Институт геохимии имени А.П. Виноградова СО РАН

АДРЕС : 650033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а, а / я 304
Директор – академик РАН, профессор, д. г.‑м. н. Кузьмин Михаил Иванович
Зам. директора по научной работе – профессор, д. ф.‑м. н. Непомнящих Александр Иосифович
Тел. : (3952) 42‑65‑00, факс : (3952) 42‑70‑50.
E-mail : dir@igc.irk.ru ainep@igc.irk.ru
Сайт: http://www.igc.irk.ru

Информация об институте

Институт геохимии образован в 1957 году в составе СО АН СССР. Основной целью Института является выполнение фундаментальных
научных исследований и прикладных разработок в области наук о Земле в рамках приоритетных направлений РАН и инициативных
конкурсных тематик, утверждаемых ученым советом Института.
Основными научными направлениями научной деятельности фундаментальных исследований Института являются:
строение Земли, ее динамика и эволюция геологических процессов: химическая геодинамика, эволюция магматизма, метаморфизма
и рудообразования в различных геодинамических обстановках; глобальные изменения окружающей среды и климата: экологическая
геохимия, аналитический контроль и палеоклиматология; новые материалы для твердотельной электроники, медицины, экологии.
Структура Института:
Отдел геохимии эндогенных процессов:
Проводит исследования офиолитовых комплексов пород и древнейших образований метаморфических и метасоматических процессов. Проводит детальное изучение разнообразных по составу и возрасту ультраосновных комплексов с Pt-Ni-минерализацией, рифтогенных магматических
пород, комплексов пород фанерозойского редкометалльного гранитоидного магматизма. Изучает процессы происхождения
редкометалльных пегматитов и малоглубинного перераспределения вещества в гранитно-пегматитовых системах. Исследует процессы
образования и эволюции различных типов щелочных пород, карбонатитов, лампроитов, щелочных гранитоидов. Моделирует процессы, приводящие к возникновению рудной минерализации, связанной с разнообразными комплексами магматических пород.
Отдел проблем прикладной геохимии: Выполняет комплексные исследования для решения ряда принципиальных вопросов геохимии окружающей среды Байкальского региона. Систематизирует данные о распределении биоактивных химических элементов. Определяет приоритетные в экологическом отношении «избыточные» и «дефицитные» элементы. Изучает геохимию благородных металлов и условия образования золоторудных месторождений разных формационных типов. Проводит исследования процессов накопления благородных металлов ( Au, Pt ) в черных сланцах с применением методов геохимического и термодинамического
моделирования. Изучает минералого-геохимические особенности различных типов нерудного минерального сырья.
Отдел моделирования геохимических процессов: Изучает гетерогенные равновесия в реальных минеральных и неорганических системах. Проводит экспериментально-кристаллохимические исследования: синтез минералов с заданными типами структурных несовершенств и необычного химического состава. Проводит экспериментально-
аналитические исследования: получение минералов с заданными формами нахождения элементов, разработка методов диагностики форм нахождения микроэлементов в природных средах, изучение состояния элементов в водных растворах. Изучает типоморфизм и типохимизм минеральных поверхностей. На основе созданного
высококонкурентного в России и за рубежом программного продукта «Селектор» проводит теоретическое обоснование постановки и решения прямых и обратных задач химической термодинамики в формулировке выпуклого программирования, алгоритмическое и термодинамико-информационное обеспечение с научным, прикладным и образовательным применением.
Лаборатория геохимии континентальных осадков и палеоклимата: Изучает влияние геологических факторов на состояние
окружающей среды и климата планеты с получением высокоразрешающих осадочных палеоклиматических записей и реконструкцией палеоклимата Восточной Сибири и Северной Монголии в позднем кайнозое, разрабатывает прогноз региональных климатических изменений.
Отдел физики твердотельных материалов: Изучает физико-химические условия выращивания монокристаллов широкозонных фторидов с различной симметрией. Проводит спектроскопические исследования. Разрабатывает новые высокоэффективные твердотельные детекторы ионизирующего излучения для физики высоких
энергий и медицинского приборостроения. Занимается созданием принципиально новых технологий получения кремния для солнечной энергетики, исследованием кристаллохимии соединений со структурой берилла в сухих средах, радиоэкологии Байкальского региона.
Аналитический отдел: Проводит аналитические работы по определению содержаний химических элементов и их изотопов в различных природных, техногенных и синтетических средах. Отдел укомплектован новейшим аналитическим оборудованием.

Мультикремний для солнечной энергетики

Аннотация: Предлагается нетрадиционная технология прямого получения мультикремния для солнечной энергетики, основанная на карботермическом получении металлургического кремния из высокочистых кварцитов Восточного Саяна и специально подготовленного древесного угля в качестве восстановителя, – принципиально новой технологии рафинирования расплава в ковше и технологии выращивания блоков мультикремния методами направленной кристаллизации.

