專利名稱：生物質(zhì)還原劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)還原劑及其制備方法，屬于生物質(zhì)燃料加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國鐵合金工業(yè)經(jīng)過50年的發(fā)展，迄今鐵合金產(chǎn)量已雄居世界首位，出口產(chǎn)品數(shù) 量也名列各國之冠，已成為鐵合金生產(chǎn)大國，在世界鐵合金工業(yè)中占據(jù)了重要的一席。鐵合 金行業(yè)包括錳鐵、硅鐵、工業(yè)硅等生產(chǎn)行業(yè)。目前生產(chǎn)和消費(fèi)的鐵合金主要用電爐生產(chǎn)， 其電耗非常高，平均每噸產(chǎn)品耗電5000kwh 12000kwh，需要豐富而價(jià)廉的電力資源。按 每生產(chǎn)一噸粗鋼計(jì)，需用鐵合金20kg ；其中主要合金元素所占的份額為錳5. 5 6. 5kg, 硅2 :3kg，鉻2 :3kg。鐵合金生產(chǎn)中所用的還原劑有焦炭、焦丁、石油焦、煙煤等化石型 產(chǎn)品，以及木炭及木質(zhì)品作為生產(chǎn)鐵合金產(chǎn)品的碳質(zhì)還原劑。為此，每年要使用大量的化石 型燃料及砍伐大量木材燒炭，來供鐵合金冶煉。為了保護(hù)森林資源，減少對化石型燃料的使 用，減少二氧化硫、二氧化碳的排放，有必要尋找能夠替代木炭的碳質(zhì)還原劑，以從源頭上 切斷對木炭的需求，同時(shí)能夠長期穩(wěn)定地保障鐵合金生產(chǎn)所必需的優(yōu)良碳質(zhì)還原劑，解 決鐵合金企業(yè)生存、發(fā)展與生態(tài)保護(hù)問題，這些已成為鐵合金企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。隨著社會進(jìn)步，能源消耗的迅速增長，礦物質(zhì)燃料資源儲量的有限性、不可再生 性，特別是礦物質(zhì)能源利用所帶來的環(huán)境污染嚴(yán)重，使人們越來越重視可再生的清潔能源 的開發(fā)和利用。在各種可再生資源中，生物質(zhì)是地球上唯一能夠以固定碳的形式利用太陽 能的可再生能源，它量大面廣，開發(fā)潛力巨大。尤其云南省是生物綠色大省，有著豐富的生 物質(zhì)資源，其中烤煙種植500 650萬畝，每畝煙產(chǎn)煙秸稈300 800kg，全省煙草廢棄物 的數(shù)量約200 400萬噸左右；紫莖澤蘭生長量達(dá)1200萬噸以上；年產(chǎn)生桑枝或條80余萬 噸；年產(chǎn)蔗渣600萬噸；年產(chǎn)膏桐殼約80余萬噸；每年有三千多萬噸的林業(yè)廢棄物如樹枝、 樹條等；每年產(chǎn)玉米秸稈450萬噸；還有水生植物、城市垃圾、糞便、能源植物等等。云南省 每年的生物質(zhì)資源擁有量為6361萬噸。因此，一方面在化石型資源日漸枯竭，而另一方面 為保護(hù)森林資源又不得再繼續(xù)燒制木炭的情況下，只有將豐富的生物質(zhì)資源加以利用，才 能滿足鐵合金行業(yè)和電冶熔融還原煉鐵行業(yè)對碳質(zhì)還原劑的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)還原劑及其制備方法。本發(fā)明提供的是這樣一種生物質(zhì)還原劑，其特征在于包括下列質(zhì)量比的組分 在500°C下干餾的生物質(zhì)炭化料7 40%
在600°C下干餾的生物質(zhì)炭化料20 25%
在700°C下干餾的生物質(zhì)炭化料15 25%
在850°C下干餾的生物質(zhì)炭化料10 23%
在900°C下干餾的生物質(zhì)炭化料10 20%
粘接劑5 8%。
所述粘接劑為市購的有機(jī)粘接劑、無機(jī)粘接劑、有機(jī)無機(jī)復(fù)合粘接劑。所述粘結(jié)劑優(yōu)選羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、改性羧甲基纖維素納、復(fù)合PAC、 淀粉中的一種或幾種。所述生物質(zhì)炭化料由下列方法制得
A、分別將生物質(zhì)原料按類收集、儲存；
B、分別對步驟A的各生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎；
