Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка СВС-технологии получения трехмерных фильтрующих элементов для очистки расплава кремния.

Сведения об участнике
ФИО
Мясников Андрей Юрьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Композитные материалы
Тема
Разработка СВС-технологии получения трехмерных фильтрующих элементов для очистки расплава кремния.
Резюме

В результате получения на ТОО «Кazsilicon» (Казахстан) технического кремния с примесями выявлена необходимость его дополнительной отчистки. Затруднение в отчистке вызвано повышенной температурой разливки около 1700 °С.
Применяемые методы очистки технического кремния не обеспечивают комплексную фильтрацию от примесей что, в конечном счете, влияет на качество получаемого продукта или экологически не безопасно.
Разрабатываемый метод фильтрации позволит получить кремний более высокого качества без существенных изменений в техническом процессе и затрат на организацию производства.
Ключевые слова
Кремний, фильтр, гранулы, СВС, планетарная шаровая мельница
Цели и задачи
Повышение качества технического кремния на основе фильтрационного рафинирования
Введение

Кремний широко применяют в различных областях техники. Наибольшее применение имеет технический кремний. Его используют в металлургии в качестве легирующего компонента, раскислителя и восстановителя, для изготовления электронагревательных элементов, производства солнечных батарей и т.д. Технический кремний высокого качества очень сложен в получении т.к. сырьем для производства кремния служат кварцсодержащие породы. В породах содержится некоторое количество примесей. В расплавленном состоянии в техническом кремнии примеси могут находиться, как в виде механической примеси, химически связанном виде, в растворенном состоянии.

Методы и материалы

Расплав технического кремния с ковша проливают через фильтр и за счет адгезионных сил на поверхности фильтра осаждаются мелкодисперсные частицы. Доставка этих частиц к поверхности фильтра осуществляется за счет эффекта прямого захвата, при проливе через фильтр частицы, находящиеся в металле, касаются поверхности фильтра и прилипают к ней.

Наполнителем для фильтра служат гранулы, полученные с применением СВС метода. Компонентами гранул являются полиуретан, SiO2, Al и добавка. Эти компоненты помещаются в планетарную шаровую мельницу, которая некоторое время их активирует. В полученной смеси производят СВС-реакцию.

Научная новизна заключается в применении метода адгезионного осаждения для фильтрации, который реализуется при помощи фильтрационных гранул. Применение планетарной шаровой мельницы позволит получить предельную растворимость компонентов. А СВС-реакция синтезировать в порошковой среде поры, которого будут равномерно расположены.

  1.  Проектируемые гранулы позволяют осуществить фильтрацию расплавленного кремния с температурой расплава 1700 °С;
  2. Фильтрация расплавленного кремния с помощью разрабатываемых гранул обеспечивает более высокое качество материала за счет объемной 3Д фильтрации.

Объемная 3Д фильтрация осуществляется с помощью материала (гранулы) в которой поры расположенны в трех измерениях.

Описание и обсуждение результатов

Работы в данном направлении ведутся мной в течении года. За год выполнена часть научно-технической работы: получены данные по фильтрации жидкого кремния используемыми материалами. Эти аналитические данные позволили сделать вывод о возможности применения данной разработки для отчистки кремния, однако для полноценного анализа работоспособности фильтрующих гранул необходимо:

  1. получить гранул из синтезированного порошка (с применением гранулятора);
  2. изготовление фильтра по эскизам;
  3. проведение лабораторных испытаний необходимых для внедрения в производство.

Для проведения заводских лабораторных испытаний необходимо разработать оснастку для фильтрации технического кремния и фильтрующие гранулы.

Фильтрующий элемент (гранулы) изготавливаются из SiO2, Аl, полиуретана и добавки. Которые активированы с помощью планетарной шаровой мельницы и синтезируются с применением СВС-метода.

Гранулы после окатывания в грануляторе предварительно сушат на воздухе, затем помещают в муфельную печь, где прокаливают при температуре 800-900 °С.

Одно из условий при проектировании, это фильтрация всего расплавленного материала находящегося в ковше, осуществляемого в полной мере одной загрузкой гранул.

Используемые источники
1. Собачкин А.В., Яковлев В.И., Ситников А.А. Применение методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и механоактивационной обработки для создания новых наплавочных материалов // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 9. С. 17-22.
2. Собачкин А.В., Назаров И.В., Яковлев В.И., Ситников А.А., Ярцев П.С. Морфология покрытий из многокомпонентных предварительно механоактивированных порошков СВС-композитов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. № 3. С. 141-144.
3. Собачкин А.В., Ситников А.А., Яковлев В.И., Татар М.Е., Логинова М.В., Сейдуров М.Н. Повышение износостойкости рабочих органов сельскохозяйственных машин электродуговой наплавкой порошковым электродом // Ползуновский альманах. 2011. № 4-2. С. 133.
Information about the project
Surname Name
Myasnickov Andrew
Project title
Development of SHS technology for three-dimensional filtering elements for cleaning of the silicon melt
Summary of the project
As a result of obtaining a ' Kazsilicon "LLP ( Kazakhstan ) of silicon with impurities identified the need to further cleaning up . The difficulty in cleaning up caused by elevated temperature time
Keywords
Silicon, filter beads , SHS , a planetary ball mill