无烟超低灰纯煤冶炼高品质碳化硅工艺研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATIONNo．5，201462无烟超低灰纯煤冶炼高品质碳化硅工艺研奔王鹏飞(神华宁夏煤业集团太西炭基工业有限公司，宁夏石嘴山753000)摘要：实验研究了采用太西无烟超低灰纯煤冶炼高品质碳化硅的工艺技术分析了原料煤灰分、粒度，石英砂中SiO：纯度、粒度以及炉芯尺寸、供电方式和供电时间等参数对碳化硅冶炼效果的影响，确定了最佳工艺指标。关键词：无烟超低灰纯煤；石英砂；碳化硅；冶炼工艺中图分类号：TD849．4文献标识码：A文章编号：l005．8397(2014)05

2、_()062-()5碳化硅(SiC)为晶体状化合物，是一种人造表1太西无烟超低灰纯煤主要技术指标强共价键化合物材料，其磨切性和硬度可与金刚分类项目质量指标石相媲美⋯。自1891年电熔金刚石首次被发现粒度／mm0～9灰分Ad／％≤3．00以来J，SiC材料以其耐磨削、耐高温、高热导工业分析水分Ml／％≤8．00率、耐腐蚀、高化学稳定性以及高电子迁移率等挥发分／％7．00～9．00优异性能，广泛应用于磨料磨具、耐火材料、高硫分Sj／％<0．10发热量Qb／MJ·kg≥33．50温结构陶瓷、半导体材料、非线性电阻材料以及碳C／％>89．57高温、大功率电

3、子元器件等领域I6j。传统冶炼氢I-I／％3．3SiC工艺一直使用灰分较高的煤种或石油焦，由元素分析氮N／％0．67磷P／％0．001于灰分偏高或原料质量不稳定而影响产品品质，二氧化碳CO2／％0．24因此，有必要研究利用低灰分无烟煤来冶炼高品变形温度DT／℃1294质SiCE。煤灰熔融性软化温度ST／~C1343流动温度FT／~C13741太西无烟超低灰纯煤的特性从理论上来说，太西无烟超低灰纯煤的灰分“太西无烟煤”是指宁夏北部石嘴山市汝淇沟等矿区的煤炭资源，与著名的越南鸿基煤齐指标与石油焦相差1～2个百分点，但其挥发分名，被誉为“煤中之王”，具有

4、“三低六高”，和硫分却低于石油焦，并且具有毛细孔较发达、即低灰、低硫、低磷、高固定碳含量、高化学活固定碳含量高、比表面积较大、反应活性高、反性、高发热量、高镜质组含量、高导电性、高机应速率快等优点，因此有利于高品质SiC的械强度的特点，是世界上稀缺的优质煤种。神华冶炼。宁夏煤业集团拥有获得国家科技进步二等奖的两2无烟超低灰煤冶炼高品质SiC的工业化试验段等密度重介旋流专利洗选技术，可分选出灰分不大于3％的超低灰纯煤。目前，太西无烟超低以灰分不大于3％的太西无烟超低灰纯煤和灰纯煤的生产能力已达到100万t／a。太西无二氧化硅含量不小于98％的石英砂作

5、为主要生产烟超低灰煤的主要技术指标见表1。原料，在7700kVA的艾奇逊电阻炉lo]中通入直流电加热，使原料发生化学反应，生成高品质收稿日期：2013．10-21SiC，其生产工艺流程如图1所示。作者简介：王鹏飞(1986一)，男，甘肃会宁人，2010年毕业于北京化工大学应用化学专业，工学学士，神华亍夏煤业集团图1中太西无烟超低灰纯煤、石英砂等物料太西炭基工业有限公司助理工程师。通过称量、混合、装炉、冶炼、冷却、出炉、分2014年第5期王鹏飞：无烟超低灰纯煤冶炼高品质碳化硅工艺研究63(1)研究太西无烟超低灰纯煤的灰分和粒度I石英砂II无烟煤组成对

6、SiC冶炼效果的影响；I石英料仓I掣(2)研究石英砂中SiO纯度和石英砂粒度对l汁量系统SiC冶炼效果的影响；r_(3)太西无烟超低灰纯煤和石英砂多种配比审条件下，研究碳化硅冶炼炉芯尺寸、供电方式和供电时间的改变对碳化硅冶炼效果的影响。在试验研究前，对碳化硅试验炉头进行维修改造，更换了石墨电极，并重新设计制作了炉芯I豳隔板箱及放料斗，降低了试验设备本身因素所带匝查——囱来的试验误差，保证了试验结果的可靠性。3工业化试验结果I．、二级品]l三级品1公司组织开展了为期6个月的工业化试验，I!二l通过对试验结果的整理和分析，最终确定了最佳段砂产品l粉状产

7、品的生产工艺技术与原料配比。3．1纯煤灰分及粒度对碳化硅冶炼的影响图1煤基碳化硅的生产工艺流程示意选用不同灰分和粒度组成的太西无烟超低灰级、破碎加工，最终形成产品。主要研究内容纯煤进行冶炼实验，纯煤灰分对冶炼效果的影响如下：如表2和图2所示。表2碳质原料灰分对SiC产品技术指标的影响Ⅲ衄1；J}L碍口旨咀≥1杂(a)煤的灰分对sic-~产量、品级率的影响(b)煤的灰分对sic总产量、单耗的影响图2煤灰分对SiC产品指标的影响煤炭加工与综合利用2014年第5期由图2可知，随着太西无烟超低灰纯煤灰分量减小，单耗增大，说明纯煤粒度过大对冶炼效的降低，一级

8、品产量、品级率和总产量都呈线性果不利。试验结果证明，0．5—1mm粒级所占比增加的趋势，即灰分越低越有利于一级品产量、例约