工业硅冶炼煤基还原剂制备新工艺研究

发布时间：2020-11-10 01:06

　　 本研究主要的目的为采用烟煤、无烟煤、石油焦为原料,通过冷成型、热成型加工制备出成分以及理化性能适宜的煤基还原剂。对于工业硅还原剂杂质含量有严格限制的问题,利用浮选与磁选方案脱灰脱铁,通过正交实验选择最佳的脱灰脱铁的实验条件。使其灰分含量、铁含量、比电阻、固定碳、冷热强度等性能达到或者接近于木炭的使用性能。主要内容有①根据云南、贵州等省份丰富的煤炭资源,选取不同区域的煤种进行洗煤、选煤实验,主要研究方法为:浮游选煤、磁选除铁等。最终达到浮选脱灰率为:云南烟煤脱灰率58.31%,除铁率73.79%;无烟煤脱灰率51.36%,脱铁率64.69%。最终磁选脱铁率为65.17%。灰分含量与铁含量均达到工业硅还原剂对于杂质的要求。②冷成型及热成型:冷成型为通过有机或者无机粘结剂将煤与其他炭质原料粘结在一起,按照国标测定强度,Na2Si03含量在6%的条件下,制成的型煤抗压强度为6MPa。热成型为通过烟煤高温焦化产生的具有粘性的胶质体通过配煤将配合煤粘连在一起结焦炭化成型,制成的型焦最高强度出现在烟煤含量为60%时,转鼓强度与抗压强度分别为90.08%与9.89Mpa,最佳成形粒度为0.16~0.15mm,最佳成焦温度为800℃。其中冷成型只是作为对比性实验,研究Na2Si03作为粘结剂制成型煤的抗压强度,并未作深入研究。③炭质还原剂高温下的比电阻测试,在实验室条件下通过建立模型模仿还原剂在工业硅电炉中在生产条件测定还原剂的高温比电阻性,还原剂电阻随着温度的提高而降低,此种结论与文献中所述的煤挥发份含量与煤电阻成正比的现象存在一致性,说明此种测试方法具有一定的参考性。本论文还对工业化流程进行了模拟技术经济核算与环境评估,得出本项目工业化的可行性。试验所采用的工艺过程简捷、投资省、成本低,原料适应性广。采用该方法成型的型焦抗压强度高、灰分低、固定碳含量高能满足工业硅生产要求。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN304.12;TQ536
【部分图文】：

高温条件下可挥发的有机物热解形成中空和微小管道，这就是形成木炭多孔结构??的成因，为工业硅冶炼提供了较好的动力学条件。这种有规律的结构使木炭自身??强度得到加强，且这种强度在高温条件下也没有弱化。其微观结构如图１．３所示。??圖??Ｓａｍｍ??图１．３木炭的微观结构??Ｆｉｇｌ．３?Ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｈａｒｃｏａｌ??木炭本身主要成分为Ｃ、Ｈ、０组成的有机物，而且木炭的固定碳含量很高??一般都在８０％以上。以上性质使得木炭成为工业硅还原剂的最佳选择。??ＩＩ?煤（ｃｈａｒｃｏａｌ）??根据煤的挥发分和发热量对煤进行分类，如表１．３所示。??表１．３按挥发分对煤种分类表??Ｔａｂｌｅ?１．３?Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｍａｔｔｅｒ?ｏｆ?ｃｏａｌ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｔａｂｌｅ???／Ｑｗｘ４．１８Ｊ／ｇ???０?０￣￣３?无烟煤??１?＞３—１０?年轻无烟煤??２?＞１０—１４?贫煤??３?＞１４—２０?瘦煤、焦煤、贫煤??４?＞２０—２６?焦煤、肥煤、弱粘煤、不粘煤??５?＞２＾－３３?焦煤、肥煤、气煤、弱粘煤、不粘煤??６?＞３３＾４?＞７７５０?肥煤、气煤、弱粘煤、长焰煤??

本课题主要采用的是在无粘结剂条件下，使用有粘结性粉煤与无粘结性粉煤、??焦粉或石油焦两种组分进行充分混合，再高压冷成型，最后经高温炭化。其中涉??及到的主要过程有煤的黏结过程与成焦过程［３３］。如图２．３所示。??２?３?１??？１?／?１?２?，：：；：：：：＾．＞．?２??（ａ）软化过程?（ｂ）形成半焦阶段?（ｃ）煤粒膨胀半焦破裂??图２．３单颗粒煤在胶质体阶段的转化示意图??１＿煤颗粒；２—胶质体；３—半焦??Ｆｉｇ２．３?Ｓｉｎｇｌｅ?ｃｏａｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｉｎ?ｃｏｌｌｏｉｄａｌ?ｐｈａｓｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??（１）黏结过程高温下煤经产生胶质体转变为半焦的阶段称为黏结过程，黏结??过程效果的好坏取决于煤在高温时形成胶质体的好坏，由于胶质体具有粘结性，??因此不能产生胶质体的煤是不能炼焦的，此过程也称之为成焦过程。在其中起到??主要作用的是胶质体，对成焦过程的好坏胶质体起到决定性的作用。??２５??

３．２．２成型工艺流程??粉煤成型实验分为两种方案：１、冷压成型结焦２、冷压粘结型煤。工艺流??程图如图３．６所不。??低灰／铁烟煤石油焦?低灰／铁烟煤石油焦??粘结剂?，?Ｉ?：??配料?￣￣?「Ｂ５料??冷成型｜?｜冷成型??高温炭化｜?｜￣烘干??下??型焦?型煤??（ａ）冷压成型结焦?（ｂ）冷压粘结型煤??图３．６粉煤成型实验流程??Ｆｉｇ３．６?Ｃｏａｌ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??３．２．３冷压成型结焦工艺??冷压成型结焦工艺，由两部分组成：１、粉煤在无粘剂情况下粘结性烟煤与??惰性组分充分混合加压成型，成型压力２０Ｍｐａ。在无粘结剂条件下加压成型是??为了下－步的初步外观成型，其成型后外观如图３．７（ａ）所示。２、高温结焦成??型，利用粘结性烟煤在高温下产生的胶质体组分交烟煤颗粒周边的惰性组分粘??结在一起，达到粘结剂的作用。之前的加压成型加上高温成焦，使得焦后形成??了形状固定，具有一定强度的半焦产品，如图３．７（ｂ）。??■?＿??图３．７冷压成型结焦工艺焦
【参考文献】

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本文编号：2877233