一种生物质炭块及其还原金属铁的熔炼方法技术

本发明专利技术涉及金属熔炼技术领域，具体涉及一种生物质炭块及还原金属铁的熔炼方法。本发明专利技术提供的一种生物质炭块，包括碳粉末构成的炭块主体和炭块副体，炭块副体为多个且均匀设置在炭块本体的外侧，炭块本体内设有包裹体，包裹体内的中心位置设有爆炸体。本发明专利技术通过在还原金属铁的熔炼方法中利用生物材料作为能源，替代高炉还原炼铁中的焦炭，同时提供了一种还原金属铁的熔炼工艺，提高了熔炼中的生物碳块的燃烧效率和提高了金属铁特性。

A Melting Method of Biomass Carbon Block and Reduced Metal Iron

The invention relates to the technical field of metal smelting, in particular to a smelting method of biomass carbon block and reduced metal iron. The invention provides a biomass carbon block, which comprises a carbon block body and a carbon block accessory composed of carbon powder. The carbon block accessory body is plural and uniformly arranged on the outer side of the carbon block body, an inclusion is arranged in the carbon block body, and an explosive body is arranged at the central position of the inclusion body. The invention uses biological material as energy source in the smelting method of reducing metal iron to replace coke in reducing iron smelting of blast furnace, and provides a smelting process of reducing metal iron, which improves the combustion efficiency of biological carbon block in smelting and improves the characteristics of metal iron.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质炭块及其还原金属铁的熔炼方法
本专利技术属于金属熔炼
，具体涉及一种生物质炭块及其还原金属铁的熔炼方法。
技术介绍
将金属铁从含铁矿物中提炼出来的工艺过程，主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法和等离子法。炼铁即是铁生锈、逐步矿化的逆行为，炼铁是从含铁的化合物里把纯铁还原出来的过程。传统高炉是一种氧气鼓风+炉顶煤气循环的全氧高炉炼铁工艺，采用氧气鼓风，炉顶煤气脱除CO2后，预热到900-1300℃，再循环回高炉利用。其中，铁焦技术通过使用价格低廉的非黏结煤或微黏结煤用作生产原燃料进行煤矿的生产，将其与铁矿粉混合，制成块状，用连续式炉进行加热干馏得到含三成铁、七成焦的铁焦，再经过专业设备加工，最后经过冶炼就能得到与原始技术一样的炼铁成果。目前生物质进行炼铁方法中，其中的生物质指的是，动物、植物、微生物通过新陈代谢产生的有机物，这种有机物理论上很适合进行热解行为，并且可以碳化温度来实现二氧化碳排放量的减少，是这一领域的新型能源之一。通过研究表明，生物质和废塑料很适合应用在高炉炼铁的某些工艺中，而且不需要额外的人、物力、财力的消耗。