[發(fā)明專利]一種含生物炭鐵礦球團(tuán)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710888013.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107868871B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭志偉;李光輝;姜濤;古佛全;林小龍;張元波;饒明軍;顏加興;李志忠;唐慧敏;范曉慧;郭宇峰;楊永斌;李騫;徐斌;楊凌志;易凌云
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22B1/242
• 分類號: C22B1/242
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發(fā)明涉及一種含生物炭鐵礦球團(tuán)及其制備方法，將鐵礦粉、生物炭、粘結(jié)劑和水混合均勻，形成混合物料A；將鐵礦粉、粘結(jié)劑和水混合均勻，形成混合物料B；先在造球機上加入混合物料A制成內(nèi)層球體，然后加入混合物料B，形成包覆內(nèi)層球體的外層，即獲得含雙層球體結(jié)構(gòu)的含生物炭鐵礦球團(tuán)；控制內(nèi)層球體的直徑為D₁，D₁為8～10mm，球團(tuán)的直徑為D₂，D₂?D₁為1～4mm且D₂≤12mm；內(nèi)層球體中生物炭的碳元素與鐵礦粉的氧元素的質(zhì)量比為(0.95～1.3):1；球團(tuán)中生物炭的碳元素與鐵礦粉的氧元素的質(zhì)量比為(0.63～0.85):1。本發(fā)明所制備的生物炭球團(tuán)生球測試，得到抗壓強度、落下強度和爆裂溫度均能很好的滿足自還原球團(tuán)生產(chǎn)。本發(fā)明工藝簡單，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好，具有良好的產(chǎn)業(yè)前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，具體涉及一種含生物炭鐵礦球團(tuán)及其制備方法。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，高爐煉鐵工藝能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的50％，而產(chǎn)生的二氧化碳約占行業(yè)二氧化碳總排放量的70％。近年來，隨著環(huán)保要求的不斷提高，傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝的發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，為尋求鋼鐵冶金的可持續(xù)發(fā)展，非高爐煉鐵如直接還原煉鐵工藝成為研究熱點。與氣基直接還原相比，煤基直接還原適合我國多煤少氣的燃料分布特點，在我國引起廣泛關(guān)注。含碳球團(tuán)具有還原速度較快、化學(xué)成分穩(wěn)定、冶金性能良好、尺寸均勻、生產(chǎn)率高等特點，適合處理不同品位鐵礦，符合我國富礦少，貧礦多的資源結(jié)構(gòu)要求。與含碳粉礦相比，含碳球團(tuán)可克服粉礦還原過程中料層透氣性變差、爐內(nèi)環(huán)境惡化、還原速度慢等缺點，因而成為直接還原煉鐵的重要原料。但是，目前含碳球團(tuán)一般使用煤粉作為燃料和還原劑，未能有效改變使用化石燃料的原料結(jié)構(gòu)，無法從根本上解決煉鐵過程二氧化碳大量排放問題。

近年來，將生物質(zhì)在300-1000℃隔絕空氣或低氧氣濃度下加熱獲得的穩(wěn)定的有機碳化合物—生物炭(O/C﹤0.6)作為含碳球團(tuán)的“碳”的主要來源成為技術(shù)研究的熱點。生物炭是一種優(yōu)良的的替代化石能源和還原劑，不僅具有氣化效率高，還原速度快等特點，其制備原料生物炭來源廣泛并可再生。常見的生物炭來源包括稻殼、玉米秸稈、花生殼、棉殼、鋸末、木屑等農(nóng)業(yè)廢棄物及木材加工副產(chǎn)品。利用生物炭作為燃料和還原劑，一方面，不僅不會額外增加大氣中的二氧化碳，而且由于生物炭中有害元素(如S、P)含量低，可以穩(wěn)定和減少煉鐵過程中有害氣體(如SO₂)的排放；另一方面，有利于生物廢物的管理和控制，可解決由于農(nóng)村焚燒農(nóng)、林廢棄物產(chǎn)生大量氣體及氣溶膠組分而帶來的霧霾天氣問題。顯而易見，生物炭作為球團(tuán)成分具有獨特的優(yōu)勢，研究含生物炭鐵礦球團(tuán)對于實現(xiàn)綠色低耗鋼鐵冶金的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

在球團(tuán)礦生產(chǎn)過程中需要多次轉(zhuǎn)運，因此，必須要保證造出來的生球具有一定的抗壓和落下強度(生產(chǎn)上要求鐵礦球團(tuán)抗壓強度大于8N/個，落下強度大于3次/(0.5m·個)。但是，生物炭與傳統(tǒng)的化石燃料如煤粉等有很大的不同，其親水性弱，同時與鐵礦粉之間的結(jié)合力弱，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的含生物炭鐵礦球團(tuán)普遍存在抗壓、落下強度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種具有雙層球體結(jié)構(gòu)的高強度、配碳量低的含生物炭鐵礦球團(tuán)及其制備方法。

本發(fā)明一種含生物炭鐵礦球團(tuán)，該球團(tuán)具有內(nèi)層球體以及包覆該內(nèi)層球體的外層，內(nèi)層球體的直徑為D₁，D₁為8～10mm，球團(tuán)的直徑為D₂，D₂-D₁為1～4mm且D₂≤12mm；

所述內(nèi)層球體由鐵礦粉、生物炭、粘結(jié)劑、水組成；所述內(nèi)層球體中生物炭的碳元素與鐵礦粉的氧元素的質(zhì)量比為(0.95～1.3):1；

所述外層由鐵礦粉、粘結(jié)劑、水組成，

所述球團(tuán)中生物炭的碳元素與鐵礦粉的氧元素的質(zhì)量比為(0.63～0.85):1。