专利名称：一种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域的烧结行业，涉及ー种将生物质燃料合理分布在制粒小球中以强化生物质能烧结的方法，使得生物质燃料应用于铁矿烧结替代部分化石燃料而不影响烧结矿产量、质量指标。
背景技术：
烧结矿是高炉炼铁的主要含铁炉料，在我国高炉炉料结构中，烧结矿一般占75%以上。但铁矿烧结是典型的高能耗、高污染行业，其エ序能耗在钢铁企业中居第二位，一般为企业总能耗的9%-12%。且烧结过程排放含有大量温室气体CO2以及污染性气体S0X、NOx 的烟气，是钢铁エ业的主要大气污染源。因此，节能减排是当前铁矿烧结领域的重点研究课题。我国铁矿烧结主要采用焦粉、无烟煤等化石能源。研究表明，化石燃料燃烧是烧结过程C0X、SOx, NOx产生的主要来源，烧结过程80%的CO2、几乎100%的C0、2(T40%的S0X、5(Γ80%的NOx来自燃料的燃烧。因此，采用可再生清洁能源替代化石能源作烧结燃料对节能减排意义重大。生物质能是一种清洁可再生能源，是由植物光合作用固定于地球上的太阳能，由于生物质燃料主要含有C、H、0，而N、S含量低，且燃烧生产的CO2參与大气碳循环，因此应用于铁矿烧结可以有效降低C0x、S0x、N0x的排放。但由于生物质燃料的性质与焦粉、无燃煤等差异较大，相比常规燃料，其燃烧性好使得在烧结过程中燃烧速度过快，且其反应性好使得容易气化生成CO而降低燃料的燃烧程度，导致其替代常规燃料降低了烧结矿的成品率和转鼓强度。生物质燃料替代焦粉，由于燃料性质的差异使得燃烧状态发生变化而影响了烧结矿产量、质量指标。因此，调控燃料的燃烧状态可強化生物质能烧结。烧结过程中燃料燃烧状态与燃料的性质、燃烧条件、燃料在制粒小球中的分布状态等密切相关。本发明开发了ー种基于燃料选择性分布強化生物质能烧结的方法，其目的是适当降低生物质燃料的燃烧速度，并提高生物质燃料的燃烧程度，从而使得生物质燃料取代常规燃料而不影响烧结矿的产量、质量指标。
发明内容
本发明的目的是提供ー种强化生物质能烧结的方法，是通过将生物质燃料选择性地分布在制粒小球芯部，使得有利于适当降低生物质的燃烧速度，且有利于提高生物质燃料的燃烧程度，从而提高烧结矿的产量、质量指标。本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，是采用下述方案实现的首先将生物质燃料与铁矿石、生石灰制成母核；然后，在母核外包裹表层物料，制得烧结前混合料。
本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，所述母核中铁矿石与生物质燃料的质量比为(5 10):1 ;所述生石灰质量为生物质燃料与铁矿石总重量的3 10%。本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，所述表层物料包括以下组分按质量百分比组成铁矿石 45 70，石灰石 4 10，白云石 2 5,生石灰 2 6%，
烧结返矿20 30，焦粉或煤2 4。本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，所述的母核是在圆盘制粒机中进行制粒，制粒时间为5 IOmin,制成的母核粒度为3 5mm。本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，所述生物质燃料为炭化生物质燃料；所述炭化生物质燃料选自玉米秸杆、水稻秸杆、高粱秸杆、木材、甘蔗渣、油料渣滓、果壳中的ー种或几种的混合物；所述生物质燃料的平均粒径为2 4_，并保证生物质燃料的最大粒度不大于5mm。本发明ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，在母核外包裹表层物料是在圆筒制粒机中进行，制粒时间为3 6min,制成的烧结前混合料粒度为4_10_占60%以上。本发明的有益效果本发明通过控制混合料制粒过程，将生物质燃料选择性分布在制粒小球内部，可起到以下作用(I)O2需扩散到制粒小球内部才能与生物质燃料发生反应，降低了生物质燃料的燃烧速度；(2)燃料表面产生的CO需从制粒小球中扩散出来，延长了 CO的反应时间，提高了燃料的完全燃烧程度。通过将生物质燃料选择性分布在制粒小球内部，可成功替代1(Γ60%的焦粉而不
影响烧结矿产量、质量指标。
具体实施例方式下面实例是对本发明的进ー步说明，而不是限制发明的范围。实施例I :常规制粒通过烧结试验，确定完全采用焦粉时，烧结所需的焦粉用量。当生物质燃料取代部分焦粉时，采用等热量替换的原则计算生物质燃料的配比，等热量替换即生物质燃料燃烧提供的热量与其替代的焦粉或煤燃料所产生的热量相等。当平均粒径为2. 65mm的果核炭(加工废弃物山楂果核炭化得到)取代40%焦粉时，采用常规的制粒方法，即将铁矿石、生物质燃料、石灰石、白云石、生石灰、烧结返矿、焦粉一起进行一段制粒，然后进行烧结。结果见表1，可知，采用常规制粒，果核炭替代40%焦粉降低了烧结矿的成品率和转鼓强度。燃料选择性分布制粒果核炭替代40%焦粉时，先将果核炭、10倍果核炭重量的铁矿石、以及占果核炭和铁矿石总重量7%的生石灰，在圆盘制粒机中制成粒度为5_的母核，然后与质量比为55:10:4:3:25:3的铁矿石、石灰石、白云石、生石灰、烧结返矿、焦粉一起混合并在圆筒制粒机中制粒3min，然后将混合料点火、烧结，烧结指标见表1，可知，当果核炭取代40%焦粉条件下，通过将果核炭选择性分布在制粒小球芯部，相比常规制粒，可提高烧结矿成品率、转鼓强度和利用系数，其烧结指标与完全采用焦粉的烧结指标相当。同样，当果核炭取代10%、60%的焦粉时，采用燃料选择性分布的制粒方式，也可获得与完全采用焦粉相当的烧结指标。实施例2