其中的生物质可以代替煤粉等还原剂进行高炉喷吹，相较于煤粉还有着一定的优势，例如可以控制二氧化碳的含量，还能提高原料的还原能力，并且使高炉恒温带的温度降低，使气体得到更好的利用。但是，利用生物质代替焦炭还存在技术障碍，还不能更好的应用在高炉内发生间接还原的炼铁工艺，存在着反应程度较低、还原反应燃烧效率差以及提高熔炼金属铁的特性方面还存在缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供了一种生物质炭块及还原金属铁的熔炼方法，通过生物质炭块结构的设置以及使用的方法，实现了在炼铁工艺中代替常规炼铁工艺中的焦炭，达到高效还原铁矿石中的铁的目的，同时也能够实现调整其中还原金属铁中的微量元素，提高金属铁特性的目的。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的一种生物质炭块，包括碳粉末构成的炭块主体和炭块副体，所述炭块副体为多个且均匀设置在炭块本体的外侧，所述炭块本体内设有包裹体，所述包裹体内的中心位置设有爆炸体。优选的技术方案，所述爆炸体为硝酸氢氨材料制成的圆球型，所述包裹体的截面为圆形、椭圆形、三角形或正六边形。优选的技术方案，所述包裹体包括锰、铬、镍中的一种或几种材料制成。优选的技术方案，每个所述炭块副体内部均设有贯通的气道，每个所述气道的中部设有文丘里管，所述气道为倾斜设置的一个开口为高端口，设置在远离炭块本体的位置，所述气道的另一开口为低端口，设置在靠近炭块本体的位置，所述高端口和低端口均设有喇叭形状的第一开口和第二开口，所述第二开口的横截面大于第一开口的横截面。优选的技术方案，所述炭块副体为半球型或上小下大的梯型结构，所述半球型或上小下大的梯型结构内部设有两个相互交叉且彼此连通的气道。优选的技术方案，每个所述炭块副体内设有副包裹体，所述副包裹体内设有副爆炸体。优选的技术方案，所述副爆炸体设置在副包裹体内偏离中心位置。本专利技术还提供了一种使用生物质炭块还原金属铁的熔炼方法，所述熔炼方法包括以下步骤：步骤1)打开高炉的炉钟罩，用上料装置将合适比例预制的生物质炭块、铁矿石和炉料溶剂按层送入熔炼炉内，关闭高炉的钟罩；步骤2)点火后，开通与氧气和煤粉喷嘴连接的送氧装置和输送煤气装置，送入煤气、氧气和煤粉，进行煤粉输送和富氧送风，使高炉内温度保持在900-1300℃之间，进行金属铁还原反应；步骤3)然后开通熔炼炉烟气设备，进行烟气处理；步骤4)氧气喷嘴和煤粉喷嘴同时打开工作；步骤5)最后，打开出铁口，放出经过还原的铁水和炉渣。优选的技术方案，所述熔炼方法步骤1)，所述生物质炭块的合适比例为：所述爆炸体和包裹体的炭块主体和炭块副体的体积比为全部炭块主体的10％～15％，其85％～90％部分为未设置爆炸体和包裹体的炭块主体和炭块副体。优选的技术方案，所述熔炼方法中的生物质炭块的焦比与常用的焦比常数比值为1.15～1.25:1。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术利用生物材料作为焦炭能源，通过设置的爆炸体和碳块体进行熔炼，提供了一种新的还原金属铁的熔炼方式和方法。2、本专利技术能取得节能和环保的经济效益和社会效益。附图说明图1是本专利技术所述生物质炭块实施例1的内部结构图；图2是本专利技术所述生物质炭块实施例2的另一内部结构图；图3是本专利技术所述生物质炭块实施例1的另一内部结构图；图4是本专利技术所述生物质炭块实施例2的另一内部结构图；图5是本专利技术所述生物质炭块的实施例3的内部结构图；图6是本专利技术所述制备生物质炭块的流程图；图7是本专利技术所述高炉还原金属铁熔炼方法的流程示意图。附图标记图中：1—碳块主体；2—碳块副体；3—气道；4—第一开口；5—第二开口，6—包裹体，61—副包裹体；7—爆炸体，71—副爆炸体。具体实施方式下文参照附图对本的具体实施例进行详细说明。