本发明属于冶金
技术领域：
，具体涉及一种高炉用生物质铁焦的制备方法。
背景技术：
：生物质能是一种可再生的绿色碳源，具有分布广泛、廉价易得、资源丰富、碳中性等优点，与传统的煤粉能源相比具有极大的经济、环保优势和社会效益。生物质具有有害元素含量低、热解温度低和高反应性等优良特性，适宜用作炼铁工艺的发热剂或还原剂，可以起到替煤代焦和节能减排的作用。若将其合理应用于炼铁过程，定能带来钢铁生产的技术革新及成本优化。铁焦是一种高反应性焦炭，它是将煤和铁矿石事先粉碎、混合、成型后，用干馏炉加热，使其中铁矿石部分还原，变成具有一定金属化率的还原铁，同时使其中的煤结焦。随着现代炼铁技术的进步，铁焦技术是现代高炉炼铁技术发展方向之一。铁焦具有高反应性的特点，将铁焦布入到高炉后可以降低高炉储热带，从而降低高炉燃料比和CO2排放量，又可大幅度提高弱粘结性煤和低品位矿石的使用比率。中国专利申请号200910305555.6(一种高炉用铁焦及制备和应用)本发明公开了一种高炉用铁焦及制备和应用，为低廉铁粉的高效利用开辟了新途径。冷压成型-低温固结法制备铁焦的方法是加入8～10％的粘结剂到含铁原料和焦粉中，经混合后在300～800kg/cm2的压力下冷压成型得到椭圆形湿块，在300～600℃下干燥即可得到铁焦。该专利能大比例使用焦粉，无需高温处理，不会造成二次污染，同时球团强度高，能经受住高炉内的热冲击和挤压。中国专利申请号201210408536.8(一种高反应性高强铁焦复合球团及其制备方法)公布了一种高反应性高强铁焦复合球团。它是由内层和外层具有不同成分和不同反应性的焦炭组成，内层是弱粘结性煤或中性粘结性煤的煤粉和焦炭钝化剂按照一定比例焦化而成的，外层是强粘结性煤和含铁物质按照一定比例焦化而成含有一定的金属铁和铁氧化物的碳焦复合体。本发明不仅增加铁焦复合球团机械强度和反应性，而且也提高了铁焦复合球团的反应后强度，节约了炼焦煤资源，同时也维持了高炉的透气性。中国专利申请号201310398266.1(一种含焦油渣铁复合球团及其生产方法)本发明公开了一种含焦油渣铁焦复合球团及其生产方法，将含铁原料和煤粉配加焦油渣生产铁焦复合球团，其中含铁原料10％～40％，煤粉60％～90％，焦油渣加入量为含铁原料及煤粉之和的5％～20％。将上述原料按比例放入强力混合机内混合后送入对辊压球机内压球。再将球团送入到焦化炉内焦化，得到高高强度球团。本发明利用焦油渣生产的高强度铁焦复合球团不仅冶金性能好，而且充分利用焦化厂的污染性废渣，保护环境。上述现有技术不足在于，用于生产铁焦的煤粉均是采用一定量的强粘结性煤配加弱粘结性煤，而煤中含有一定的S和P，S和P是生铁的有害元素，它使生铁质量降低。为克服上述专利和文献中存在不足，本发明利用生物质焦有害元素含量低、高反应性的特点，将铁矿粉、焦煤和生物质混合捣鼓后后干馏，制成高反应性生物质铁焦。不仅降低了铁焦中的S和P复合，同时回收利用了廉价易得、资源丰富的生物质能源。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种含S和P量低，二氧化碳排放少的生物质铁焦的制备方法。解决高炉炼铁工艺的煤炭等化石能源消耗量较大，CO2、SO2、NOx等排放量较大，产品硫含量较高等问题。本发明目的是通过下面的技术方案实现的：生物质能是一种可再生的绿色碳源，具有分布广泛、廉价易得、资源丰富、碳中性等优点，与传统的煤粉能源相比具有极大的经济、环保优势和社会效益。生物质具有有害元素含量低、热解温度低和高反应性等优良特性，适宜用作炼铁工艺的发热剂或还原剂，可以起到替煤代焦和节能减排的作用。若将其合理应用于炼铁过程，定能带来钢铁生产的技术革新及成本优化。一种高炉用生物质铁焦的制备方法，其特征在于包括如下步骤：①生物质焦制备：将空气干燥的生物质装入炭化炉内，在350～800℃条件下无氧碳化20～60min，脱除其大部分挥发分，冷却后得到生物质焦；②配料：分别将磨细的煤粉、生物质焦、含铁物料混合，其中按质量百分比生物质焦5％～20％，煤粉80％～95％，另加生物质焦和煤粉总质量5％～10％的含铁物料；③捣固：将混合料送进捣固机内进行捣固，捣固至堆密度为1.05～1.20t/m3；④炼焦：将捣固后的煤饼送入焦炉碳化室内进行焦化，当煤饼中心温度加热到900～1100℃后保持4～6个小时；⑤出料：当焦饼保温后出焦，采用湿法熄焦，得到CRI为30％～50％，CSR为50％～60％的铁焦；所述煤粉中最大胶质层厚度y值在12～35mm之间，粘结指数G值在60～100之间；所述的煤粉和生物质粒度均小于3mm，含铁物料粒度小于1mm；所述的生物质为工农业残余物，如秸秆、废木料、花生壳、稻草等的一种或多种；所述的含铁物料包括铁矿粉、烧结除尘灰、炼铁除尘灰、炼钢除尘灰、轧钢过程中产生的氧化铁皮或赤泥中的一种或多种；所述煤粉为焦煤、1/3焦煤、气煤、肥煤等具有粘结性的煤粉中的一种或多种。