C、將步驟B的生物質(zhì)原料送常規(guī)干餾設(shè)備中，按常規(guī)在500°C、60(TC、70(rC、85(rC或 900°C干餾溫度下，干餾熱解得含有下列質(zhì)量成分的生物質(zhì)炭化料
500°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳60 64%、硫0. 08 0. 15%、揮發(fā)分四 32%、灰 分 5 5. 5%、7jC 4 5% ；
600°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳81 85%、硫0. 06 0. 13%、揮發(fā)分9 12%、灰分
4 7%、7jC 1 2% ；
700°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳83 86%、硫0. 08 0. 12%、揮發(fā)分6 7%、灰分
5 6%、7jC 1 1. 5% ；
850°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳85 87%、硫0. 08 0. 12%、揮發(fā)分5 6%、灰分 5 6%、7jC 0. 5 1% ；
900°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳86 88%、硫0. 08 0. 11%、揮發(fā)分3 5%、灰分 5 6%、7jC 0. 5 1% ；
D、步驟C中產(chǎn)生的氣體經(jīng)常規(guī)凈化處理后，并入民用煤氣供氣網(wǎng)或送發(fā)電廠發(fā)電；
E、收集步驟C中產(chǎn)生的植物液、木焦油。本發(fā)明提供的是這樣一種生物質(zhì)還原劑的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列步驟
a、取下列質(zhì)量比的原料，并進(jìn)行混合
在500°C干餾的生物質(zhì)炭化料7 40%
在600°C干餾的生物質(zhì)炭化料20 25%
在700°C干餾的生物質(zhì)炭化料15 25%
在850°C干餾的生物質(zhì)炭化料10 23%
在900°C干餾的生物質(zhì)炭化料10 20%
粘接劑5 8%;
b、將步驟a的混合料經(jīng)常規(guī)成型，得成型料； C、將步驟c的成型料干燥后，得生物質(zhì)還原劑。所述步驟b的成型是在常規(guī)壓制或擠出成型機(jī)上，按常規(guī)方法進(jìn)行的成型，成型 后的還原劑為球體、矩形塊、棒狀條。所述步驟C的干燥是常規(guī)的自然干燥，或者是蒸汽干燥，或者是加熱爐干燥。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果 本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)效果
1、生物質(zhì)是一種清潔的低碳燃料，其含硫和含氮量均較低，同時(shí)灰分也很少，所以燃燒 后S02、NOx和灰塵排放量比化石燃料要小得多，是一種清潔燃料，同時(shí)又是一種可再生資 源，可循環(huán)利用，可視為取之不盡的永久能源，其利用過程中沒有增加大氣中(X)2的含量，這 對于緩解日益嚴(yán)重的“溫室效應(yīng)“有著特殊的意義。
2、生物質(zhì)還原劑在鐵合金行業(yè)及電治熔融煉鐵行業(yè)的使用，必將使多年農(nóng)業(yè)、林 業(yè)廢棄物的綜合利用的問題得到根本解決，而且，生物質(zhì)還原劑的生產(chǎn)工藝路徑，使得生物 質(zhì)資源得到高效利用，有利于促進(jìn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)，城市與農(nóng)村產(chǎn)業(yè)鏈一體化，拉動內(nèi)需，增加 農(nóng)民收入。3、本發(fā)明方法中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品一植物液可在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛使用，能減少化 肥、農(nóng)藥用量的30%，降低農(nóng)民單位面積的種植成本，增加農(nóng)民收入。