Зобнин Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии и материаловедения; инженер производственно-технической службы
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
100018, г. Караганда, Октябрьский район, 018-й учетный квартал, корп. 133
Nikolay N. Zobnin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Metallurgy and Materials Science; Production Engineer
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
accounting quarter 018, bldg 133, Oktyabrsky district, Karaganda 100018
Коробко Сергей Владимирович, магистр технических наук, заместитель генерального директора по производству
100018, г. Караганда, Октябрьский район, 018-й учетный квартал, корп. 133
Sergey V. Korobko, Master of Engineering Sciences, Deputy Director General for Production
accounting quarter 018, bldg 133, Oktyabrsky district, Karaganda 100018
Ветковский Дмитрий Леонидович, магистр технических наук, преподаватель кафедры металлургии и материаловедения
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
Dmitry L. Vetkovsky, Master of Engineering Sciences, Lecturer of the Department of Metallurgy and Materials Science
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
Моисеев Андрей Андреевич, магистр технических наук, преподаватель кафедры металлургии и материаловедения
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
Andrey A. Moiseev, Master of Engineering Sciences, Lecturer of the Department of Metallurgy and Materials Science
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
Аганин Александр Олегович, магистр технических наук, преподаватель кафедры металлургии и материаловедения
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
Aleksandr O. Aganin, Master of Engineering Sciences, Lecturer of the Department of Metallurgy and Materials Science
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
Нурумгалиев Асылбек Хабадашевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры металлургии и материаловедения
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
Asylbek Kh. Nurumgaliev, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Metallurgy and Materials Science
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
Пикалова Ирина Анатольевна, магистр металлургии, старший преподаватель кафедры металлургии и материаловедения
101400, г. Темиртау, пр. Республики, 30
Irina A. Pikalova, Master of Metallurgy, Senior Lecturer at the Department of Metallurgy and Materials Science
30 Respubliki Ave., Temirtau 101400
Цель – исследовать процесс рентгенорадиометрического разделения сырьевых материалов (кварца, углеродистого восстановителя), используемых для выплавки кремния в руднотермических печах, и самого продукта плавки. Объектами исследования явились кварц месторождения Актас (Казахстан), уголь Шубаркульского месторождения и металлический кремний различных марок, выплавленный в ТОО «Tau-Ken Temir» (г. Караганда, Казахстан). Рентгенофазовый анализ проводили с помощью порошкового дифрактометра фирмы «Philips». Для определения содержания SiO2 и Fe2O3 использовали рентгенофлюоресцентный спектрометр ARL PERFORM’X. Для удаления примесей применяли одноручьевой рентгенорадиометрический сепаратор типа СРФ1- 150М. Установлено, что при радиометрическом разделении образца исходного кварца с содержанием Fe2O3 ~ 0,10–0,15% обеспечивается получение чистого кварца с содержанием Fe2O3 менее 0,05% при выходе продукта 65–70%. При содержании в исходном кварце Fe2O3 до 0,5% также возможно получение концентратов с содержанием Fe2O3 0,05% при выходе чистого продукта 35–55%. Чистый кварц с содержанием Fe2O3 0,01% возможно получить с выходом лишь 15–20%. Показано, что при использовании радиометрического метода разделения достигается уменьшение фосфора в кварце в 2–3 раза. Уголь с различной зольностью (2,0, 4,1 и 7,3%) эффективно обогащается предложенным методом с получением концентрата, содержащего 1,5% золы, при выходе 25%. При обогащении металлического кремния (с исходным содержанием железа 1,2–1,5%) может быть получен продукт, соответствующий сорту кремния 773 (с выходом продукта ~ 50%), сорту 553 (с выходом ~ 35%) или сорту 441 (с выходом 20%). Радиометрический метод обогащения материалов позволяет снизить содержание основных примесей в кварце, металлическом кремнии и золе угля, что способствует получению кремния высших марок.
In this research, we investigate the process of X-ray radiometric separation of both raw materials (quartz, carbonaceous reducing agent) used for silicon smelting in ore-smelting furnaces and the resulting smelting products. The research objects were quartz from the Aktas field (Kazakhstan), coal from the Shubarkol field and silicon metal of various grades smelted at the Tau-Ken Temir LLP (Karaganda, Kazakhstan). X-ray diffraction analysis was performed using a Philips powder diffractometer. To determine the SiO2 and Fe2O3 content, an ARL PERFORM’X X-ray fluorescence spectrometer was used. To remove impurities, a СРF1-150М single-strand radiometric separator was used. We found that the radiometric separation of original quartz samples with the Fe2O3 content of ~ 0.1–0.15% produces pure quartz with the Fe2O3 content of ≤ 0.05% and a yield of 65–70%. Provided that the Fe2O3 content in the original quartz sample does not exceed 0.5%, concentrates with the Fe2O3 content of 0.05% and a yield of 35–55% can be obtained. The yield of pure quartz with the Fe2O3 content of 0.01% does not exceed 15–20%. The use of radiometric separation is established to reduce the amount of phosphorus in the final product by 2–3 times. This method is effective for obtaining coal concentrates of varying ash content (2.0, 4.1 and 7.3%); the resulting concentrated product obtained with a yield of 25% contains 1.5% of ash. Separation of silicon metal (with the initial iron content of 1.2–1.5%) yields a product matching silicon grade 773 (product yield ~ 50%), 553 (~ 35%) or 441 (20%). It is concluded that radiometric separation allows the content of impurities in quartz, silicon metal and coal ash to be reduced, thus facilitating the production of higher-grade silicon.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.