«Зеленое» производство кремния может стать возможным через два-три года

Jul 10, 2023

ЭТА СТАТЬЯ/ПРЕСС-РЕЛИЗ ОПЛАЧЕНА И ПРЕДСТАВЛЕНА NTNU Норвежским университетом науки и технологий - подробнее

Норвегия является крупнейшим в Европе производителем алюминия и кремния. Металлургическая промышленность является одной из наиболее важных экспортных отраслей страны, но на ее долю также приходится 10 процентов выбросов CO2.

Норвегии необходимо срочно сократить уровни выбросов при нынешних методах производства, чтобы достичь своих климатических целей.

NTNU получил патент на промышленный процесс, который позволит устранить все прямые выбросы CO2 и NOx. Процесс получил название SisAl.

Кварц является сырьем как для традиционного процесса плавки, так и для метода SisAl.

Благодаря сегодняшним технологиям CO2 образуется в результате реакции кварца с углеродом. Вместо углерода в процессе SisAl в качестве восстановителя используется алюминий, что позволяет избежать образования CO2.

«Мы считаем, что с технологической точки зрения ничто не мешает производить кремний в промышленных масштабах с помощью нового метода. И это экономит энергию», — говорит Мария Валлин, исследователь материалов из NTNU.

«Процесс SisAl является экзотермическим, то есть реакция между кварцем и алюминием выделяет энергию. Сегодняшний метод является эндотермическим, и для восстановления кварца необходимо добавлять энергию. SisAl использует только одну треть энергопотребления на тонну готового кремния», — говорит Валлин.

Традиционная технология использует от 85 до 92 процентов кварца, помещаемого в печь. SisAl использует от 97 до 99 процентов, поскольку в процессе также можно использовать кварц в виде порошка.

Валлин и профессор Габриэлла Транелл координируют крупные проекты ЕС SisAl Pilot и SisAl Slag, которыми руководит NTNU. 22 партнера в области исследований и промышленности в Европе и Южной Африке разработали процесс на основе патента NTNU.

Десятки пилотных испытаний были проведены в пилотном центре Elkem в Фискаа на юге Норвегии и на литейном заводе Fundiciones Rey в Испании.

Валлин говорит, что метод SisAl имеет ряд других преимуществ.

Помимо устранения всех прямых выбросов CO2 и NOx и экономии энергии, новый процесс производства кремния будет использовать шлак (шлак) и лом алюминиевой промышленности.

В процессе SisAl шлак может использоваться в качестве восстановителя при производстве кремния. То же самое относится и к тонкому алюминиевому лому, например, от упаковки пищевых продуктов.

В процессе SisAl также образуются шлаки, такие как оксид кальция и оксид алюминия, но это вещества, которые востребованы сталелитейной промышленностью, говорит Валлин.

Новый процесс плавки также позволяет лучше использовать сырье, поскольку можно использовать мелкий кварц («мелочь»). В традиционном процессе штрафы должны быть отменены.

«Задача, которой мы сейчас уделяем больше всего времени, — это создание циклической бизнес-модели, включающей металлургическую промышленность. Мы видим большие возможности для синергии, которая принесет пользу как окружающей среде, так и экономике», — говорит Валлин. «Мы стремимся лучше использовать сырье и добиться минимально возможных выбросов, меньшего потребления энергии, максимального повторного использования и минимально возможных отходов. Размер налога, который власти взимают с выбросов CO2, конечно, также является фактором при расчете».

Кремний производится компаниями Elkem и Wacker в Норвегии. Валлин считает, что сегодняшние кремниевые заводы могли бы использовать технологию SisAl без больших инвестиций в качестве дополнения или частичной замены текущего производства.

Пилотный завод по производству SisAl строится в ЮАР в рамках проекта ЕС. Валлин считает это важной вехой перед возможным строительством объекта промышленного масштаба.

ЕС определил кремний как критически важный металлоид. Кремний обладает полупроводниковыми свойствами и является важнейшим материалом в печатных платах, солнечных элементах и ​​всей электронике.

Кремний в сплавах с алюминием также входит в состав многих материалов, которые мы используем каждый день. Сегодня на долю Китая приходится две трети производства кремния в мире.