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)在不添加粘结剂和不压块成型情况下，采用配合煤与含铁物料均匀混合后捣固炼焦的方式于焦炉内生产出高反应性和高强度生物质铁焦，该铁焦具有高反应性和高强度的特征，对原有的大块焦有一定的保护作用，同时保持了高炉透气性，既能减少CO2排放量又能保证高炉生产；2)与现有技术相比，该发明制备的铁焦耗能低，投资小；3)以生物质焦为主要原料，生物质焦储存量大，可更新，可实现资源合理利用，生产成本低，同时解决了炼铁工业对化石能源依赖大的问题；4)该方法生产含碳球团可以回收钢铁厂转炉尘，高炉瓦斯灰和烧结机头灰等粉尘，降低生产成本。5)生物质成分组成优于煤粉(低灰分、低硫和磷)，可实现清洁生产，实现节能减排(减排CO2、SO2、NOX)，并获得高质量(低硫和磷)最终产品。具体实施方式下面结合具体实施例进行说明：实施例1将干燥后的废木料在400℃炭化炉中碳化30min后得到生物质焦(固定碳含量≥80％、挥发分≦15、％灰分≦2％、硫含量≦0.1％)，将磨细至3mm以下的生物质焦和焦煤按1：9的比例混合，本实例所用焦煤G值和Y值所用指标如表1示，另加煤粉和生物质总质量5％且粒度小于1mm的铁矿粉。表1焦煤指标煤种GY/mm焦煤77.818将配料均匀混合，然后将混合料送进捣固机内进行捣固，捣固至堆密度为1.05t/m3，将捣固后的煤饼送入焦炉碳化室内进行焦化，当混合料中心温度加热到900～1100℃后保持4小时后出焦，采用湿法熄焦，冷却破碎后得到铁焦。性能检测：耐磨强度M10为12.8％、抗碎强度M40为75.2％、焦炭反应性CRI为35.6％、焦炭反应后强度CSR为56.5％。实施例2将干燥后的花生壳在500℃炭化炉中碳化25min后得到生物质焦(固定碳含量≥80％、挥发分≦15、％灰分≦2％、硫含量≦0.1％)，将磨细至3mm以下的生物质焦与焦煤、肥煤和气煤按1：4：2：2的比例混合，本实例所用焦煤、肥煤和气煤G值和Y值所用指标如表2示，另加煤粉和生物质总质量6％且粒度小于1mm的铁矿粉和高炉除尘灰。表2焦煤、肥煤和气煤指标煤种GY/mm焦煤77.818肥煤9227气煤79.514将配料均匀混合，然后将混合料送进捣固机内进行捣固，捣固至堆密度为1.06t/m3，将捣固后的煤饼送入焦炉碳化室内进行焦化，当混合料中心温度加热到900～1100℃后保持5小时后出焦，采用湿法熄焦，冷却破碎后得到铁焦。性能检测：耐磨强度M10为10.9％、抗碎强度M40为73.2％、焦炭反应性CRI为29.5％、焦炭反应后强度CSR为53.6％。实施例3将干燥后的稻草在600℃炭化炉中碳化20min后得到生物质焦(固定碳含量≥80％、挥发分≦15、％灰分≦2％、硫含量≦0.1％)，将磨细至3mm以下的生物质焦与焦煤、肥煤、气煤和1/3焦煤按2：2：1：1：1的比例混合，本实例所用焦煤、肥煤气煤和1/3焦煤G值和Y值所用指标如表3示，另加煤粉和生物质总质量8且粒度小于1mm的赤泥、转炉尘和高炉灰。表3焦煤、肥煤、气煤和1/3焦煤指标煤种GY焦煤77.818肥煤92271/3焦93.617气煤79.514将配料均匀混合，然后将混合料送进捣固机内进行捣固，捣固至堆密度为1.08t/m3，将捣固后的煤饼送入焦炉碳化室内进行焦化，当混合料中心温度加热到900～1100℃后保持4小时后出焦，采用湿法熄焦，冷却破碎后得到铁焦。性能检测：耐磨强度M10为13.2％、抗碎强度M40为72.2％、焦炭反应性CRI为33.6％、焦炭反应后强度CSR为53.8％。实施例4将干燥后的秸秆和废木料在600℃炭化炉中碳化20min后得到生物质焦(固定碳含量≥80％、挥发分≦15、％灰分≦2％、硫含量≦0.1％)，将磨细至3mm以下的生物质焦与焦煤和1/3焦煤按1：4：5的比例混合，本实例所用焦煤和1/3焦煤G值和Y值所用指标如表3示，另加煤粉和生物质总质量10％且粒度小于1mm的铁矿粉、赤泥、转炉尘和高炉灰。表3焦煤、肥煤、气煤和1/3焦煤指标煤种GY焦煤77.8181/3焦93.617将配料均匀混合，然后将混合料送进捣固机内进行捣固，捣固至堆密度为1.20t/m3，将捣固后的煤饼送入焦炉碳化室内进行焦化，当混合料中心温度加热到900～1100℃后保持4小时后出焦，采用湿法熄焦，冷却破碎后得到铁焦。性能检测：耐磨强度M10为15.2％、抗碎强度M40为70.2％、焦炭反应性CRI为40.6％、焦炭反应后强度CSR为47.8％。当前第1页1 2 3