суммируются теплоемкости миналов пропорционально их содержанию в минерале:

Ср(А)=£ п, с,- *

Н, газ, моль

с*4 О

0) Б

0) §

СС

2 4 6 8

эл. кремний, %

Рис. 3. Фазовая диаграмма системы элементарный кремний - жидкое стекло - пылевые отходы (100 °С).

где п, - число молей; с, * - значение регрессируемой функции Ср 1 - го компонента фазы А, вычисленное согласно уравнению Бермана - Брауна:

Ср = а + Й Г°5 + с Г2 + е Г3 (», с < 0) .

По результатам модельного эксперимента по твердению смеси пылевых отходов с жидким стеклом построена фазовая диаграмма системы пылевые отходы - жидкое стекло - элементарный кремний (рис. 3).

Установлено, что процесс твердения заключается в переходе воды в гидратированное состояние в виде №28Юз 9 Н20, что совпадает с экспериментальными данными других авторов.

Фазовая диаграмма использована для определения фазового состава с различным содержанием жидкого стекла и элементарного кремния в исходном составе.

Четвертая глава. Теоретическое обоснование высокотемпературных восстановительных процессов разработано недостаточно. Существующие методы термодинамического анализа в применении к сложным многофазным высокотемпературным системам не всегда эффективны, кинетические исследования часто дают лишь суммарную картину процесса, строго регламентированного условиями лабораторного эксперимента и не позволяют однозначно интерпретировать исследуемые взаимодействия как на уровне оценки элементарных химических реакций и места их протекания, так и при определении последовательности отдельных стадий восстановительного процесса в промышленном реакторе.

Большую часть указанных трудностей позволяет преодолеть подход к моделированию эволюции метасистем с потоками подвижных групп фаз (ПГФ) и локально - временным равновесием в резервуарах. Подход объединяет модель динамики массопереноса в системе резервуаров с расчетом их равновесного фазового состава методом минимизации свободной энергии.

С целью адекватного описания процесса восстановления кремния создана модель, состоящая та трех независимых компонентов 5/, С, О и 22 зависимых, в том числе 16 газов, 4 конденсированные фазы и 2 компонента жидкого расплава (табл. 1).

Условно разделили пространство печи на четыре зоны, различающихся как температурой, так и составом (рис. 4).

Все резервуары сопряжены между собой потоками веществ. Потоки разделены как вещественно - на газовый поток, поток - конденсированные фазы и поток - расплав, так и пространственно.

Таблица 1

Список зависимых компонентов *

Фаза Наименование компонента

Газ С5, С4, С302, С3, БЮз, С2, 312С, ССЬ, СО, С, БЬ, БЬ, БЮг, 810

Конденсированные фазы ЭЮг - кварц, а - БЮ, р - 51С, С - графит

Расплав Б}, БЮз

Все термодинамические свойства зависимых компонентов взяты из базы данных 1АЫАР

Известно, что степень извлечения кремния зависит от того, насколько полно улавливается БЮ газ. Поэтому, чтобы привести в соответствие с реальными условиями модель плавки кремния, разделили газовый поток на два, тем самым имитируя различные степени улавливания 8Ю газ (рис. 4).

Коэффициенты рециркуляции, х и у, варьируются от 0 до 1. Путем модельного эксперимента подобраны коэффициенты, соответствующие степени извлечения кремния 75% (х = 0.2, у = 0.8),

Построенная модель плавки кремния использована для изучения поведения шихтовых композитов в РТП.

В результате модельного эксперимента установлено, что композиты, помещённые в рудотермическую печь, не восстанавливаются до кремния, а плавятся с образованием 8Ю2 ж и Ыа251'205 ж; в холодную зону улетучиваются С02 газ и Н2О газ.

Следовательно, чтобы создать восстановительные условия, необходимо найти баланс между компонентами основной шихты и высокопористых композитов, полученных из пылевых отходов.

С этой целью был получен ряд решений модели с исходными химическими составами пеношихты от 0 до 1 (в масс, долях) и основной шихты с соотношением БЮг/С = 1/2; 1/2,5; 1/3 (рис. 5).

Сделан вывод, что для того чтобы в процессе плавки кремния не образовывались дополнительные количества пылевых отходов, а также не накапливались в реакционной зоне печи натрий содержащие компоненты, необходимо вводить пеношшау в количестве не более 10 % к основной шихте с соотношением БЮг/С = 1/2.

По результатам модельного эксперимента установлено, что добавление Ыа - компонента обеспечивает увеличение извлечение кремния в сравнении с обычными показателями плавки - т] = 78 - 84 % с применением пеношихты и т) = 73 % - обьгчной шихты.

2.0

атм ос фера

1 резервуар Т = 400 ° С

С 0.1036 моль О 141.48472 моль

тигель

0.2

Еав

•-!—h

2 резервуар Г = 1530 ° С С 2 моль ЗЮ2 1 моль i 1 1 1 i 1 i

solid ; i • 0.8 | 1 gas 1 L !

i 1 ! 3 резервуар Т = 2200 0 С " 1 —'

| + 1 gas

liquid 1 1

4 резервуар Т = 2000 ° С

Ш

а

т

а

1.5-

10

0.5 -

0,0 20

СО, газ

1 резервуар Т = 4000 С

Л

4

О

5

3

г

и н

1.0-

СОгаз

2

Т = 15М°0

0.8 -0.604 -0.2 -0.0

10 20

время, усл. ед.