4、本發(fā)明方法中所產(chǎn)的可燃?xì)怏w可用于發(fā)電，也可民用，以解決部分村鎮(zhèn)燒火做 飯的燃料問題，同時(shí)節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村能源多元化發(fā)展。5、本發(fā)明具有礦物質(zhì)燃料無法比擬的技術(shù)條件——CO2零排放，SO2低排放，為鋼 鐵企業(yè)的節(jié)能減排開辟了全新途徑，同時(shí)使鋼鐵相關(guān)產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。6、將可再生資源加工制備成鐵合金行業(yè)及電治熔融煉鐵行業(yè)的生物質(zhì)還原劑，可 從根本上解決了這兩個(gè)行業(yè)對木炭和焦炭的依賴，且每噸產(chǎn)品將節(jié)電500 730kwh，從而 達(dá)到節(jié)能減排的目的。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1 生物質(zhì)炭化料的制備
A、分別將生物質(zhì)原料煙桿、秸桿、紫莖澤蘭、樹枝、蔗渣按類收集、儲存；
B、分別對A步驟的各生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎；
C、將B步驟的各生物質(zhì)原料送常規(guī)干餾設(shè)備中，按常規(guī)分別在5006000C、700°C、 850°C或900°C干餾溫度下，干餾熱解得含有下列質(zhì)量成分的生物質(zhì)炭化料
500°C干餾的煙桿炭化料固定碳60%、硫0. 08%、揮發(fā)分30. 92%、灰分5%、水4% ； 600°C干餾的秸桿炭化料固定碳81%、硫0. 13%、揮發(fā)分10%、灰分6. 87%、水m ； 700°C干餾的紫莖澤蘭炭化料固定碳86%、硫0. 08%、揮發(fā)分6. 42%、灰分6%、水1. 5% ； 850°C干餾的樹桿炭化料固定碳87%、硫0. 1%、揮發(fā)分6%、灰分6%、水0. 9% ； 900°C干餾的蔗渣炭化料固定碳88%、硫0. 1%、揮發(fā)分4. 9%、灰分6%、水1% ；
D、步驟C中產(chǎn)生的氣體，經(jīng)常規(guī)凈化處理后，并入民用煤氣供氣網(wǎng)向市民提供煤氣；
E、收集步驟C中產(chǎn)生的植物液、木焦油，可直接銷售。實(shí)施例2 生物質(zhì)炭化料的制備
A、分別將生物質(zhì)原料紫莖澤蘭收集、儲存；
B、分別對A步驟的紫莖澤蘭進(jìn)行粉碎；
C、將B步驟的紫莖澤蘭送常規(guī)干餾設(shè)備中，按常規(guī)分別在500V、600 V、700 V、850 V 或900°C干餾溫度下，干餾熱解得含有下列質(zhì)量成分的紫莖澤蘭炭化料
500°C干餾的炭化料固定碳64%、硫0. 15%、揮發(fā)分27. 1%、灰分4. 75%、水4% ； 600°C干餾的炭化料固定碳81%、硫0. 13%、揮發(fā)分10%、灰分6. 87%、水m ； 700°C干餾的炭化料固定碳85. 38%、硫0. 12%、揮發(fā)分7%、灰分6%、水1. 5% ； 850°C干餾的炭化料固定碳86. 88%、硫0. 12%、揮發(fā)分6%、灰分6%、水1% ；900°C干餾的炭化料固定碳87. 89%、硫0. 11%、揮發(fā)分5%、灰分6%、水1% ；
D、步驟C中產(chǎn)生的氣體，經(jīng)常規(guī)凈化處理后，并入民用煤氣供氣網(wǎng)向市民提供煤氣；
E、收集步驟C中產(chǎn)生的植物液、木焦油，可直接銷售。
實(shí)施例3
A、按下列質(zhì)量比取實(shí)施例1的炭化料及粘結(jié)劑，并對炭化料進(jìn)行粉碎后，與粘結(jié)劑混
B、將步驟A的混合料經(jīng)常規(guī)壓球機(jī)壓成球形體；
C、將步驟C的球形體經(jīng)常規(guī)蒸汽干燥后，得用于錳鐵生產(chǎn)的生物質(zhì)還原球，其成分為 固定碳為62 %，硫0. 5 % 揮發(fā)分20 %，灰分10 %，水分7.5%，直徑為80mm。實(shí)施例3
