一种冶金用生物质半焦的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种冶金用生物质半焦的制造方法，将劣质煤55%～70%、生物质炭粉25%～40%、粘结剂4%～8%的混合料混合均匀后压制成型，在650℃～800℃温度下干馏10～15小时，制得烧结或高炉喷吹用半焦。本发明生物质半焦兼具生物质炭和半焦的优点，化学反应性强，硫含量低，可以减少温室气体CO2和有害气体SO2的排放量；且碳质原料广泛，工艺能耗低，所生产的生物质半焦发热量高，平均达到28.8MJ/Kg，既可降低原料成本，又能解决因生物质随意丢弃或燃烧所造成的污染。
【专利说明】一种冶金用生物质半焦的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于炼铁原燃料【技术领域】，尤其涉及一种冶金用生物质半焦的制造方法。【背景技术】
[0002]生物质炭是由树皮、树枝、果壳、锯木屑等放入热解炉加热分解留下的固体炭，其灰分在1%-4%、挥发分在12%-20%，含硫很低约0.1%-0.2%。生物质炭具有发达的孔隙结构，高的比表面积和丰富的表面官能团，这使生物质炭在能源与环境领域中有广泛的应用前景。生物质炭的发热量从5000 kj / kg到20000kJ / kg(木材)不等，而煤可达30000kJ / kg以上。生物质炭发热比煤低，更比焦炭(33650kJ / kg)低，并且其密度、抗碎强度和耐磨强度较低，因而生物质炭单独使用，不能满足冶金的需要。
[0003]半焦(sem1-coke)俗称兰炭，因其燃烧时有很短的蓝色火焰而得名，它是泥煤、褐煤和高挥发分烟煤等经低温(500-700°C )干馏得到的固体产物。半焦具有高化学活性、高比电阻、高固定碳、低灰、低硫、低磷、低三氧化铝等特性，但其强度比高温焦炭差，视密度和真密度也比高温焦炭低。半焦挥发分含量因干馏终温不同而异，一般为10-20%。由于原料及工艺等方面的差异，半焦的市场价格远低于一般焦炭的价格。
[0004]半焦生产的主要设备是干馏炉，干馏炉按供热方式可分为外热式和内热式2种。外热式炉供给煤料的热量由炉墙外部传入，由于干馏室和燃烧室不相通，干馏挥发物与燃烧烟气不相混合，保证了挥发产物不被稀释，但因为煤料加热不均，导致半焦质量不均。内热式炉借助热载体把热量传给煤料，因其较外热式炉有加热均匀、热效率高、炉体结构简单等优点而得到广泛应用。
[0005]论文“生物质热解半焦炭的反应性研究”得出:生物质热解半焦炭具有良好的反应性，是优质的气化和燃烧原料。在试验温度范围内，生物质半焦炭的反应性随温度的升高而呈增大趋势。生物质半焦的比表面积也随着热解温度增大而呈增加趋势，但增幅不大。论文“生物质与煤共燃研究”简要介绍了生物质与煤共燃的意义及其应用前景。在此基础上，深入分析二者共燃的生物质预处理、燃烧特性、污染物排放及共燃灰污、结渣和腐蚀性，共燃方式及共燃经济性。但上述文章对生物质体密度、能量密度低，高碱金属含量带来的低灰熔点，高氯含量可能带来的腐蚀等问题，没有提出解决办法。
[0006]中国专利201310117368.1公开了一种生物质炭煤的制备方法，将生物质材料干燥、粉碎、压制成型，然后进行热解气化反应，冷却后的到生物质炭，再将生物质炭粉碎，按照生物质炭:煤泥:黏结剂的重量比20-40:50-70:10-20，将生物质炭、煤泥和黏结剂均匀混合后压制成型，即可得到生物质煤。但该方法所制得的生物质煤机械强度不高，反应性和热值较低，不适合烧结和高炉喷吹使用。
[0007]中国专利200510048752.6公布了一种用低质褐煤生产优质半焦的方法:以低质褐煤为原料，通过干馏得到褐煤半焦，然后通过重介质洗选得到优质半焦。其特点是以低质褐煤为原料，加入反应釜中，在温度800°C、时间10小时条件下干馏，然后在介质比重为1.25条件下进行重介质重选，得到灰分13%，挥发份12%，固定碳83%，弹筒发热量25-30MJ/kg的褐煤半焦，但本方法所生产半焦硫含量均较高，强度较低，且成本较低的生物质炭没有被利用。
【发明内容】
[0008]本发明旨在提供一种成本低，发热量高，硫含量低，化学活性高，原料来源广的冶金用生物质半焦的制造方法。
[0009]为此，本发明所采取的解决方案是:
一种冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，将质量百分比为:劣质煤55%~70%、生物质炭粉25%~40%、粘结剂4%~8%的混合料混合均匀后压制成型，在650°C~800°C温度下干馏10~15小时，制得烧结或高炉喷吹用半焦。
[0010]所述劣质煤为非结焦煤或弱结焦煤，包括褐煤、贫煤、瘦煤和高挥发分烟煤中的一种、两种或三种。
[0011]所述生物质炭粉的固定碳质量百分比大于60%，如秸杆、花生壳、木屑、树皮等的生物质固体炭粉。
[0012]所述劣质煤、生物质炭粉和粘结剂粒度< 3_的大于90%。
[0013]所述高挥发分烟煤的挥发分质量百分比大于27%。
[0014]本发明的有益效果为:
1.本发明所生产生物质半焦，兼具生物质炭和半焦的优点，化学反应性强，硫含量低，含硫量不到0.738%，用于冶金可以减少温室气体CO2和有害气体SO2的排放量，生物质半焦与单独由褐煤所生产半焦相比，其用于冶金时，CO2排放量可平均减少35%。
[0015]2.本发明把生物质炭粉和煤粉合理搭配，碳质原料广泛，工艺能耗低，所生产的生物质半焦发热量高，平均达到28.8MJ/kg，既可降低原料成本，又能解决因生物质随意丢弃或燃烧所造成的污染。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
以褐煤、生物质炭粉和粘结剂浙青为原料，褐煤、生物质炭粉和粘结剂粒度< 3_的大于90%，其质量分数为:褐煤60%、生物质炭粉35%、浙青5%。所用生物质炭粉和褐煤成分如表I和表2所不。
[0017]表I 生，质炭粉分质量百分，量表 _
【权利要求】
1.一种冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，将质量百分比为:劣质煤55%-70%、生物质炭粉25%-40%、粘结剂4%-8%的混合料混合均匀后压制成型，在650°C-800°C温度下干馏10-15小时，制得烧结或高炉喷吹用半焦。
2.根据权利要求1所述的冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，所述劣质煤为非结焦煤或弱结焦煤，包括褐煤、贫煤、瘦煤和高挥发分烟煤中的一种、两种或三种。
3.根据权利要求1所述的冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，所述生物质炭粉的固定碳质量百分比大于60%。
4.根据权利要求1所述的冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，所述劣质煤、生物质炭粉和粘结剂粒度< 3_的大于90%。
5.根据权利要求2所述的冶金用生物质半焦的制造方法，其特征在于，所述高挥发分烟煤的挥发分质量百分比 大于27%。
【文档编号】C10B57/04GK103450915SQ201310402717
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月7日 优先权日:2013年9月7日
【发明者】张辉, 周明顺, 翟立委, 刘杰, 徐礼兵, 童晓宇 申请人:鞍钢股份有限公司