Рис. 4. Схема плавки кремния в рудотермической печи с учетом частичного выноса газовых потоков из реакционной зоны печи и зависимость изменения состояния мультисистемы - О - С от степени протекания процесса по данной схеме.

Пеношихга, масс, доля Пеношихта, масс, доля

1.2

с о г

з г

о>

о т та ь-о о о

0.4 0.2 0.0

Б! ж « Г д

У >\д"

Р' А ^ а

4 резервуар

Д | Т = 2000 ® С

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Пеношихта, масс, доля

Рис. 5. Изменение состояния метасистемы 81-0-С-Ыа-Нв зависимости от

количества пеношихты (-- 2 моль С,--2.5 моль С, -!-!-! - 3 моль С).

Установлено, что основной натрий содержащий компонент, образующийся в процессе плавки окомкованных шихтовых композитов - ИагБЮз тв, выносится в верхние^горизонты печи вместе с тв. Таким образом, Иа - компонента в печи не остается. Поэтому основной задачей становится утилизация пылевых Ма - содержащих отходов. Здесь необходимо отметить, что с введением Иа - компонента общее количество пылевых отходов снижается.

ж > * 8Ю газ, СО газ

2000 °С Б! ж

Рис. 6. Блок - схема восстановления кремния в рудотермической печи с воз вращением пылевых отходов в основное производство.

Напомним, что ИагБЮз тв - основной компонент жидкого стекла, получение которого требует всего одной технологической операции - расще-лачивания Ка^Юз тв при повышенных температурах в водном растворе.

Полученное жидкое стекло пойдет на образование новых порций оку-скованных шихтовых композитов с использованием БЮг тв - пылевых отходов, которые вернутся в печь, и так до полного восстановления кремния из вводимого количества шихты (рис. 6).

Опытными кампаниями плавки окускованных шихтовых композитов в рудотермической печи подтверждена принципиальная возможность применения нового шихтового материала и определены основные режимы, являющиеся основой разработки промышленных технологий.

Установлено, что с использованием пеношихты в плавке кремния уменьшается расход электроэнергии на В %, увеличивается извлечение кремния в сплав на 4.2 %.

Таким образом, можно с полной уверенностью сказать, что применение нового шихтового материала с Иа - компонентом может решить проблему утилизации пылевых отходов производства кремния. При этом не ожидается вторичного витка загрязнений окружающей среды из - за введения "примесного" компонента, т.к. доказано, что этим можно не только уменьшить пылевые выбросы, но и "замкнуть" производственный цикл с полной переработкой образующихся отходов.

ВЫВОДЫ

1. В результате анализа литературных данных установлено, что в процессе восстановления кремния образуются промежуточные продукты - БЮ тв и БЮ газ, взаимодействие которых друг с другом и основными компонентами определяет количество и состав образующейся технологической пыли.

2. На основании статистического и кластер-анализа сделан вывод, что пыль газоочистки, состоящая в среднем до 96 % из аморфного кремнезема, однородна по своему составу и содержит меньшее по сравнению с основным сырьем (кварцитом) количество "вредных примесей" - АЬОз и Рс20з, следовательно, по химическому составу пылевые отходы могут быть использованы как сырье для карботермического производства кремния.

3. Сопоставление различных способов окускования рудных шихт позволило выбрать способ получения пеношихты с использованием в качестве связующего жидкого стекла, наиболее приемлемого для производства кремния, так как оно в больших количествах производится непосредственно в электротермическом цехе путем растворения в щелочном водном рас-

творе мелкодисперсного кремнезема - пыли газоочистки (т.е. в том же технологическом цикле).

4 . Процесс взаимодействия жидкого стекла с кремнеземсодержащим компонентом пылевых отходов сопровождается выделением газов. Математическое моделнроваиие процесса получения шихтовых композитов показывает, что количество и состав газовой фазы определяется соотношением Si/C и рН среды. Установлено, что термодинамическая эволюция системы Si-O-C-Na-H-e в изобарно-изоэнтальпических условиях связана с изменением адиабатической температуры. Величина саморазогрева системы определяется количеством вступившего во взаимодействие элементарною кремния н щелочностью среды. На основании полученных результатов предложена технологическая схема окускованпя без дополнительного подогрева.

5. Экспериментально установлены оптимальные по физико-химическим свойствам (удельное электрическое сопротивление, механическая прочность, пористость) составы шихтовых композиций.

6. Установлен равновесный фазовый состав шихтовых композитов, полученных в процессе окомкования, необходимый в исследованиях их поведения в рудотермической печи. Показано, что процесс твердения смеси пылевых отходов с жидким стеклом вызван образованием кристаллогидрата вида NajSiO:, 9 Н;0.