A、按下列質(zhì)量比取實(shí)施例1和實(shí)施例2的炭化料及粘結(jié)劑，并對炭化料進(jìn)行粉碎后，與 粘結(jié)劑混合
在500°C干餾的煙桿炭化料10公斤
在600°C干餾的紫莖澤蘭炭化料25公斤
在700°C干餾的紫莖澤蘭炭化料20公斤
在850°C干餾的樹桿炭化料22公斤
在900°C干餾的紫莖澤蘭炭化料15公斤
聚陰離子纖維素8公斤
B、將步驟A的混合料經(jīng)常規(guī)壓棒機(jī)壓成棒體；
C、將步驟C的棒體經(jīng)常規(guī)蒸汽干燥后，得用于電冶熔融煉鐵生產(chǎn)的生物質(zhì)還原棒，其 成分為固定碳為78%，硫0.4% 揮發(fā)分12%，灰分5%，水分4.6%，直徑為60mm。實(shí)施例4
A、按下列質(zhì)量比取實(shí)施例1和實(shí)施例2的炭化料及粘結(jié)劑，并對炭化料進(jìn)行粉碎后，與 粘結(jié)劑混合
在500°C干餾的紫莖澤蘭炭化料33公斤
在600°C干餾的秸桿炭化料20公斤
在700°C干餾的紫莖澤蘭炭化料20公斤
在850°C干餾的紫莖澤蘭炭化料10公斤
在900°C干餾的蔗渣炭化料10公斤
淀粉7公斤
B、將步驟A的混合料經(jīng)常規(guī)壓棒機(jī)壓成球形體；
C、將步驟C的球形體經(jīng)常規(guī)自然干燥后，得民用的生物質(zhì)還原球，其成分為固定碳為 62 %，硫0. 7 % 揮發(fā)分14. 3 %，灰分15 %，水分8 %，直徑為20mm。
在500°C干餾的煙桿炭化料 在600°C干餾的秸桿炭化料
12公斤 20公斤 25公斤 18公斤 20公斤 5公斤
在700°C干餾的紫莖澤蘭炭化料
在850°C干餾的樹桿炭化料 在900°C干餾的蔗渣炭化料
羥乙基纖維素
實(shí)施例5
A、按下列質(zhì)量比取實(shí)施例1和實(shí)施例2的炭化料及粘結(jié)劑，并對炭化料進(jìn)行粉碎后，與 粘結(jié)劑混合
在500°C干餾的煙桿炭化料27公斤
在600°C干餾的秸桿炭化料18公斤
在700°C干餾的紫莖澤蘭炭化料20公斤
在850°C干餾的樹桿炭化料15公斤
在900°C干餾的紫莖澤蘭炭化料13公斤
復(fù)合PAC7公斤
B、將步驟A的混合料經(jīng)常規(guī)壓棒機(jī)壓成球形體；
C、將步驟C的球形體經(jīng)常規(guī)自然干燥后，得用于工業(yè)硅生產(chǎn)的生物質(zhì)還原球，其成分 為固定碳為70 %，硫0. 7 % 揮發(fā)分11. 3 %，灰分10 %，水分8 % ；直徑為40mm。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)還原劑，其特征在于包括下列質(zhì)量比的組分在500°C下干餾的生物質(zhì)炭化料 在600°C下干餾的生物質(zhì)炭化料 在700°C下干餾的生物質(zhì)炭化料 在850°C下干餾的生物質(zhì)炭化料 在900°C下干餾的生物質(zhì)炭化料 粘接劑7 40% 20 25% 15 25% 10 23% 10 20% 5 8%。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原劑，其特征在于所述粘接劑為市購的有機(jī)粘接劑、 無機(jī)粘接劑、有機(jī)無機(jī)復(fù)合粘接劑。
3.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原劑，其特征在于所述粘結(jié)劑優(yōu)選羥乙基纖維素、聚 陰離子纖維素、改性羧甲基纖維素納、復(fù)合PAC、淀粉中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原劑，其特征在于所述生物質(zhì)炭化料由下列方法制得A、分別將生物質(zhì)原料按類收集、儲存；B、分別對步驟A的各生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎；C、將步驟B的生物質(zhì)原料送常規(guī)干餾設(shè)備中，按常規(guī)在500°C、60(TC、70(rC、85(rC或 900°C干餾溫度下，干餾熱解得含有下列質(zhì)量成分的生物質(zhì)炭化料500°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳60 64%、硫0. 