АР19177929 «Исследование применения боратовых руд в технологии производства технического кремния с образованием борсодержащих оксидных систем в окислительных и восстановительных условиях»

В процессе производства технического кремния в электродуговых печах возникают проблемы, связанные с образованием тугоплавких шлаков различного происхождения. Шлаки перегораживают леточное отверстие и не дают возможности произвести выпуск жидких продуктов плавки. Частично проблема обусловлена тем, что используемые шихтовые материалы содержат оксидные примеси, образующие тугоплавкий шлак. Часто эта проблема вызвана наличием человеческого фактора и не соблюдением норм технологического процесса плавки кремния. При этом вывести печь из такого состояния очень сложно. Это длительный процесс, сопровождаемый значительными экономическими потерями.

Для быстрой ликвидации проблемы ошлакования леточного отверстия в практике производства применяют флюсы, которые способствуют скорейшему разжижению и выведению из печи тугоплавких шлаков. В качестве флюсов применяют материалы, содержащие оксиды кальция, магния и бора, а также солевые системы. При этом возникает вторичная проблема загрязнения расплава кремния этими элементами. Особенно снижает качество получаемого кремния бор. Оксид бора при этом обеспечивает максимально эффективное решение проблемы ошлакования

1) Ильин Александр Александрович – Научный сотрудник КарИУ. Руководитель проекта.

Scopus ID:.58968587400

https://orcid.org/0009-0003-8167-9640

2) Немчинова Нина Владимировна – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Металлургии цветных металлов», научный консультант.

Scopus ID: 9249617200

https://orcid.org/0000-0001-9895-1709

Результаты исследования являются перспективными с точки зрения улучшения технологического процесса производства технического кремния в Республике Казахстан.

Социальный и экономический эффект от реализации проекта будет существенным: впервые будут изучено распределение бора между кремнием и бинарными шлаками CaO-SiO₂ и MgO-SiO₂ с добавками оксида бора, а также между кремнием и тройными шлаками CaO-MgO-SiO₂ и CaO-Al₂O₃-SiO₂ при температуре технологичной жидкоподвижности конечных шлаков выплавки технического кремния различного уровня загрязнения примесями. Будет разработан механизм реакции удаления бора в указанных условиях. В связи с этим результаты исследования предоставят большой прогресс для развития производства технического кремния в Республике Казахстан.

Научно-технический эффективность проекта направлен на решение национального проекта Республики Казахстан «Технологический рывок за счет цифровизации, науки и инноваций» и на совершенствование производства технического кремния.

Все результаты научных исследований будут распространяться на международных конференциях, симпозиумах, различных международных выставках технологии, публикацией статей в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта и отечественных изданиях рекомендованном КОКСОН или приравниваемых к ним изданиях.

По результатам исследовательских работ рассматриваются возможности патентования полученных данных в казахстанском или евразийском патентном бюро

1. По календарному плану для реализации исследования вязкостных характеристик шлаков и методик разжижения шлака было достаточное количество методик экспериментальных исследований.

Произведены исследование вязкостных характеристик шлаков и методик разжижения шлака. Большое внимание уделялось одному из наиболее значимому свойству шлаков – это вязкости и гетерогенности.

1.1 По календарному плану для моделирования корреляции между распределением вязкости и основностью шлаков необходимо было проведено исследование вязкостных характеристик шлаков и методик разжижения шлака.

1.2 Для моделирования корреляции между распределением вязкости и основностью шлаков изучены основные процессы деполимеризации силикатных сетей в системе CaO-SiO₂-В₂О₃, MgO-SiO₂-В₂О₃. Выяснили, что добавки оксида бора в шлаки изучаемой системы расширяют диапазон составов шлаков с низкой температурной кристаллизацией и вязкостью.

1.3 Для моделирования корреляции между распределением вязкости и основностью шлаков необходимо было изучить процессы деполимеризации силикатных сетей. Фактически для моделирования корреляции между распределением вязкости и основностью шлаков изучены основные процессы деполимеризации силикатных сетей в системе CaO-SiO₂-В2О₃, MgO-SiO₂-В2О₃

Опубликована 1 статья в журнале по научному направлению проекта, в Q1-Q3 квартилях по импакт-фактору в базе данных Web of Science  и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 50 (пятьдесят).