本发明专利技术提供了一种基于生物质的直接还原炼铁装置和方法，该装置由生物质热解区和铁矿还原区组成，所述生物质热解区顶部设有生物质进料器，所述生物质进料器的下料管通过挡流板与热解吊篮相连；所述铁矿还原区设有进气口、出气口、陶瓷网、铁粉进料口和铁粉出料口，铁矿还原区外侧表面设有电阻丝。所述方法包括铁矿粉预热脱水造孔、气态生物质焦油在多孔铁矿粉表面沉积、焦油裂解和铁矿还原。本发明专利技术采用生物质热解焦油替代煤和天然气进行直接还原炼铁，投资小、成本低，生产效率高，获得的产品品质高，可以摆脱炼铁工业对化石能源的依赖，改善直接还原铁产品品质的同时还能减少对环境的危害，从根本上解决了绿色炼铁工业的技术与装备问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炼铁
，尤其涉及。
技术介绍
目前非高炉炼铁技术发展的目的是为了不使用焦煤，而使用煤或天然气，能源结构并没有发生根本性的变化，仍然离不开化石能源，对环境污染尤其是碳减排没有根本改善。同时，它们的能源消耗量比高炉炼铁高，品质离高炉炼铁还有相当的距离，其综合效益并没有优势，研究与应用进展缓慢。因此，新型可再生炼铁燃料的开发与相应绿色炼铁工艺的研究对国民经济发展具有非常重要的战略意义。 生物质能是唯一一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，与传统的化石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、热解温度低等优良的特性，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。目前，国内外多采用生物质或生物质焦(专利号200910074583.1)可代替煤基直接还原工艺中的煤粉，起到还原剂的作用，从而可较清洁地生产高质量直接还原铁。采用生物质原材料或生物质热解后的焦炭作为还原介质，与铁矿混合制取含碳球团，其还原机理与煤基直接还原相似，为含碳球团的自还原。生物质-铁矿球团不仅透气性好、还可以防止还原过程中的粘结，其灰分低，也有利于后续磁选回收铁，最重要的是生物质在低温(600°C左右)就可使矿物发生还原，极大降低了能耗。目前，所涉及的生物质直接还原炼铁方法存在有下述缺点:(O国内外提出的生物质直接还原炼铁工艺，都是以生物质或其热解焦作为还原介质或发热剂。生物质热解产物-灰分存在于直接还原铁产品中，需要后续进行磁选分离； (2)生物质(焦)通过与铁矿粉混合制备复合球团的方式与铁矿石接触而进行还原，接触面积有限，还原反应不均匀，粘结剂等添加剂的存在一定程度上阻碍了铁氧化物与还原介质的接触； (3)铁矿-生物质复合球团的制备需要添加粘结剂，成本高； 生物质热解往往会有大量焦油产生，这是目前热解和气化技术研究要解决的难点问题。传统的水洗或过滤等焦油处理办法，只是把焦油从气体中分离出来，作为废物排放，既浪费了焦油本身的能量，又会产生大量的污染。焦油受热分解会生成焦炭以及氏、0)、014等还原性气体，可作为铁矿的还原剂，基于此，本专利提出一种使用生物质热解产物-焦油作为还原介质的炼铁新工艺。
技术实现思路
针对现有生物质炼铁技术的不足和缺陷，本专利技术提供了。本专利技术采用生物质热解焦油替代煤和天然气进行直接还原炼铁，投资小、成本低，生产效率高，获得的产品品质高，可以摆脱炼铁工业对化石能源的依赖。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现: 一种基于生物质的直接还原炼铁装置，该装置由相互连接的位于上部的生物质热解区和下部的铁矿还原区组成，所述生物质热解区顶部设有生物质进料器，所述生物质进料器的下料管通过挡流板与热解吊篮相连；所述铁矿还原区设有上部的进气口和下部的出气口，在铁矿还原区内部出气口所在平面的上方设有用于放置铁粉的陶瓷网，陶瓷网上方设有铁粉进料口和铁粉出料口，铁矿还原区外侧表面设有电阻丝。对上述技术方案的进一步改进:所述挡流板呈倾斜放置，倾斜角α范围为30-60。。对上述技术方案的进一步改进:所述陶瓷网呈倾斜放置，倾角β〈30°。对上述技术方案的进一步改进:所述下料管和热解吊篮之间设有6-8组挡流板。本专利技术还提供了一种基于生物质的直接还原炼铁方法，所述方法包括以下步骤: (I)对铁矿粉在300-400°C范围内进行预热，铁矿粉受热后发生脱水，脱水过程会造成铁粉孔隙率和比表面积的增加。 (2)生物质在温度为500-650°C下进行，热解产生的高温含焦油燃气与预热后的铁矿粉进行直接接触，焦油冷却后沉积在铁矿石粉表面，附着在铁矿粉表面的孔隙中； (3)对表面包裹焦油的铁矿粉在900-1200°C下进行加热还原，焦油通过裂解反应产物与铁矿粉发生还原反应，生成直接还原铁。 对上述技术方案的进一步改进:所述铁矿粉选择含水率为5%以上的褐铁矿，粒径小于500 μ m，铁矿粉预热脱水后比表面积在30 m2/g以上，孔隙率在10%以上。对上述技术方案的进一步改进:铁矿粉的预热、还原以及生物质的热解所需热源由电加热炉或燃烧生物质、生物质焦或生物质热解燃气来提供。对上述技术方案的进一步改进:所述生物质为挥发分含量高的松木粉、树枝或秸杆中的一种或多种。对上述技术方案的进一步改进:所述步骤(2)中所述松木粉的热解温度为600°C，所述秸杆的热解温度为550°C，所述稻草的热解温度为500°C。对上述技术方案的进一步改进:所述步骤(3)中产物为焦炭和H2、CO、CH4还原性气体。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是: (I)本专利技术采用生物质热解焦油这一难以后续利用的“碳源”作为铁矿粉还原的还原剂。(2)本专利技术铁矿粉在还原前进行了预热，使其脱水，增加了其表面孔隙率和孔容积，促进了还原过程中传热、传质的进行，提高了还原反应速率和还原程度。(3)本专利技术中的还原介质生物质焦油沉积在铁矿粉表面的纳米孔隙中，通过裂解反应生成碳和H2、CO、CH4等还原性气体，同铁氧化物的接触更加充分。(4)本专利技术由于不使用生物质或生物质焦，因此铁产品的灰分含量以及含碳量非常低，只有0.1%以下，也就是说，这种直接还原技术可以一步冶炼到粗钢，减少了碳能损失和炼钢的成本。(5)本专利技术的还原铁产品不需要磁选分离，简化了操作步骤，提高了效率。本专利技术所述方法包括铁矿粉预热脱水造孔、气态生物质焦油在多孔铁矿粉表面沉积、焦油裂解和铁矿还原。本专利技术利用生物质焦油通过裂解生成碳和H2、CO、CH4等还原性气体作为铁矿的还原剂。本专利技术采用生物质热解焦油替代煤和天然气进行直接还原炼铁，投资小、成本低，生产效率高，获得的产品品质高，可以摆脱炼铁工业对化石能源的依赖，改善直接还原铁产品品质的同时还能减少对环境的危害，从根本上解决了绿色炼铁工业的技术与装备问题。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清λ.Μ /E.ο附图说明 图1是本专利技术直接还原炼铁装置的结构示意图。图2是本专利技术直接还原炼铁方法的工艺流程图。图3是本专利技术生物质焦油还原炼铁原理图，其中(a)原铁矿粉；(b)铁矿粉脱水形成的表面孔隙；(C)焦油冷却沉积在孔隙内；(d)焦油裂解及对铁矿还原，所述图(d)中1.铁矿表面；2.焦油颗粒；3.孔隙；dl表示气态焦油进入；d2表示生成H2, CO和CH4。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。实施例1 如图1所示，本专利技术提供了一种基于生物质热解焦油作为还原剂的直接还原炼铁装置，该装置由位于上部的生物质热解区I和下部的铁矿还原区2组成，所述炼铁装置的生物质热解区I和铁矿还原区2通过法兰连接，所述生物质热解区I顶部设有生物质进料器3，所述生物质进料器3下端的下料管通过挡流板4与热解吊篮5相连，所述挡流板4 一端焊接在下料管外壁上，另一端焊接在热解吊篮5内壁上。所述铁矿还原区2的上部还设有进气口 6，下部设有出气口 7，在铁矿还原区2内部还设有用于放置铁粉的陶瓷网8，所述陶瓷网位于出气口 7所在平面的上方，陶瓷网8上方设有铁粉进料口 9和铁粉出料口 10。铁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于生物质的直接还原炼铁装置，其特征在于：该装置由相互连接的位于上部的生物质热解区和下部的铁矿还原区组成，所述生物质热解区顶部设有生物质进料器，所述生物质进料器的下料管通过挡流板与热解吊篮相连；所述铁矿还原区设有上部的进气口和下部的出气口，在铁矿还原区内部出气口所在平面的上方设有用于放置铁粉的陶瓷网，陶瓷网上方设有铁粉进料口和铁粉出料口，铁矿还原区外侧表面设有电阻丝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗思义，周扬民，仪垂杰，李宗刚，岳霞，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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