08 0. 15%、揮發(fā)分四 32%、灰 分 5 5. 5%、7jC 4 5% ；600°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳81 85%、硫0. 06 0. 13%、揮發(fā)分9 12%、灰分4 7%、7jC 1 2% ；700°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳83 86%、硫0. 08 0. 12%、揮發(fā)分6 7%、灰分5 6%、7jC 1 1. 5% ；850°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳85 87%、硫0. 08 0. 12%、揮發(fā)分5 6%、灰分 5 6%、7jC 0. 5 1% ；900°C干餾的生物質(zhì)炭化料固定碳86 88%、硫0. 08 0. 11%、揮發(fā)分3 5%、灰分 5 6%、7jC 0. 5 1% ；D、步驟C中產(chǎn)生的氣體經(jīng)常規(guī)凈化處理后，并入民用煤氣供氣網(wǎng)或送發(fā)電廠發(fā)電；E、收集步驟C中產(chǎn)生的植物液、木焦油。
5.一種如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原劑的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列步驟a、取下列質(zhì)量比的原料，并進(jìn)行混合在500°C干餾的生物質(zhì)炭化料7 40%在600°C干餾的生物質(zhì)炭化料20 25%在700°C干餾的生物質(zhì)炭化料15 25%在850°C干餾的生物質(zhì)炭化料10 23%在900°C干餾的生物質(zhì)炭化料10 20%粘接劑5 8%;b、將步驟a的混合料經(jīng)常規(guī)成型，得成型料； C、將步驟c的成型料干燥后，得生物質(zhì)還原劑。
6.如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)還原劑的制備方法，其特征在于所述步驟b的成型是在 常規(guī)壓制或擠出成型機(jī)上，按常規(guī)方法進(jìn)行的成型，成型后的還原劑為球體、矩形塊、棒狀條。
7.如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)還原劑的制備方法，其特征在于所述步驟c的干燥是常 規(guī)的自然干燥，或者是蒸汽干燥，或者是加熱爐干燥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物質(zhì)還原劑，包括下列質(zhì)量比的組分在500℃下干餾的生物質(zhì)炭化料7～40％，在600℃下干餾的生物質(zhì)炭化料20～25％，在700℃下干餾的生物質(zhì)炭化料15～25％，在850℃下干餾的生物質(zhì)炭化料10～23％，在900℃下干餾的生物質(zhì)炭化料10～20％，粘接劑5～8％。本發(fā)明將可再生資源加工制備成鐵合金行業(yè)及電治熔融煉鐵行業(yè)的生物質(zhì)還原劑，可從根本上解決了這兩個(gè)行業(yè)對木炭和焦炭的依賴，擴(kuò)大可再生資源利用率，使多年農(nóng)業(yè)、林業(yè)廢棄物得到高效利用，有利于促進(jìn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)，城市與農(nóng)村產(chǎn)業(yè)鏈一體化，同時(shí)生物質(zhì)還原劑還是一種含硫、氮量低，且灰分少的清潔還原劑，使用過程中不會增加大氣中的CO2含量，可有效緩解日益嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，減少石化燃料的消耗，保護(hù)人類生存環(huán)境。
文檔編號C22B5/10GK102093923SQ20111002569
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者楊云 申請人:楊云