Государственное предприятие «Государственный исследовательский и проектный институт титана», г. Запорожье, Украина

Д. В. Прутцков, вед. науч. сотр., тел. (+38061) 218-41-66
Н. П. Криворучко, зав. лаб. электрохимических производств

В работе принимали участие: В. Н. Лебедев, А. М. Полоянц, И. А. Бережной, Запорожский алюминиевый комбинат; В. Л. Романенко, В. С. Смукович, Вольногорский горно-металлургический комбинат; В. И. Кучин, Калушский завод «Дианат» ОАО ОРИАНА.

Представлены результаты лабораторных и опытно-промышленных исследований по разработке технологии утилизации мелкодисперсных отходов кремния, образующихся в процессе прямого синтеза органохлорсиланов — отработанной контактной массы (ОКМ). По результатам исследований определены оптимальные технологические решения по использованию кремниевых отходов в производстве высококремнистого ферросилиция и тетрахлорида кремния. В обоих случаях подготовка отходов состоит в термообработке для удаления остатков органических соединений и брикетировании. Последнее предлагается осуществлять с применением комплексного связующего на основе лигносульфоната и каменноугольного пека. При отработке технологии выплавки высококремнистого ферросилиция марки ФС-90 использовали брикеты, состоящие исключительно из ОКМ и связующего, массовая доля элементного кремния в них достигала 70 %. Брикеты добавляли в состав стандартной шихты. Экспериментально установлено, что наиболее интенсивное влияние на рост производительности печи и снижение расхода электроэнергии оказывают добавки брикетов до 7–8 % от массы шихты. В этом случае наблюдали увеличение производительности печи до 35 % при снижении расхода электроэнергии на 2,2 тыс. кВт·ч/т. При изучении возможности промышленного получения тетрахлорида кремния испытывали варианты хлорирования кремнийсодержащих брикетов в горизонтальной водоохлаждаемой печи и в шахтном хлораторе. Применение горизонтальной печи оказалось неприемлемым из-за формирования углеродистого слоя по периферии брикета, что приводило к замедлению процесса вследствие изменения механизма доставки хлора с внешне- на внутридиффузионный. При использовании шахтного хлоратора тепловой баланс и оптимальный температурный режим в слое хлорируемого материала достигались за счет добавления в состав брикетов кварцевого песка в соотношении SiО₂:ОКМ = (1,2÷1,5):1. Установлено, что степень хлорирования песка при этом достигала 35–40 %.

1. Андрианов К. А., Хананашвили Л. М. Технология элементоорганических мономеров и полимеров. — М. : Химия, 1973. — 400 с.
2. Рагулина Р. И., Емлин Б. И. Электротермия кремния и силумина. — М. : Металлургия, 1972. — 240 с.
3. Прутцков Д. В., Лебедев В. Н., Криворучко Н. П. // Цветные металлы. 2008. № 1. С. 63–66.
4. Прутцков Д. В., Криворучко Н. П. // Там же. 2010. № 12. С. 53–55.
5. Фурман А. А. Неорганические хлориды. – М. : Химия, 1980. — 416 с.
6. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. — М. : Наука, 1967. — 491 с.
7. Гармата В. А., Петрунько А. Н., Галицкий Н. В. и др. Титан. — М. : Металлургия, 1983. — 559 с.
8. Зеликман А. Н., Коршунов Б. Г. Металлургия редких металлов. — М. : Металлургия, 1991. — 432 с.
9. Мышляева Л. В., Краснощеков В. В. Аналитическая химия кремния. — М. : Наука, 1972. — 212 с.