工业硅生产中替代木炭的新型煤基还原剂的制备研究

发布时间：2016-12-24 10:50

  本文关键词：褐煤与生物质两步法热解探索性试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2007年

工业硅生产中替代木炭的新型煤基还原剂的制备研究

翁巧银  

【摘要】： 随着半导体产业及光伏产业的迅猛发展，工业硅的需求量与日俱增。工业硅属高能耗产业，其生产主要采用硅石为原料，炭质材料作为还原剂，在电热炉内生产的。长期以来，木炭是用于硅冶炼最好的还原剂。但随着环保意识的增强，森林的禁伐，导致了木炭的货源紧缺，价格大幅度上涨，严重影响了炼硅企业的经济效益。为缓解工业硅生产中能源紧缺问题，开发出一种来源更为广泛，价格更低廉的炭质还原剂势在必行。本研究针对这一问题，采用来源更为广泛，价格相对较低的煤为原料制备新型煤基还原剂。 本研究主要目的为采用烟煤以及褐煤为原料，制备替代木炭用于工业硅生产的煤基还原剂。主要内容有①针对烟煤作还原剂，其各项性能较好但存在灰分高的问题，采用油团聚选择性絮凝工艺，除去煤中的大部分灰分，制备得到低灰分精煤以适应生产需要。②根据云南褐煤资源丰富，且价格低廉的特点，以褐煤为原料采用中低温干馏对褐煤进行炭化处理，脱去其中的大部分水分和挥发分，，得到性能较好的褐煤半焦。通过分析褐煤半焦灰分的成分，针对其中有害杂质主要以金属氧化物的形式存在，采用化学脱灰法，对半焦进行处理。得到精制半焦的炭化条件以及脱灰的最佳条件，为应用于工业化生产提供理论基础。 通过实验研究以及精煤的性能测定，可得到①对烟煤进行油团聚脱灰处理其主要影响因素有煤的粒径大小、水煤浆浓度的大小、团聚剂油用量以及絮凝时间。且通过单因素实验得到煤的粒径为250目、水煤浆浓度为0.033g／mL、油用量为10mL、絮凝时间为10min时实验效果最佳，烟煤灰分可由11.61％降至4％，理论上可用于工业硅的生产。②对云南褐煤采用中低温干馏制备得到各项性能较好的褐煤半焦，通过分析其中灰分的主要成分进行脱灰处理，得到最佳条件：炭化终温为500℃，碳化时间为1h制备得到褐煤半焦，酸浸半焦粒径为0.5mm＜r＜1mm，盐酸浓度为5mol／L，液固比值为5，酸浸时间为24小时，半焦灰分可由10.30％降为6.04％，其中脱铁率达到了73.78％，有害成分大幅度减小，可用于炼硅。 本文对工业化实验进行了环境评估和技术经济评价。本工业化实验生产规模(达产年)为处理原料褐煤5万t／a，生产深度脱灰半焦10000t／a及煤焦油1000t／a。项目投入的总资金为900.00万元，年销售收入为1120.00万元，在预计10年经济寿命期内，共计为国家及地方交纳602.56万元税金和392.93万元，在项目的主要经济指标中，其中投资利润率为29.11％、投资利税率为35077％、销售利润率24.36％及成本利润率为34.77％。作为主要经济指标之一的投资回收期为：税前的投资回收期为2.79年和税后的投资回收期为4.04年。因此从各项经济指标来看，项目的经济运行情况将会良好运转，为国家和地方发展做出巨大贡献。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TN304.05
【目录】：

摘要3-5

ABSTRACT5-7

目录7-10

第一章 绪论10-22

1.1 引言10-11

1.2 硅的性质及用途11-12

1.3 硅资源的市场前景12-14

1.4 云南省发展硅工业资源优势及生产现状14-15

1.5 工业硅的生产工艺15-17

1.6 工业硅生产用还原剂现状17-19

1.7 煤质还原剂的资源优势19

1.8 国内外研究现状19-20

1.9 本项目提出20-22

第二章 理论基础研究22-31

2.1 烟煤替代木炭22-25

2.2 褐煤半焦替代木炭25-31

第三章 实验部分31-68

3.1 采用油团聚法进行烟煤的脱灰处理31-41

3.1.1 油团聚脱灰原理31-32

3.1.2 实验器材32-33

3.1.3 实验方法33

3.1.4 实验分析33-34

3.1.5 实验结果与讨论34-40

3.1.5.1 煤的粒径大小对脱灰效果的影响34-35

3.1.5.2 水煤浆的浓度对脱灰效果的影响35-36

3.1.5.3 油用量对脱灰效果的影响36-38

3.1.5.4 絮凝时间对脱灰效果的影响38-40

3.1.6 小结40-41

3.2 褐煤半焦替代木炭41-65

3.2.1 实验原理41-44

3.2.2 实验设备及原料44-45

3.2.3 实验方法45-47

3.2.4 实验47-61

3.2.4.1 炭化实验47-52

3.2.4.2 酸浸脱灰实验52-61

3.2.5 脱灰效果分析61-65

3.2.5.1 半焦工业分析61-62

3.2.5.2 半焦灰分的物相组成62-65

3.2.6 尾液的处理65

3.2.7 小结65

3.3 产品性能测定65-68

第四章 环境评价68-76

4.1 项目所在地的自然环境简介68-69

4.2 所在地环境质量现状69

4.3 主要环境保护目标69-70

4.4 使用执行环境标准70

4.4.1 环境质量标准70

4.4.2 污染物排放标准70

4.5 主要污染物的排放70-72

4.5.1 废气70-71

4.5.2 废水71

4.5.3 噪声71-72

4.6 营运期环境影响分析72-74

4.6.1 废气对环境的影响分析72

4.6.2 废水对环境的影响分析72-73

4.6.3 噪声对环境的影响73-74

4.7 采取的相应措施74-75

4.8 本章小结75-76

第五章 技术经济评价76-87

5.1 产品生产规模及销售收入76

5.2 总投资表76-77

5.3 产品制造成本77-81

5.4 产品总成本表81-83

5.5 损益表83-84

5.6 项目的主要经济指标84-85

5.7 小结85-87

第六章 结论87-89

致谢89-90

参考文献90-93

附录93

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本文编号：225313