ООО «РУСАЛ ИТЦ», Санкт-Петербург, Россия:

В. С. Буркат, директор департамента экологии
Т. В. Буркат, научный сотрудник департамента экологии, эл. почта: Tatiyana.Burkat@rusal.com

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН, Санкт-Петербург, Россия:
А. Е. Лапшин, зам. директора по научной работе

Исследованы состав, структура и свойства кремнийсодержащей пыли рудно-термических печей. Фазовый состав установлен методом рентгенодифракционного анализа. Удельная поверхность кремнийсодержащей пыли рудно-термических печей, определенная методом адсорбции азота с применением уравнения БЭТ, составила от 19 до 24 м²/г. Фазовый состав установлен методом рентгенодифракционного анализа. Согласно полученным результатам, кремнийсодержащая пыль рудно-термических печей состоит из кристаллической и аморфной фазы. Основную часть кристаллической фазы составляет карбид кремния. «Гало» в начальной области дифрактограммы (2 ~16–26 град) указывает на наличие в образцах аморфной фазы. Расчет соотношения кристаллической и аморфной фаз проводили методом Ритвельда. Содержание кристаллической фазы в образцах пыли варьируется от 3 до 46 %. Этот факт можно объяснить вариабельностью параметров технологического процесса, которые могут влиять на образование пыли. В составе кристаллической фазы преобладает карбид кремния (Moissanite 3С), массовое содержание которого составляет от 48 до 70 % (в пересчете на 100 % кристаллической фазы). Содержание диоксида кремния варьируется в среднем от 30 до 50 %. В некоторых образцах присутствует кристаллический кремний (Si). Исследование свойств поверхности на спектрофотометре FTIS фирмы Shimadzu показали, что спектр имеет основные интенсивные полосы поглощения в области, см^–1: 1100; 800; 560. Полоса 1100 см^–1 характерна для валентных колебаний связи Si–O. Полосы 800 и 560 см^–1 можно отнести к образованию тетраэдрической структуры [SiO₄]. Размер и форма частиц, а также дисперсность кремнийсодержащей пыли определены методом просвечивающей электронной микроскопии. Частицы пыли имеют правильную сферическую форму; преобладающий размер — от 50 до 150 нм. Спектры поглощения кремнийсодержащей пыли позволяют предположить наличие на поверхности небольшого числа ОН-групп.

1. Величковский Б. Т. Фиброгенные пыли. Особенности строения и механизма биологического действия. — Горький, 1980. — 159 с.
2. Айлер Р. Химия кремнезема. Ч. 1. — М. : Мир, 1982. — 416 с.
3. Накамото К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. — М. : Мир, 1991. — 536 с.
4. Елкин К. С. Производство металлического кремния в России — состояние и перспективы // Цветные металлы и минералы 2014 : материалы шестого междунар. конгресса (16–19 сентября 2014 г.). — Красноярск, 2014. — 2 с.
5. Dian Adisty. Kinetic Study of SiO₂ + SiC Reaction in Silicon Production // Light Metals Production. June 2013. — URL : https://daim.idi.ntnu.no/masteroppgaver/009/9793/masteroppgave.pdf (дата обращения 30.03.2017).
6. Zhejun Jin. Carbon Behaviour during Si Production / Norwegian University of Science and Technology Department of Materials Science and Engineering. URL : https://daim.idi.ntnu.no/masteroppgaver/009/9794/masteroppgave.pdf
7. Методика выполнения измерений массовой концентрации пыли в промышленных выбросах организованного отсоса (гравиметрический метод). МВИ № ПрВ 2000/4. Свидетельство Госстандарта РФ 2420/50–2001 от 21.03.2001 с дополнениями и изменениями от 09.12.2005.
8. Кондратьев В. В. Способы улавливания и характеристика пылевой фазы производства кремния : монография. — Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010. — 77 с.
9. Черненко А. С., Зинченко Ю. А., Калинчак В. В., Косолап Н. В. Определение дисперсного состава и формы частиц методом цифровой микроскопии // Физика аэродисперсных систем. 2014. № 51. С. 115–123.
10. ГОСТ 14922–77. Аэросил. Технические условия. — Введ. 1978–01–01.
11. Немчинова Н. В., Минеева Т. С., Никаноров А. В. Проблемы экологической безопасности алюминиевого и кремниевого производств // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3.
12. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338–03 ; введ. 25.06.2003.
13. Немчинова Н. В., Яковлева А. А., Леонова М. С. Распределение примесей при рудно-термической выплавке кремния // Вестник ИрГТУ 2013. 2013. — 7 с.
14. Леонова М. С. Возврат в процесс пыли кремниевого производства // Молодой ученый. 2015. № 7. С. 1068–1071.
15. Tveit H., Andersen V., Berget K. H., Jensen R. The tapping process in silicon production // The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. Furnace Tapping Conference 2014. Р. 147–156.
16. Dal Martello E., Tranell G., Gaal S., Raaness O. S., Tang K., Arnberg L. Study of pellets and lumps as raw materials in silicon production from quartz and silicon carbide // Metallurgical and Materials Transactions B. Oct. 2011.