專利名稱：一種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵冶金領域的燒結行業，涉及ー種將生物質燃料合理分布在制粒小球中以強化生物質能燒結的方法，使得生物質燃料應用于鐵礦燒結替代部分化石燃料而不影響燒結礦產量、質量指標。
背景技術：
燒結礦是高爐煉鐵的主要含鐵爐料，在我國高爐爐料結構中，燒結礦一般占75%以上。但鐵礦燒結是典型的高能耗、高污染行業，其エ序能耗在鋼鐵企業中居第二位，一般為企業總能耗的9%-12%。且燒結過程排放含有大量溫室氣體CO2以及污染性氣體S0X、NOx 的煙氣，是鋼鐵エ業的主要大氣污染源。因此，節能減排是當前鐵礦燒結領域的重點研究課題。我國鐵礦燒結主要采用焦粉、無煙煤等化石能源。研究表明，化石燃料燃燒是燒結過程C0X、SOx, NOx產生的主要來源，燒結過程80%的CO2、幾乎100%的C0、2(T40%的S0X、5(Γ80%的NOx來自燃料的燃燒。因此，采用可再生清潔能源替代化石能源作燒結燃料對節能減排意義重大。生物質能是一種清潔可再生能源，是由植物光合作用固定于地球上的太陽能，由于生物質燃料主要含有C、H、0，而N、S含量低，且燃燒生產的CO2參與大氣碳循環，因此應用于鐵礦燒結可以有效降低C0x、S0x、N0x的排放。但由于生物質燃料的性質與焦粉、無燃煤等差異較大，相比常規燃料，其燃燒性好使得在燒結過程中燃燒速度過快，且其反應性好使得容易氣化生成CO而降低燃料的燃燒程度，導致其替代常規燃料降低了燒結礦的成品率和轉鼓強度。生物質燃料替代焦粉，由于燃料性質的差異使得燃燒狀態發生變化而影響了燒結礦產量、質量指標。因此，調控燃料的燃燒狀態可強化生物質能燒結。燒結過程中燃料燃燒狀態與燃料的性質、燃燒條件、燃料在制粒小球中的分布狀態等密切相關。本發明開發了ー種基于燃料選擇性分布強化生物質能燒結的方法，其目的是適當降低生物質燃料的燃燒速度，并提高生物質燃料的燃燒程度，從而使得生物質燃料取代常規燃料而不影響燒結礦的產量、質量指標。
發明內容
本發明的目的是提供ー種強化生物質能燒結的方法，是通過將生物質燃料選擇性地分布在制粒小球芯部，使得有利于適當降低生物質的燃燒速度，且有利于提高生物質燃料的燃燒程度，從而提高燒結礦的產量、質量指標。本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，是采用下述方案實現的首先將生物質燃料與鐵礦石、生石灰制成母核；然后，在母核外包裹表層物料，制得燒結前混合料。
本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，所述母核中鐵礦石與生物質燃料的質量比為(5 10):1 ;所述生石灰質量為生物質燃料與鐵礦石總重量的3 10%。本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，所述表層物料包括以下組分按質量百分比組成鐵礦石 45 70，石灰石 4 10，白云石 2 5,生石灰 2 6%，
燒結返礦20 30，焦粉或煤2 4。本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，所述的母核是在圓盤制粒機中進行制粒，制粒時間為5 IOmin,制成的母核粒度為3 5mm。本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，所述生物質燃料為炭化生物質燃料；所述炭化生物質燃料選自玉米秸桿、水稻秸桿、高粱秸桿、木材、甘蔗渣、油料渣滓、果殼中的ー種或幾種的混合物；所述生物質燃料的平均粒徑為2 4_，并保證生物質燃料的最大粒度不大于5mm。本發明ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，在母核外包裹表層物料是在圓筒制粒機中進行，制粒時間為3 6min,制成的燒結前混合料粒度為4_10_占60%以上。本發明的有益效果本發明通過控制混合料制粒過程，將生物質燃料選擇性分布在制粒小球內部，可起到以下作用(I)O2需擴散到制粒小球內部才能與生物質燃料發生反應，降低了生物質燃料的燃燒速度；(2)燃料表面產生的CO需從制粒小球中擴散出來，延長了 CO的反應時間，提高了燃料的完全燃燒程度。通過將生物質燃料選擇性分布在制粒小球內部，可成功替代1(Γ60%的焦粉而不
影響燒結礦產量、質量指標。
具體實施例方式下面實例是對本發明的進ー步說明，而不是限制發明的范圍。實施例I :常規制粒通過燒結試驗，確定完全采用焦粉時，燒結所需的焦粉用量。當生物質燃料取代部分焦粉時，采用等熱量替換的原則計算生物質燃料的配比，等熱量替換即生物質燃料燃燒提供的熱量與其替代的焦粉或煤燃料所產生的熱量相等。當平均粒徑為2. 65mm的果核炭(加工廢棄物山楂果核炭化得到)取代40%焦粉時，采用常規的制粒方法，即將鐵礦石、生物質燃料、石灰石、白云石、生石灰、燒結返礦、焦粉一起進行一段制粒，然后進行燒結。結果見表1，可知，采用常規制粒，果核炭替代40%焦粉降低了燒結礦的成品率和轉鼓強度。燃料選擇性分布制粒果核炭替代40%焦粉時，先將果核炭、10倍果核炭重量的鐵礦石、以及占果核炭和鐵礦石總重量7%的生石灰，在圓盤制粒機中制成粒度為5_的母核，然后與質量比為55:10:4:3:25:3的鐵礦石、石灰石、白云石、生石灰、燒結返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機中制粒3min，然后將混合料點火、燒結，燒結指標見表1，可知，當果核炭取代40%焦粉條件下，通過將果核炭選擇性分布在制粒小球芯部，相比常規制粒，可提高燒結礦成品率、轉鼓強度和利用系數，其燒結指標與完全采用焦粉的燒結指標相當。同樣，當果核炭取代10%、60%的焦粉時，采用燃料選擇性分布的制粒方式，也可獲得與完全采用焦粉相當的燒結指標。實施例2
