Кандидат технических наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов, зам. зав. кафедрой металлургии легких металлов; научный сотрудник Инновационно-технологического центра (ИТЦ) ИРНИТУ.
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Cand. Sci. (Tech.), Associate professor of Department of metallurgy of non-ferrous metals; Deputy head of Department of metallurgy of light metals; Research fellow of Innovation and technology center, INRTU.
664074, Irkutsk, Lermontova str., 83
Научный сотрудник ИТЦ ИРНИТУ
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Research fellow of Innovation and technology center, INRTU.
664074, Irkutsk, Lermontova str., 83
Кандидат технических наук, руководитель ИТЦ ИРНИТУ.
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Cand. Sci. (Tech.), Head of Innovation and technology center, INRTU.
664074, Irkutsk, Lermontova str., 83
Кандидат химических наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов ИРНИТУ.
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Cand. Sci. (Chem.), Associate professor of Department of metallurgy of non-ferrous metals, INRTU.
664074, Irkutsk, Lermontova str., 83
Кандидат технических наук, ген. директор АО «СибВАМИ».
664007, Иркутск, ул. Советская, 55
Cand. Sci. (Tech.), Gen. director of JSC «SibVASMI».
664007, Irkutsk, Sovetskaya str., 55
Кандидат технических наук, начальник технического отдела АО «СибВАМИ».
664007, Иркутск, ул. Советская, 55
Cand. Sci. (Tech.), Head of technical department of JSC «SibVASMI».
664007, Irkutsk, Sovetskaya str., 55
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник отдела синтеза наноструктур ИРНИТУ.
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Cand. Sci. (Phys.-Math.), Research fellow of Nanostructure synthesis department, INRTU.
664074, Irkutsk, Lermontova str., 83
Представлен обзор существующих способов производства силуминов. Показана возможность получения литейных сплавов с использованием аморфного микрокремнезема. Изучены и опробованы различные методы введения частиц диоксида кремния в алюминиевый расплав — в виде таблетированных лигатур «алюминиевый порошок— SiO2», путем замешивания частиц в расплав при температуре ликвидуса, а также введением SiO2 в расплав совместно с потоком аргона. Проведены расчеты энтальпии образования и изменения энергии Гиббса процесса восстановления алюминием кремния из его оксида, в ходе которых показана термодинамическая вероятность получения силуминов с использованием аморфного микрокремнезема. Определено влияние легирующих добавок и примесей на протекание процесса восстановления кремния. Выявлена возможность использования магния в качестве поверхностно-активной добавки, позволяющей удалить кислород с поверхности дисперсных частиц и восстановить кремний из его оксида. Определено, что способ получения литейных силуминов путем введения предварительно нагретого до 300 °С аморфного микрокремнезема в расплав алюминия (t = 900 °С) совместно с потоком аргона (с последующим интенсивным перемешиванием) обладает наибольшей эффективностью, поскольку позволяет получать алюмокремниевые сплавы с содержанием Si более 6 мас.% и микроструктурой, соответствующей доэвтектическим литейным силуминам. Промышленная реализации предложенного метода позволит повысить эффективность существующего технологического процесса получения силуминов за счет экономии ресурсов на приобретение товарного кристаллического кремния. Более того, внедрение этой технологии будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду за счет сокращения объемов и последующей ликвидации шламовых полей, являющихся полигонами для хранения пыли систем газоочистки кремниевого производства, содержащей до 95 мас.% аморфного микрокремнезема.
The paper presents a review of existing methods to produce silumins. The possibility of obtaining foundry alloys using amorphous microsilica is shown. Different methods of adding SiO2 particles into molten aluminum are studied: in the form of aluminum powder — SiO2 master alloy tablets, particle mixing in the melt at the liquidus temperature and introducing SiO2 together with a stream of argon. The paper provides calculations of Gibbs energy formation and change enthalpy for silicon reduction by aluminum from its oxide. Calculations demonstrated the thermodynamic possibility of silumin production using amorphous microsilica. The effect of alloying additives and impurities on the silicon reduction behavior is determined. It is found that magnesium can be used as a surface-active additive to remove oxygen from dispersed particle surfaces and reduce silicon from its oxide. It is determined that the method of aluminum-silicon alloy production by introducing amorphous microsilica preheated to 300 °С into the aluminum melt (t = = 900 °С) together with argon stream (with subsequent intensive mixing) features higher efficiency since it ensures producing aluminum-silicon alloys containing more than 6 wt.% of silicon and microstructure of pre-eutectic foundry silumins. Industrial application of the proposed method will improve the efficiency of the existing silumin production process due to savings on purchasing commercial crystalline silicon. Moreover, this technology will minimize the environmental impact by reducing the volume and subsequent eliminating sludge fields used as landfills for storing dust from silicon gas treatment systems containing up to 95 wt.% of amorphous microsilica.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.