论文摘要
碳质还原剂是工业硅生产的重要原料,生产1t工业硅约消耗1.5t还原剂,占工业硅生产成本的25%-35%。还原剂的性质直接影响到产品的质量,烟煤的物化性质非常适合代替木炭生产工业硅,但灰分较高,如果能够通过合理的处理,将烟煤灰分降低,制得适合工业硅生产的还原剂,将具有很好的应用前景。本论文以贵州省六盘水市盘县地区的烟煤为研究对象,通过对烟煤样进行工业分析和XRD定性分析,烟煤样的固定碳含量为54.58%,灰分为14.78%,其灰分主要成分为Si02和A12Si205（OH）4,其他以Fe304、Fe203及A14Si2Ca010（OH）2几种矿物形态存在。该烟煤样由于灰分含量高不能直接替代木炭进行工业硅生产。通过对该烟煤样进行小浮沉实验,得到密度级小于1.4 g·cm-3的浮物累计产率为51.18%,累计灰分为6.01%,说明该烟煤样可以通过浮选降灰的方法得到产率较高的低灰精煤。论文通过浮选降灰实验,考察了抑制剂、起泡剂、捕收剂及浮选流程对提高精煤产率及精煤灰分的影响。实验研究结果表明：在磨矿粒度50%小于-0.074mm,矿浆浓度为25%（煤500g,加水至1.5L）,当抑制剂水玻璃用量为2300g/t,起泡剂松醇油120g/t,捕收剂柴油为600g/t等条件下,采用三次粗选两次精选闭路浮选流程,得到的精煤产率为58.22%,可燃体回收率65.12%,精煤灰分4.68%。为进一步降低精煤灰分,脱除精煤中的铁,进行了酸浸深度降灰除铁实验。通过对煤灰进行工业分析发现,灰分中主要成分为SiO2及硅酸盐,灰分中全铁量为6.85%。单因素实验考察了酸的种类、酸浓度、反应温度、反应时间、液固比等对精煤浸出降灰效果和铁浸出率影响,实验研究结果表明：在相同酸浓度条件下,盐酸比硫酸浸出效果更好,最佳浸出条件为盐酸和精煤液固比5：1,盐酸浓度为4mol/L,反应温度为60℃,反应时间为60min,可以将浮选得到的精煤灰分降低到3.0%以下,煤中铁的浸出率约为90%,精煤固定碳含量可提高到68.78%。优于木炭含固定碳65%,灰分6%的指标。精煤球团制备及其性能测试研究结果表明：以高温型煤粘结剂GY做球团粘结剂,在成型压力为20MPa、粘结剂用量为5.0%、添加水分为8.0%条件下,可以获得平均冷抗压强度为5.65MPa,热抗压强度为0.76MPa,落下强度筛上样品质量平均占86.78%,孔隙率为18.22%,比电阻为751.17μΩm,固定碳65.34%,实际灰分低于5%,1100℃时CO2化学反应活性与木炭相差1.2%的球团还原剂,可部分替代木炭生产工业硅。