一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂及其应用制造技术

本发明专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂及其应用，属于炼铁技术领域。本发明专利技术的添加剂包括碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰。将含铁原料、生物质和添加剂混合后得到含铁团块，将含铁团块放入高温容器中进行加热，生物质被气化生成可燃性气体，铁氧化物被还原生成直接还原铁；所述的含铁原料包括铁精矿、高炉灰和烧结返矿。本发明专利技术的添加剂降低了生物质及其分解产物热稳定性，生物质作为铁氧化物的还原剂以及可燃性气体的C源和H源，铁氧化物充当钢制备的铁源以及碳反应生成CO的氧源，促进了焦油及生物质其他分解产物的催化裂解，提高了生物质气化产率的同时提高了直接还原铁的金属化率。

An additive for biomass gasification and direct reduction iron production and its application

The invention relates to an additive for combined production of biomass gasification and direct reduction iron and its application, belonging to the technical field of ironmaking. The additives of the invention include sodium carbonate, laterite nickel ore, dolomite and grass ash. Iron-bearing aggregates are obtained by mixing iron-bearing raw materials, biomass and additives. Iron-bearing aggregates are put into high-temperature containers for heating, biomass is gasified to produce flammable gases, and iron oxides are reduced to direct reduced iron. The iron-bearing raw materials include iron concentrate, blast furnace ash and sintering return ore. The additive of the invention reduces the thermal stability of biomass and its decomposition products, biomass acts as the reductant of iron oxides and the C and H sources of combustible gases, iron oxides act as the iron source for steel preparation and the oxygen source for carbon dioxide formation by carbon reaction, thus promoting the catalytic cracking of tar and other decomposition products of biomass, and improving the biology. The rate of metallization of direct reduced iron increased with the gasification rate.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂及其应用本专利技术专利申请是针对申请号为2017101469513分案申请，原申请的申请日为：2016-03-13，专利技术创造名称为：一种生物质气化与直接还原铁联产方法及所用添加剂。
本专利技术涉及炼铁
，更具体地说，涉及一种生物质气化与直接还原铁联产方法及所用添加剂。
技术介绍
生物质能(biomassenergy)是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，是一种可再生能源。生物质能具有可再生、低污染、分布广泛等优点。合理利用生物质能源，可有效减少对矿物能源的依赖，通过减轻能源消费给环境造成的污染。如今生物质能的开发和利用已经成为国际关注的焦点，生物质能技术具有相当广阔的发展前景。现有的生物质在应用的过程中，往往对生物质进行气化，生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。钢铁工业系指生产生铁、钢、钢材、工业纯铁和铁合金的工业，是世界所有工业化国家的基础工业之一。与此同时，钢铁工业也是资源、能源密集型产业，也是典型的高物耗、高能耗、高污染产业，在生产过程中消耗大量的铁矿石、煤炭、水等有限资源，同时又排放大量的废弃物，对环境造成了严重的污染。我国钢铁企业能耗约占用了全国总能耗的10％，废水、固体废弃物、废气排放量分别占全国工业污染物排放总量的14％，17％，16％。目前，我国钢铁工业的发展面临能源和环境的双重制约，能源和环境己成为影响钢铁工业生存和发展的重大问题。推进钢铁工业的节能减排政策，加大节能减排力度、提高能源利用效率，发展以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”，才能促进钢铁工业的可持续发展。因此，可以将生物质应用于钢铁工业中，利用生物质代替传统炼铁工艺的煤和焦碳。经检索，已有相关的技术人员开展此方面的研究，例如：青岛理工大学进行相关的研究，并申请了专利：一种基于生物质的直接还原炼铁装置及方法(专利申请号201110408416.3，申请日：2011-12-09)和一种基于生物质热解焦油的直接还原炼铁装置和方法(专利申请号201310107214.4，申请日2013-03-29)，其采用生物质热解焦油替代煤和天然气进行直接还原炼铁，从而减小了炼铁工艺对化石能源的依赖，改善直接还原铁产品品质的同时还能减少对环境的危害。但是该方法往往是将生物质作为燃料的替代品，但是生物质在还原矿石过程中，同时伴随着生物质的裂解，此过程中生物质易发生裂解不完全而产生大量的焦油，不仅造成生物质能源的浪费，而且造成严重的环境污染，此问题亟需解决。