專利名稱：一種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域的燒結(jié)行業(yè)，涉及ー種將生物質(zhì)燃料合理分布在制粒小球中以強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)的方法，使得生物質(zhì)燃料應(yīng)用于鐵礦燒結(jié)替代部分化石燃料而不影響燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。
背景技術(shù)：
燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要含鐵爐料，在我國(guó)高爐爐料結(jié)構(gòu)中，燒結(jié)礦一般占75%以上。但鐵礦燒結(jié)是典型的高能耗、高污染行業(yè)，其エ序能耗在鋼鐵企業(yè)中居第二位，一般為企業(yè)總能耗的9%-12%。且燒結(jié)過(guò)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(yè)的主要大氣污染源。因此，節(jié)能減排是當(dāng)前鐵礦燒結(jié)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題。我國(guó)鐵礦燒結(jié)主要采用焦粉、無(wú)煙煤等化石能源。研究表明，化石燃料燃燒是燒結(jié)過(guò)程C0X、SOx, NOx產(chǎn)生的主要來(lái)源，燒結(jié)過(guò)程80%的CO2、幾乎100%的C0、2(T40%的S0X、5(Γ80%的NOx來(lái)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(jié)燃料對(duì)節(jié)能減排意義重大。生物質(zhì)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(yáng)能，由于生物質(zhì)燃料主要含有C、H、0，而N、S含量低，且燃燒生產(chǎn)的CO2參與大氣碳循環(huán)，因此應(yīng)用于鐵礦燒結(jié)可以有效降低C0x、S0x、N0x的排放。但由于生物質(zhì)燃料的性質(zhì)與焦粉、無(wú)燃煤等差異較大，相比常規(guī)燃料，其燃燒性好使得在燒結(jié)過(guò)程中燃燒速度過(guò)快，且其反應(yīng)性好使得容易氣化生成CO而降低燃料的燃燒程度，導(dǎo)致其替代常規(guī)燃料降低了燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。生物質(zhì)燃料替代焦粉，由于燃料性質(zhì)的差異使得燃燒狀態(tài)發(fā)生變化而影響了燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。因此，調(diào)控燃料的燃燒狀態(tài)可強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)。燒結(jié)過(guò)程中燃料燃燒狀態(tài)與燃料的性質(zhì)、燃燒條件、燃料在制粒小球中的分布狀態(tài)等密切相關(guān)。本發(fā)明開(kāi)發(fā)了ー種基于燃料選擇性分布強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)的方法，其目的是適當(dāng)降低生物質(zhì)燃料的燃燒速度，并提高生物質(zhì)燃料的燃燒程度，從而使得生物質(zhì)燃料取代常規(guī)燃料而不影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)的方法，是通過(guò)將生物質(zhì)燃料選擇性地分布在制粒小球芯部，使得有利于適當(dāng)降低生物質(zhì)的燃燒速度，且有利于提高生物質(zhì)燃料的燃燒程度，從而提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的首先將生物質(zhì)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(jié)前混合料。
本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，所述母核中鐵礦石與生物質(zhì)燃料的質(zhì)量比為(5 10):1 ;所述生石灰質(zhì)量為生物質(zhì)燃料與鐵礦石總重量的3 10%。本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(zhì)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(jié)返礦20 30，焦粉或煤2 4。本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，所述的母核是在圓盤制粒機(jī)中進(jìn)行制粒，制粒時(shí)間為5 IOmin,制成的母核粒度為3 5mm。本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，所述生物質(zhì)燃料為炭化生物質(zhì)燃料；所述炭化生物質(zhì)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(zhì)燃料的平均粒徑為2 4_，并保證生物質(zhì)燃料的最大粒度不大于5mm。本發(fā)明ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(jī)中進(jìn)行，制粒時(shí)間為3 6min,制成的燒結(jié)前混合料粒度為4_10_占60%以上。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過(guò)控制混合料制粒過(guò)程，將生物質(zhì)燃料選擇性分布在制粒小球內(nèi)部，可起到以下作用(I)O2需擴(kuò)散到制粒小球內(nèi)部才能與生物質(zhì)燃料發(fā)生反應(yīng)，降低了生物質(zhì)燃料的燃燒速度；(2)燃料表面產(chǎn)生的CO需從制粒小球中擴(kuò)散出來(lái)，延長(zhǎng)了 CO的反應(yīng)時(shí)間，提高了燃料的完全燃燒程度。通過(guò)將生物質(zhì)燃料選擇性分布在制粒小球內(nèi)部，可成功替代1(Γ60%的焦粉而不
影響燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步說(shuō)明，而不是限制發(fā)明的范圍。實(shí)施例I :常規(guī)制粒通過(guò)燒結(jié)試驗(yàn)，確定完全采用焦粉時(shí)，燒結(jié)所需的焦粉用量。當(dāng)生物質(zhì)燃料取代部分焦粉時(shí)，采用等熱量替換的原則計(jì)算生物質(zhì)燃料的配比，等熱量替換即生物質(zhì)燃料燃燒提供的熱量與其替代的焦粉或煤燃料所產(chǎn)生的熱量相等。當(dāng)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(shí)，采用常規(guī)的制粒方法，即將鐵礦石、生物質(zhì)燃料、石灰石、白云石、生石灰、燒結(jié)返礦、焦粉一起進(jìn)行一段制粒，然后進(jìn)行燒結(jié)。結(jié)果見(jiàn)表1，可知，采用常規(guī)制粒，果核炭替代40%焦粉降低了燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。