Описание: За последние 10 лет рост мирового производства солнечных элементов составил более 25 % ежегодно, причем в 2008 году объем продаж увеличился более чем в два раза: в 2008 году произведено 5,6 ГВт. К концу 2008 года общий объем установленных мощностей солнечных энергосистем составил 14,7 ГВт, причем за 2008 год инсталлировано более 5 ГВт. По умеренным прогнозам, объем производства солнечных батарей вырастет к 2013 году до 12,5 ГВт, а при продолжающейся поддержке политиками – до 22 ГВт. Для изготовления солнечных модулей 1 МВт установленной мощности требуется порядка 10 тонн кремния. В соответствии с наблюдающейся тенденцией роста объемов производства солнечных энергосистем в 2013 году потребуется порядка 200 000 тонн кремния. К примеру, объем потребления кремния для солнечной энергетики в 2008 году был на уровне в 50 000 тонн. Таким образом, в течение 5 лет потребуется четырехкратное увеличение объемов производства кремния. В настоящее время для получения как монокристаллов, так и мультикремния для солнечной энергетики используется поликремний, полученный по упрощенной технологии сименс-процесса. Для создания производства мультикремния по этой технологии объемом мощностью 1 000 тонн в год требуются вложения порядка 140 млн. долларов США, при этом затраты электроэнергии на 1 кг мультикремния составляют порядка 200 КВт / час. Поэтому одной из главных задач в развитии солнечной энергетики является создание новых технологий получения кремния солнечного качества, обеспечивающих радикальное снижение его стоимости и обеспечение возможности его получения в необходимых количествах. Институтом геохимии СО РАН разработана технология прямого получения мультикристаллического кремния из рафинированного металлургического кремния, полученного карботермическим восстановлением чистых природных кварцитов. В результате этих работ Институтом геохимии СО РАН открыто и изучено месторождение сверхчистого кварцита «Бурал-Сарьдаг» в Восточном Саяне с суммарным содержанием примесей, не превышающим 50‑70 ррм, и предельно низким содержанием бора. В качестве восстановителя используется древесный уголь, получаемый из обезшкуренной древесины. Для удаления бора при рафинировании расплава кремния в ковше разработана принципиально новая технология рафинирования, позволяющая очищать расплав кремния от примесей бора, фосфора и ряда других элементов. Дальнейшая доочистка кремния происходит за счет направленной кристаллизации при выращивании блока мультикремния.

Инновационные аспекты предложения: Создание производственных мощностей, обеспечивающих глубокую переработку уникальных источников высокочистого кварцевого сырья Восточной Сибири и выход на мировой рынок кремния для солнечной энергетики, на основе использования принципиально новой технологии. Проект предусматривает организацию производств, обеспечивающих удовлетворение спроса на:

Кварцевые тигли для выращивания слитков моно- и мультикремния для солнечной энергетики (развивающийся мировой рынок).
• Высокочистый рафинированный металлургический кремний «химических» сортов (формирующийся региональный рынок) ;
• Мультикремний для солнечной энергетики (развивающийся мировой рынок);

Организация производства мультикремния планируется в 2 этапа.

Первый этап предполагает:

Ввод производственных мощностей по выпуску рафинированного металлургического кремния «химических» сортов в объеме 30 000 тонн / год на РТП 47 MVA ;
Реализацию пилотного проекта на базе руднотермической печи (РТП) постоянного тока мощностью 1,5 MVA с годовой производительностью порядка 500 тонн кремния «солнечного» качества и производство мультикремния в объеме порядка 450 т / год.

Реализация пилотного проекта мультикремния предполагает завершение реконструкции опытно-промышленного производства высокочистой кварцевой крупки на промплощадке Института геохимии СО РАН и реконструкцию имеющихся на промплощадке Ангарского электромеханического завода (АЭМЗ) производственных зданий. В обеспечение пилотного проекта мультикремния (в рамках первого этапа) планируется на базе отработанных в опытно-промышленном производстве кварцевой крупки в Институте геохимии решений запустить на площадке АЭМЗ промышленный модуль по получению высокочистой кварцевой крупки мощностью 1 500 тонн / год и соответственно промышленный модуль по производству кварцевых тиглей мощностью 16 000 шт. / год.

Второй этап предполагает создание:

Производственных мощностей по выпуску высокочистого рафинированного металлургического кремния «солнечного» сорта на базе проекта РТП постоянного тока мощностью 9 MVA , разработанного ООО «Арктерм» (г. Москва);
• Расширение производственных мощностей по выращиванию слитков мультикремния до 4 500 тонн / год;
• Расширение производственных мощностей по получению высокочистой кварцевой крупки до 6 000 тонн / год;
• Расширение производственных мощностей по производству кварцевых тиглей мощностью 60 000 шт. / год;
• Создание производственных мощностей по производству солнечных панелей мощностью 300 МВт / год.

Для реализации второго этапа проекта планируется реконструкция имеющихся на промплощадке производственных зданий.

Главные преимущества предложения: Снижение себестоимости мультикремния в несколько раз по сравнению с традиционной технологией сименс-процесса за счет резкого снижения затрат электроэнергии (в 5 раз) и увеличения выхода годного продукта в результате устранения химического передела кремния через трихлорсилан. Месторождения высокочистого кварцевого сырья в Восточном Саяне.

Текущая стадия развития: Стадия разработки (НИР). Макет, опытныйобразец. Промежуточный НИОКР. Дополнительные исследования. Проведены маркетинговые исследования.

Права интеллектуальной собственности: Патент получен : РФ № 2131843. Партнерские договорные отношения.

Тип требующегося сотрудничества: Финансовые ресурсы.