7. Предложена новая методология математического моделирования, рассматривающая процесс восстановления кремния как многорезепвуар-ную мегасистему со сложной схемой потоков вещества и энергии.

8. Представлена физико-химическая модель плавки кремния, учитывающая особенности динамических режимов рудотермической печи. Установлена зависимость степени извлечения кремния, количества образующейся технологической пыли и закарбиживания печи от полноты взаимодействия нисходящих (SiC тв) и восходящих (SiO газ) потоков реагентов.

9. На основании анализа поведения шихтовых композитов в РТП с использованием многорезервуарной физико-химической модели установлены оптимальные режимы ведения плавки кремния с применением пылевых отходов.

10. Проведены опытно-промышленпые испытания технологии получения высокопористых шихтовых композитов на электропечи мощностью 25 МВА электротермического цеха АО "БрАЗ" в количестве 100 т. Экономический эффект от применения нового шихтового материала составил 87,2 млн. руб.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Черных А.Е., Зельберг Б.И., Елкин К.С., Шадис B.C. Создание высокоэффективного шихтового материала для электротермического производства кремния. Деп. в ВИНИТИ. № 57 - В 94. ,

2. Черных А.Е., Зельберг Б.И., Елкин К.С., Шадис B.C. Поведение высокопористых окускованных шихтовых композиций, в процессе карботер-мического восстановления кремния из кремнезема. . Деп. в ВИНИТИ. № 62 -В 94. ,

3. Дубенский А.М., Шадис B.C. Исследование возможности применения пылевых отходов электротермического производства. кремния для изготовления токопроводяпдах композиций / Тез. докл. международной научно - технической конференции "Пути повышения качества продукции кремниевого производства", Иркутск, 1994. .

4. Черных Ä.E., Зельберг Б.И., Шадис B.C., Тупицын A.A., Глушкевич М.А. К вопросу об, эколргии производства кремния / Тез. докл. международной конференции "Промышленная экология и рациональное природопользование в Прибайкалье". Иркутск, 1995.

5. Шадис B.C., Зельберг Б.И., Тупицын A.A., Бычинский В.А. Физико - химическая модель производства жидкого стекла из техногенных продуктов / Тез. докл. III традиционной научно - технической конференции стран СНГ "Процессы и оборудование экологических производств", Волгоград, 1995.

6. Шадис B.C. Исследование механизма явления газообразования в производстве шихтовых композитов - восстановителей карботермических процессов. Деп. в ВИНИТИ, № 3103 - В 95.

7. Шадис B.C. Статистические характеристики колебания химического состава сырья карботермических производств, и его классификация на основе корреляционного анализа. Деп. в ВИНИТИ, № 633 - В 96.

8. Шадис B.C., Бычинский В.А. Физико - химическая модель окомко-вания пылевых отходов производства кремния / Материалы международной конференции "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем окружающей Среды", Иркутск, Т.2,4.2, с.240-241.

9. Бычинский В.А., Шадис B.C. Основные принципы формирования многорезервуарной физико - химической модели карботермического восстановления кремния / Тез. докл. 2-го международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд". С.-Петербург, 1996.

10. Шадис B.C., Бычинский В.А. Физико - химическое моделирование процесса окомкования пылевых отходов производства кремния. Деп. в ВИНИТИ,№2296-В 96.

11. Рандин О.И., Зельберг Б.И., Шадис B.C. Радикально - цепные реакции при восстановлении кремния. Деп. в ВИНИТИ. № 2679 - В 96.

¡2. Шалис B.C.. Зелы'ерг Б.И., Черных Л.П., Бичипекнй В.Л., Чуднен-ко К.С. Физико,- химическое моделирование процесса плавки кремния в рудо I сом (теской печи В со.: Элек rpcv гетглпургр* легких металлов. Ир-кукя, 19^, с.55-63.

БычпнскггйВ Л., ТТТядис B.C. Исследований Si - О - С - \'а

- И - е и'.абарио • 1Но:чи;иь;!Ичеио1л \с.Журнал пр:!к:ы;ик>й хтт-*!?TTf, 10Q7. в печати.

(•! 1га ;н<; НС. 'J,Mi4"vp. Ь I:. Ь::>чиПч.:. п" Г* \ Ф'^тг^о - химические ОСНОВЫ UtfOUbVOAilUii 1СХИОЛО» ИК >.1С'.'((и»!<,рмиЧ..Ч>'ЧЧ 1) npOii-!((.i-\C:.VI крем-ии« / Электротехнология: сегодня и завтра: Тезисы докладов ВссроссшЬ

тГ-QT. 'IvCuiwCpir: 4vnam. ун-та, 1997,

129 с.

Формат 60x84 1/16

!i'4.:m ¡¡¡пографека«. ! ¡ечаль офсег i;a:i. Уо. гге- !. iji Уч.-издл. 1.0 1ыраж 10U -ла. Тл ;<«> План 1997.

ЛР 0202^ от 30.12.96 5 IpK-yjcKiiii государсгдошым ie\H4:;eoK!iii y»umq\.}i.*cy 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, S3