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中，焦油产率较高、气化产率较低的不足，提供一种生物质气化与直接还原铁联产方法及所用添加剂；其中提供的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，含铁团块中的生物质被气化生成可燃性气体，铁氧化物被还原生成直接还原铁，可以降低焦油含量，同时提高气化产率；进一步的可以提高金属化率；其中提供的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，通过各组分的配合作用，可以促进了大分子有机物的分解，降低焦油含量，同时提高气化产率；进一步的可以提高金属化率。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，将含铁原料、生物质、添加剂和粘结剂混合造块得含铁团块，将含铁团块放入高温容器中进行加热，生物质被气化生成可燃性气体，铁氧化物被还原生成直接还原铁，所述的添加剂包括碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰。优选地，具体步骤如下：(1)将含铁原料、生物质、添加剂和粘结剂混合，通过压块机在80-120℃热压制备得到含铁团块；(2)将干燥后的含铁团块放入800-900℃的高温容器中，保持5-10min，再升温至1150-1250℃，并保温30-60min。优选地，所述的含铁原料、生物质、添加剂和粘结剂按如下质量份数组成：优选地，所述碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰颗粒200目通过率大于90％。优选地，添加剂各组分的质量百分比为：碳酸钠：20％，红土镍矿：45％，白云石：30％，草木灰：5％。优选地，所述的其中所述的含铁原料包括铁精矿、高炉灰和烧结返矿。优选地，所述的生物质的粒度小于40目。优选地，所述的铁精矿由哈杨迪、图巴朗粉、加拿大精粉、哈混粉和金布巴粉组成。本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，所述的添加剂包括碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰。优选地，所述的添加剂还包括铬渣。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，含铁团块中的生物质被气化生成可燃性气体，铁氧化物被还原生成直接还原铁，可以降低焦油含量，同时提高气化产率；进一步的可以提高金属化率；(2)本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，生物质作为铁氧化物的还原剂以及可燃性气体的C源和H源，铁氧化物充当钢制备的铁源以及碳反应生成CO的氧源，提高了直接还原铁的金属化率；另一方面促进了焦油及生物质其他分解产物的催化裂解；(3)本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，复杂氧化物加强了其对焦油等裂解产物在高温下的离子偏移效应，促使焦油中的电子云被破坏而失去稳定性，促使了焦油裂解生成小分子有机物，裂解生成的可燃性气体对铁氧化物强化了对铁氧化物的还原过程，提高了反应得到的直接还原铁的金属化率；(3)本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，金属离子在高温加热的过程吸附在生物质及其分解产物的表面，促使了C-C和C-O键角偏移、键长变长、碳环不规则变形等，并造成键能降低，焦油及生物质其他分解产物热稳定性降低，可以促进了大分子有机物的分解，降低焦油含量，同时提高气化产率。具体实施方式下文对本专利技术的示例性实施例的详细描述，尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下对本专利技术作各种改变。下文对本专利技术的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本专利技术的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本专利技术的特点和特征的描述，以提出执行本专利技术的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本专利技术。因此，本专利技术的范围仅由所附权利要求来限定。实施例1本专利技术的一种生物质气化与直接还原铁联产方法，具体的步骤如下：S1：步骤(1)将含铁原料、生物质、添加剂和粘结剂混合，通过压块机在80-120℃热压制备得到含铁团块，含铁团块的压强为20MPa，而后将团块至于105±5℃的条件下，保温3h至完全干燥；所述的含铁原料、生物质、添加剂和粘结剂按如下质量份数组成：生物质50-60份，优选52g；含铁原料100-200g，优选150g；添加剂5-10g，优选8g；粘结剂3-5g，优选4g。其中所述的含铁原料包括高炉灰、烧结返矿和铁精矿，各组分的质量百分比为：高炉灰：5％、烧结返矿：10％、铁精矿：85％。值得说明的是所述的粘结剂为膨润土。值得说明的是：其中生物质的来源包括农林业生产过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：包括碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：包括碳酸钠、红土镍矿、白云石和草木灰。2.根据权利要求1所述的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：所述的添加剂还包括铬渣。3.根据权利要求1所述的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：所述的添加剂还包括氯化钾。4.根据权利要求1所述的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：各组分的质量百分比为：碳酸钠：20％，红土镍矿：45％，白云石：30％，草木灰：5％。5.根据权利要求2所述的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：各组分的质量百分比为：碳酸钠：15％、红土镍矿：30％、白云石：30％、草木灰：15％，铬渣：10％。6.根据权利要求3所述的一种生物质气化与直接还原铁联产用添加剂，其特征在于：各组分的质量百分比为：碳酸钠：15％、氯化钾：20％、红土镍矿：25％、白云石：30％、草木灰：10％。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏汝飞，龙红明，李家新，王平，孟庆民，春铁军，狄瞻霞，余正伟，李宁，王凯祥，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34