基于响应面法的煤矸石氯化焙烧除铁工艺参数优化

作     者：张雨涵 赵雪淞 李婷婷 王雪松 张婷 ZHANG Yuhan;ZHAO Xuesong;LI Tingting;WANG Xuesong;ZHANG Ting

作者机构：辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000 华电金沙江上游水电开发有限公司巴塘分公司四川甘孜626700 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2024年第47卷第1期

页      面：81-90页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：2021年度辽宁省教育厅科学研究经费项目(LJKZ0328) 

主　　题：煤矸石 氯化焙烧 除铁率 响应曲面法 高岭土 

摘      要：为解决煤矸石氯化焙烧除铁过程中氯化剂消耗量过高、焙烧时间掌握不准以及除铁率难以达到期望值的问题,以CaCl_(2)作为氯化剂对煤矸石进行氯化焙烧除铁,在焙烧温度分别为600℃,700℃,800℃,900℃,1000℃,CaCl_(2)添加量(质量分数)分别为5%,10%,15%,20%,25%,焙烧时间分别为90 min,120 min,150 min,180 min,210 min的单因素实验基础上,通过Design-Expert13.0.6软件设计和优化了煤矸石氯化焙烧除铁实验。通过方差分析、等高线分析、响应面分析证明了模型的可靠并分析了各变量之间的交互影响关系。运用响应面优化法以除铁率为指标优化了工艺参数。结果表明:焙烧温度与焙烧时间交互最为显著,CaCl_(2)添加量与焙烧时间交互最低。各影响因子按影响显著性由大到小依次为焙烧温度、CaCl_(2)添加量、焙烧时间;随着焙烧温度升高除铁率进一步提升,由于焙烧温度超过1000℃后产物会转为莫来石,因此控制焙烧温度不超过950℃,当CaCl_(2)添加量达到15%时除铁率最好,超过这一添加量会降低除铁率,焙烧时间达到180 min时除铁率基本上达到了最高值,继续延长焙烧时间对除铁率的影响不大;对响应面模型预测并优化后得到了最佳的工艺条件,即焙烧温度为915℃,CaCl_(2)添加量为15%,焙烧时间为175 min,在此条件下除铁率达到了95.23%,实验值与预测值基本一致。