常規制粒將平均粒徑為2. 41mm的木質炭(木質生物炭化得到)等熱量取代40%的焦粉，采用常規的制粒方法，木質炭替代焦粉降低了燒結礦的成品率、轉鼓強度和利用系數。燃料選擇性分布制粒當木質炭取代40%焦粉,先將木質炭、5倍木質炭重量的鐵礦石、以及占木質炭和鐵礦石總重量10%的生石灰，在圓盤制粒機中制成粒度為4_的母核，然后與質量比為60:9:3:2. 2:23:2. 8的鐵礦石、石灰石、白云石、生石灰、燒結返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機中制粒4min，然后將混合料點火、燒結，燒結指標見表1，可知，當木質炭取代40%焦粉條件下,通過將木質炭選擇性分布在制粒小球芯部,可提高燒結礦成品率、轉鼓強度和利用系數，其燒結指標甚至比完全采用焦粉的燒結指標更好。實施例3 常規制粒將平均粒徑為2. 05mm的秸桿炭(水稻秸桿炭化得到)等熱量取代20%的焦粉，采用常規的制粒方法，秸桿炭替代焦粉降低了燒結礦的成品率、轉鼓強度和利用系數。燃料選擇性分布制粒當秸桿炭取代20%焦粉，先將秸桿炭、8倍秸桿炭重量的鐵礦石、以及占秸桿炭和鐵礦石總重量3%的生石灰，在圓盤制粒機中制成粒度為3_的母核，然后與質量比為59:8:3:3.4:23:3.6的鐵礦石、石灰石、白云石、生石灰、燒結返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機中制粒4min，然后將混合料點火、燒結，燒結指標見表1，可知，當秸桿炭取代20%焦粉條件下，通過將秸桿炭選擇性分布在制粒小球芯部，可提高燒結礦成品率、轉鼓強度和利用系數，其燒結指標甚至比完全采用焦粉的燒結指標更好。表I制粒方式對燒結指標的影響
方案制粒方法I燃料類《I匕I燒結速度11率I轉-度I利用，
_—__—__色粉__—__21,94__72.66 _ 65.00 __1.48 —
實施常規果核炭4023.67 67.32 63.76 1.46
例 I 選抒件分.ゾり4022,64 71.23 64,83 1.4權利要求
1.ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于 首先將生物質燃料與鐵礦石、生石灰制成母核；然后，在母核外包裹表層物料，制得燒結前混合料。
2.根據權利要求I所述的ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于所述母核中鐵礦石與生物質燃料的質量比為(5 10) 1 ;所述生石灰質量為生物質燃料與鐵礦石總重量的3 10%。
3.根據權利要求2所述的ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于所述表層物料包括以下組分按質量百分比組成 鐵礦石 45 70, 石灰石 4 10, 白云石 2 5, 生石灰 2-6, 燒結返礦20 30， 焦粉或煤2 4。
4.根據權利要求3所述的ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于所述的母核是在圓盤制粒機中進行制粒，制粒時間為5 IOmin,制成的母核粒度為3 5mm。
5.根據權利要求4所述的ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于在母核外包裹表層物料是在圓筒制粒機中進行，制粒時間為3 6min,制成的燒結前混合料粒度為4 IOmm占60%以上。
6.根據權利要求1-5任意一項所述的ー種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于所述生物質燃料為炭化生物質燃料；所述炭化生物質燃料選自玉米秸桿、水稻秸桿、高粱秸桿、木材、甘蔗渣、油料渣滓、果殼中的ー種或幾種的混合物；所述生物質燃料的平均粒徑為2 4mm,并保證生物質燃料的最大粒度不大于5_。
全文摘要
一種強化生物質能鐵礦燒結的燃料選擇性分布制粒方法，是通過兩段制粒將生物質燃料分布在燒結前混合料芯部，以適當降低生物質燃料的燃燒速度，并提高生物質燃料的燃燒程度，從而達到強化生物質能燒結的目的。兩段制粒的步驟是首先將生物質燃料與鐵礦石、生石灰在圓盤制粒機中制成粒度為3～5mm的母核，然后與鐵礦石、石灰石、白云石、生石灰、燒結返礦、焦粉(或煤)一起混合并在圓筒制粒機進行二次制粒3～6min，從而得到生物質燃料被包裹在芯部的燒結前混合料。通過生物質燃料選擇性分布技術，可將生物質燃料應用到鐵礦燒結，成功替代10～60%的焦粉而不影響燒結礦產量、質量指標。
文檔編號C22B1/14GK102839280SQ201210308230
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者范曉慧, 甘敏, 陳許玲, 袁禮順, 姜濤, 李光輝, 郭宇峰, 楊永斌, 張元波, 李騫, 黃柱成, 白國華, 許斌, 朱忠平, 季志云, 余志元, 黃曉賢 申請人:中南大學