Авторами продукта являются заведующая кафедрой металлургии цветных металлов Нина Немчинова, аспирант кафедры металлургии цветных металлов Андрей Тимофеев и студент 4 курса химико-металлургического факультета Сергей Федоров.
Студент-разработчик пояснил пресс-службе вуза: «Любой металлургический процесс начинается с расчета материального баланса. Кремний не является металлом, однако производится металлургическим способом. Что касается процесса руднотермической плавки кремния, то материальный баланс в этом случае является одним из главных показателей точного определения количества расходуемых материалов, с получением качественного конечного продукта. Чем точнее составлен материальный баланс, тем меньше разного рода потерь».
Сергей Федоров рассказал, что в настоящее время на предприятиях расчет материального баланса проводят практически вручную. В связи с этим, подбор определенного режима для проведения процесса становится очень трудоемкой операцией. Специалисты университета предлагают алгоритм программы в редакторе Microsoft Excel. Программа позволяет с высокой точностью определить состав комплексного восстановителя, количество углерода (необходимого для восстановления оксидов), химический состав готового продукта, количество образующегося шлака, количество газов, влаги и др. В результате расчетов материальный баланс предоставляется в виде таблиц прихода и расхода материалов. Студент подчеркнул, что эта разработка позволит прогнозировать химический состав получаемого кремния и стабилизировать технологический режим работы печи. Кроме того, использование программы расчета материального баланса позволит более качественно смешивать сырье и углеродистые восстановители.
Расчет начинается с определения количества углерода, необходимого для восстановления кремнезема. Далее рассчитывается состав шихты на 100 кг кварцита и перераспределение в нем углерода. На основе полученных данных производится расчет химического состава выплавляемого кремния и распределение восстановленных элементов между продуктами плавки. Одной из важнейших задач программы является определение количества и состава получаемого шлака, поскольку этот показатель отображает степень извлечения основного металла. Также рассчитывается количество воздуха, необходимого для процесса восстановления кремния и объем газов, образовавшихся в печи.
Сейчас программный продукт планируется перевести на язык программирования С++. Обновленная программа будет содержать справочную базу о сырьевых материалах, используемых при выплавке металлургического кремния, и их свойствах. На сегодняшний день в Роспатент РФ направлена заявка о государственной регистрации программы для расчета материального баланса выплавки кремния.
Для оптимизации технологических процессов при производстве кремния также разработаны программа по подготовке данных для ввода в физико-химические модели технологических процессов и программа расчета материального баланса окислительного рафинирования кремния.
