[發明專利]一種以生物質含碳球團為原料的轉底爐煉鐵方法

有效

• 申請號: 201210080751.X
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102586529A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 左海濱;張建良;胡正文;楊天鈞
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00;C21B13/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明屬于黑色冶金領域。適用于煤基轉底爐煉鐵流程，涉及一種使用生物質作為煉鐵燃料和還原劑的轉底爐煉鐵工藝。?

背景技術

高爐煉鐵是目前鋼鐵生產的主導流程，工藝技術十分完善。然而，該流程必須依靠污染嚴重的焦化和燒結等工序提供原料保障。轉底爐（RHF）煉鐵作為一種非高爐煉鐵新工藝具有原料適應性強、生產周期短等特點，可以以各種級別的煤粉等為燃料和還原劑，以鐵精礦粉等各種含鐵粉料為原料，通過將原燃料及適量粘結劑按比例混合并壓制成含碳球團，進而在高溫下生產出符合要求的金屬鐵。因此，轉底爐煉鐵工藝擺脫了焦化和燒結的限制，工藝流程較簡單，建造成本較低，環境污染較小，具有較好的應用前景。但是，盡管轉底爐煉鐵不需要焦炭，該工藝仍消耗大量的煤炭等不可再生化石能源，進而導致CO₂、SO₂等污染物的排放，并帶來諸如產品硫含量較高等問題。因此，提高煤炭的利用率或者利用其它新型燃料從根本上替代煤炭，是降低煉鐵工藝碳素消耗、實現節能減排及改善產品質量的重要途徑。

生物質資源（廢木料、秸稈等）是唯一的一種可再生碳源，具有分布廣、產量大、可再生、碳中性等特點，與傳統化石能源相比具有巨大的經濟、環保優勢和社會效益。一些發達國家已將生物質能的開發和利用作為解決能源危機的重要手段，如目前瑞典的生物質能已經占其國內能量消耗的近40%。生物質經一定溫度（400-700℃）碳化后可得到生物質焦，它與煤炭相比具有低硫、低氮、低灰分、高反應性和良好可磨性等優點，是一種優質的燃料和還原劑。將生物質焦應用于轉底爐煉鐵工藝具有較多優勢：可從根本上降低煉鐵的煤炭消耗，降低對化石能源的依賴；可大大降低CO₂、SO₂、NO_x等污染物的排放，進一步實現綠色清潔生產；可改善工藝熱效率及生產效率，提高產品質量。此外，生物質資源成本較低，處理簡單，綜合利用價值較高。

發明內容

本發明的目的是利用生物質代替煤炭應用于煤基轉底爐煉鐵工藝中，解決轉底爐煉鐵生產工藝的煤炭等化石能源消耗量較大，CO₂、SO₂、NO_x等排放量較大，產品硫含量較高，工藝熱效率及生產率較低等問題。

本發明利用生物質含碳球團來代替傳統轉底爐煉鐵工藝中的煤粉含碳球團，從根本上降低煤炭消耗，降低污染物排放，提高產品質量，改善熱效率及生產率，降低工藝綜合成本。

一種以生物質含碳球團為原料的轉底爐煉鐵方法（RHF-B），主要工藝過程如下：

（1）生物質焦的生產：將空氣干燥的生物質（廢木料、秸稈、工農業殘余等）裝入碳化裝置，在400~900℃條件下無氧炭化30~90min，要求脫除其大部分揮發分，冷卻后得到生物質焦（產率大于20%，碳含量大于70%，揮發分含量小于20%，其余為少量水分和灰分；產率是生物質原料經碳化后獲得生物質焦的比率），碳化過程可由生物質提供能量，排出的熱解氣體可經處理后作為供熱燃料；

（2）生物質含碳球團的制備：將生物質焦破碎、篩分至小于150μm后與礦粉按C/O=1.1~1.4進行配合，加入合適粘結劑混勻（總水分控制為6~8%）并用壓球機壓制成含碳球團后烘干備用，粘結劑可用膨潤土等，配比為2~4%。

（3）生物質含碳球團的還原：在轉底爐底部耐材上鋪一層厚約5~10mm的生物質焦粉，而后在上面鋪上單層配加生物質焦的含碳球團，轉底爐可用生物質熱解氣體或煤氣作為燃料進行加熱，內部溫度為1250~1450℃，球團還原時間為10~40min，而后得到金屬化率大于80%的金屬化球團。

以生物質含碳球團為原料的轉底爐煉鐵工藝與傳統轉底爐煉鐵工藝相差不大，僅需增加一套簡單的碳化裝置以生產生物質焦；RHF-B工藝的能源主要來自于生物質和生物質焦，它們可提供噸鐵能耗的85-100%。

RHF-B工藝的主要設備包括：生物質碳化爐、熱解氣體收集處理設備、混料機、壓球機、轉底爐等。