常规制粒将平均粒径为2. 41mm的木质炭(木质生物炭化得到)等热量取代40%的焦粉，采用常规的制粒方法，木质炭替代焦粉降低了烧结矿的成品率、转鼓强度和利用系数。燃料选择性分布制粒当木质炭取代40%焦粉,先将木质炭、5倍木质炭重量的铁矿石、以及占木质炭和铁矿石总重量10%的生石灰，在圆盘制粒机中制成粒度为4_的母核，然后与质量比为60:9:3:2. 2:23:2. 8的铁矿石、石灰石、白云石、生石灰、烧结返矿、焦粉一起混合并在圆筒制粒机中制粒4min，然后将混合料点火、烧结，烧结指标见表1，可知，当木质炭取代40%焦粉条件下,通过将木质炭选择性分布在制粒小球芯部,可提高烧结矿成品率、转鼓强度和利用系数，其烧结指标甚至比完全采用焦粉的烧结指标更好。实施例3 常规制粒将平均粒径为2. 05mm的秸杆炭(水稻秸杆炭化得到)等热量取代20%的焦粉，采用常规的制粒方法，秸杆炭替代焦粉降低了烧结矿的成品率、转鼓强度和利用系数。燃料选择性分布制粒当秸杆炭取代20%焦粉，先将秸杆炭、8倍秸杆炭重量的铁矿石、以及占秸杆炭和铁矿石总重量3%的生石灰，在圆盘制粒机中制成粒度为3_的母核，然后与质量比为59:8:3:3.4:23:3.6的铁矿石、石灰石、白云石、生石灰、烧结返矿、焦粉一起混合并在圆筒制粒机中制粒4min，然后将混合料点火、烧结，烧结指标见表1，可知，当秸杆炭取代20%焦粉条件下，通过将秸杆炭选择性分布在制粒小球芯部，可提高烧结矿成品率、转鼓强度和利用系数，其烧结指标甚至比完全采用焦粉的烧结指标更好。表I制粒方式对烧结指标的影响
方案制粒方法I燃料类《I匕I烧结速度11率I转-度I利用，
_—__—__色粉__—__21,94__72.66 _ 65.00 __1.48 —
实施常规果核炭4023.67 67.32 63.76 1.46
例 I 选抒件分.ゾり4022,64 71.23 64,83 1.4权利要求
1.ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于 首先将生物质燃料与铁矿石、生石灰制成母核；然后，在母核外包裹表层物料，制得烧结前混合料。
2.根据权利要求I所述的ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于所述母核中铁矿石与生物质燃料的质量比为(5 10) 1 ;所述生石灰质量为生物质燃料与铁矿石总重量的3 10%。
3.根据权利要求2所述的ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于所述表层物料包括以下组分按质量百分比组成 铁矿石 45 70, 石灰石 4 10, 白云石 2 5, 生石灰 2-6, 烧结返矿20 30， 焦粉或煤2 4。
4.根据权利要求3所述的ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于所述的母核是在圆盘制粒机中进行制粒，制粒时间为5 IOmin,制成的母核粒度为3 5mm。
5.根据权利要求4所述的ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于在母核外包裹表层物料是在圆筒制粒机中进行，制粒时间为3 6min,制成的烧结前混合料粒度为4 IOmm占60%以上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的ー种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，其特征在于所述生物质燃料为炭化生物质燃料；所述炭化生物质燃料选自玉米秸杆、水稻秸杆、高粱秸杆、木材、甘蔗渣、油料渣滓、果壳中的ー种或几种的混合物；所述生物质燃料的平均粒径为2 4mm,并保证生物质燃料的最大粒度不大于5_。
全文摘要
一种强化生物质能铁矿烧结的燃料选择性分布制粒方法，是通过两段制粒将生物质燃料分布在烧结前混合料芯部，以适当降低生物质燃料的燃烧速度，并提高生物质燃料的燃烧程度，从而达到强化生物质能烧结的目的。两段制粒的步骤是首先将生物质燃料与铁矿石、生石灰在圆盘制粒机中制成粒度为3～5mm的母核，然后与铁矿石、石灰石、白云石、生石灰、烧结返矿、焦粉(或煤)一起混合并在圆筒制粒机进行二次制粒3～6min，从而得到生物质燃料被包裹在芯部的烧结前混合料。通过生物质燃料选择性分布技术，可将生物质燃料应用到铁矿烧结，成功替代10～60%的焦粉而不影响烧结矿产量、质量指标。
文档编号C22B1/14GK102839280SQ201210308230
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者范晓慧, 甘敏, 陈许玲, 袁礼顺, 姜涛, 李光辉, 郭宇峰, 杨永斌, 张元波, 李骞, 黄柱成, 白国华, 许斌, 朱忠平, 季志云, 余志元, 黄晓贤 申请人:中南大学