实施例1如图1所示，本专利技术提供的一种生物质炭块，包括由炭粉末构成的炭块主体1和炭块副体2，炭块主体1为圆球型或椭圆型，炭块副体2为多个且均匀设置在炭块本体1的外侧，炭块本体1内设有包裹体6，包裹体6内的中心位置设有爆炸体7，其中设置了内部设置爆炸体7和包裹体6的炭块主体1和炭块副体2为全部炭块主体1的10％～15％，爆炸体7为硝酸氢氨材料制成的圆球型。如图2至4所示，本实施例中，包裹体6结构选为的截面为圆形、椭圆形、三角形或正六边形，这种结构能够使其当在高炉内金属铁进行还原中，当炭块本体1内的爆炸体7受热后发生爆炸反应时，包裹体6被炸成形状不同的碎块，即炭块主体1会按照椭圆形、三角形或正六边形的侧面结构被炸成不规则的碎块，起到增加不规则碎块的表面面积的作用，能提高生物质炭块的燃烧效率的作用，解决了炭块本体1发生的燃烧不充分的问题。其中，包裹体6是包括锰、铬、镍中的一种或几种材料制成，同时还能够用来调整其中还原金属铁中的微量元素，以提高金属铁的特性。如图1所示，其中优选的结构，每个炭块副体2内部设有贯通的气道3，每个气道3的中部设有文丘里管，当用来提高燃烧效率，气道3的一个开口为高端口，设置在远离炭块本体1的位置，气道3的另一开口为低端口，设置在靠近炭块本体1的位置，高端口和低端口均设有喇叭形状的第一开口4和第二开口5，第二开口5的横截面大于第一开口4的横截面，当氧气、煤粉和热量穿过气道3时，其中的文丘里管、第二开口5和第一开口4内形成负压，使煤气、煤粉和氧气顺利向上快速运动，提高燃烧效率和加快铁还原反应的速度。本实施例中优选的技术方案，炭块副体2为半球型或上小下大的梯型结构，半球型或上小下大的梯型结构能够保证铁矿石之间、生物质炭块和铁矿石之间的有一定间隙，当燃烧进行还原反应时，能够及时提供充足的氧气和煤气，提高还原效率；本实施例中，炭块主体1和炭块副体2的外侧尺寸范围为40-60mm，其中内部设置了爆炸体7和包裹体6的炭块主体1和炭块副体2的体积比为全部炭块主体1的10％～15％，其85％～90％部分为未设置爆炸体7和包裹体6的炭块主体1和炭块副体2，其中爆炸体7和包裹体6与炭块主体1和炭块副体2的重量比为1：20～30，优选的比例为1：20、1：22、1：25、或1：30，按照这些重量比比例设置并通过调整加入量的多少，能够使爆炸体7的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质炭块，包括碳粉末构成的炭块主体(1)和炭块副体(2)，其特征在于，所述炭块副体(2)为多个且均匀设置在炭块本体(1)的外侧，所述炭块本体(1)内设有包裹体(6)，所述包裹体(6)内的中心位置设有爆炸体(7)。

【技术特征摘要】
1.一种生物质炭块，包括碳粉末构成的炭块主体(1)和炭块副体(2)，其特征在于，所述炭块副体(2)为多个且均匀设置在炭块本体(1)的外侧，所述炭块本体(1)内设有包裹体(6)，所述包裹体(6)内的中心位置设有爆炸体(7)。2.根据权利要求1所述生物质炭块，其特征在于，所述爆炸体(7)为硝酸氢氨材料制成的圆球型，所述包裹体(6)的截面为圆形、椭圆形、三角形或正六边形。3.根据权利要求2所述生物质炭块，其特征在于，所述包裹体(6)包括锰、铬、镍中的一种或几种材料制成。4.根据权利要求1所述生物质炭块，其特征在于，每个所述炭块副体(2)内部均设有贯通的气道(3)，每个所述气道(3)的中部设有文丘里管，所述气道(3)倾斜设置的一个开口为高端口，设置在远离炭块本体(1)的位置，所述气道(3)的另一开口为低端口，设置在靠近炭块本体(1)的位置，所述高端口和低端口均设有喇叭形状的第一开口(4)和第二开口(5)，所述第二开口(5)的横截面大于第一开口(4)的横截面。5.根据权利要求4所述生物质炭块，其特征在于，所述炭块副体(2)为半球型或上小下大的梯型结构，所述半球型或上小下大的梯型结构内部设有两个相互交叉且彼此连通的气道(3)。6.根据权利要求1所述生物质炭块，其特征在于，每个所述炭块副体(2)内设有副包裹体(61...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘雪峰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11