燃料選擇性分布制粒果核炭替代40%焦粉時(shí)，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(jī)中制成粒度為5_的母核，然后與質(zhì)量比為55:10:4:3:25:3的鐵礦石、石灰石、白云石、生石灰、燒結(jié)返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機(jī)中制粒3min，然后將混合料點(diǎn)火、燒結(jié)，燒結(jié)指標(biāo)見(jiàn)表1，可知，當(dāng)果核炭取代40%焦粉條件下，通過(guò)將果核炭選擇性分布在制粒小球芯部，相比常規(guī)制粒，可提高燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)，其燒結(jié)指標(biāo)與完全采用焦粉的燒結(jié)指標(biāo)相當(dāng)。同樣，當(dāng)果核炭取代10%、60%的焦粉時(shí)，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(dāng)?shù)臒Y(jié)指標(biāo)。實(shí)施例2
常規(guī)制粒將平均粒徑為2. 41mm的木質(zhì)炭(木質(zhì)生物炭化得到)等熱量取代40%的焦粉，采用常規(guī)的制粒方法，木質(zhì)炭替代焦粉降低了燒結(jié)礦的成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)。燃料選擇性分布制粒當(dāng)木質(zhì)炭取代40%焦粉,先將木質(zhì)炭、5倍木質(zhì)炭重量的鐵礦石、以及占木質(zhì)炭和鐵礦石總重量10%的生石灰，在圓盤制粒機(jī)中制成粒度為4_的母核，然后與質(zhì)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(jié)返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機(jī)中制粒4min，然后將混合料點(diǎn)火、燒結(jié)，燒結(jié)指標(biāo)見(jiàn)表1，可知，當(dāng)木質(zhì)炭取代40%焦粉條件下,通過(guò)將木質(zhì)炭選擇性分布在制粒小球芯部,可提高燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)，其燒結(jié)指標(biāo)甚至比完全采用焦粉的燒結(jié)指標(biāo)更好。實(shí)施例3 常規(guī)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(guī)的制粒方法，秸桿炭替代焦粉降低了燒結(jié)礦的成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)。燃料選擇性分布制粒當(dāng)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(jī)中制成粒度為3_的母核，然后與質(zhì)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(jié)返礦、焦粉一起混合并在圓筒制粒機(jī)中制粒4min，然后將混合料點(diǎn)火、燒結(jié)，燒結(jié)指標(biāo)見(jiàn)表1，可知，當(dāng)秸桿炭取代20%焦粉條件下，通過(guò)將秸桿炭選擇性分布在制粒小球芯部，可提高燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)，其燒結(jié)指標(biāo)甚至比完全采用焦粉的燒結(jié)指標(biāo)更好。表I制粒方式對(duì)燒結(jié)指標(biāo)的影響
方案制粒方法I燃料類《I匕I燒結(jié)速度11率I轉(zhuǎn)-度I利用，
_—__—__色粉__—__21,94__72.66 _ 65.00 __1.48 —
實(shí)施常規(guī)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(quán)利要求
1.ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于 首先將生物質(zhì)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(jié)前混合料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(zhì)燃料的質(zhì)量比為(5 10) 1 ;所述生石灰質(zhì)量為生物質(zhì)燃料與鐵礦石總重量的3 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(zhì)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(jié)返礦20 30， 焦粉或煤2 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(jī)中進(jìn)行制粒，制粒時(shí)間為5 IOmin,制成的母核粒度為3 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)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(jī)中進(jìn)行，制粒時(shí)間為3 6min,制成的燒結(jié)前混合料粒度為4 IOmm占60%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的ー種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，其特征在于所述生物質(zhì)燃料為炭化生物質(zhì)燃料；所述炭化生物質(zhì)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(zhì)燃料的平均粒徑為2 4mm,并保證生物質(zhì)燃料的最大粒度不大于5_。
全文摘要
一種強(qiáng)化生物質(zhì)能鐵礦燒結(jié)的燃料選擇性分布制粒方法，是通過(guò)兩段制粒將生物質(zhì)燃料分布在燒結(jié)前混合料芯部，以適當(dāng)降低生物質(zhì)燃料的燃燒速度，并提高生物質(zhì)燃料的燃燒程度，從而達(dá)到強(qiáng)化生物質(zhì)能燒結(jié)的目的。兩段制粒的步驟是首先將生物質(zhì)燃料與鐵礦石、生石灰在圓盤制粒機(jī)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(jié)返礦、焦粉(或煤)一起混合并在圓筒制粒機(jī)進(jìn)行二次制粒3～6min，從而得到生物質(zhì)燃料被包裹在芯部的燒結(jié)前混合料。通過(guò)生物質(zhì)燃料選擇性分布技術(shù)，可將生物質(zhì)燃料應(yīng)用到鐵礦燒結(jié)，成功替代10～60%的焦粉而不影響燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。
文檔編號(hào)C22B1/14GK102839280SQ201210308230
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)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?jiān)? 李騫, 黃柱成, 白國(guó)華, 許斌, 朱忠平, 季志云, 余志元, 黃曉賢 申請(qǐng)人:中南大學(xué)