專利名稱：生物質燃料的鈍化方法及鈍化產物在鐵礦燒結中的應用的制作方法
技術領域：
本發明公開了生物質燃料的鈍化方法及鈍化產物在鐵礦燒結中的應用，屬于鋼鐵冶金的燒結燃料技術領域。
背景技術：
燒結礦是高爐煉鐵的主要含鐵爐料，在我國高爐爐料結構中，燒結礦一般占75%以上。但鐵礦燒結是典型的高能耗、高污染行業，其エ序能耗在鋼鐵企業中居第二位，一般為企業總能耗的9%-12%。且燒結過程排放含有大量溫室氣體CO2以及污染性氣體S0X、NOx的煙氣，是鋼鐵エ業的主要大氣污染源。因此，節能減排是當前鐵礦燒結領域的重點研究課題。
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我國鐵礦燒結主要采用焦粉、無煙煤等化石能源。研究表明，化石燃料燃燒是燒結過程C0x、S0x、N0x產生的主要來源，燒結過程80%的C02、幾乎100%的C0、2(T40%的S0X、5(Γ80%的NOx來自燃料的燃燒。因此，采用可再生清潔能源替代化石能源作燒結燃料對節能減排意義重大。生物質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能，由于生物質燃料主要含有C、H、0，而N、S含量低，且燃燒生產的CO2參與大氣碳循環，因此生物質燃料應用于鐵礦燒結可以有效降低C0X、S0x、N0x的排放量。與常規的燒結燃料無煙煤、焦粉等相比，生物質燃料具有孔隙率高、比表面積大的特點，使得其燃燒性、反應性遠比焦粉好。當生物質燃料替代焦粉吋，由于生物質燃燒性好使得燒結燃燒前沿速度加快，使得與傳熱前沿速度不匹配；同時由于生物質反應性好，其與CO2快速氣化而容易生成CO，使得燃料的燃燒程度降低；生物質燃料快速燃燒及燃燒程度降低造成燒結料層溫度降低、高溫時間縮短而不利于成礦，降低了燒結礦成品率、轉鼓強度。由于氣孔率高、比表面積大是生物質燃料容易燃燒和氣化的主要原因，因此有必要通過降低有效的反應表面積或封閉氣孔以降低生物質燃料的反應活性，從而降低其燃燒速度和氣化速度。降低燃料反應活性主要采用鈍化處理的方法。當前，為降低高爐用焦炭的反應性，申請號為200510017909. 9的專利給出了ー種高爐煉鐵用焦炭的鈍化劑及其使用方法，是將硼酸、硼砂、ニ氧化硅配制成改性劑溶液噴灑在焦炭表面起鈍化作用；申請號為200710195027. O的專利給出一種焦炭鈍化劑及制備方法，是采用硼酸、硼砂、高鎂粉、硅鋁粉、硅鈣粉在焦炭表面形成一層均勻的保護膜；申請號為200910169129. 4的專利也給出了一種焦炭鈍化劑的配方，主要采用葡萄糖、氯化鈣、硼酐、鈣鈦粉、ニ氧化硅、無水硼砂、硼酸鈣、偏硼酸鋇等。但對于燒結用的生物質燃料的鈍化方法當前還未有報道。由于生物質燃料和焦炭的用途不同，以及兩者的結構不同，其鈍化的要求和方法也會有很大的差異，體現在(I)鈍化燒結用生物質燃料，在鈍化燃料的同吋，鈍化劑不能給燒結礦帶來有害雜質，也不能對燒結指標產生負面影響。(2)與焦炭相比，生物質燃料孔隙較多，且以微孔為主，孔洞分布范圍比較寬，且比表面積顯著更大，這使得生物質燃料鈍化的難度更大。本文針對燒結用生物質燃料孔隙率高、比表面大、微孔發達的特點，為降低其反應活性，縮小生物質燃料與常規燃料焦粉、無煙煤燃燒性、反應性的差異，開發一種高效的、且不給燒結帶來負面影響的鈍化方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種エ藝方法簡單、操作方便、可有效降低生物質燃料燃燒性和反應性的鈍化方法。使鈍化后的生物質燃料可應用于鐵礦燒結替代部分焦粉、無煙煤等，在保證燒結指標不受影響的條件下降低燒結過程污染物排放。本發明的另一目的是提供一種鈍化后的生物質燃料在鐵礦燒結中的應用方法。本發明ー種鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化方法，是采用下述方案實現的
按生物質燃料重量的5 10%取濃度為1(Γ20%的硼酸溶液，均勻噴灑到生物質燃料中，攪拌均勻；然后按生物質燃料重量的4 8%取濃度為5 15%的硅溶膠溶液均勻噴灑到生物質燃料中，并攪拌均勻；最后，按生物質燃料重量的廣3%取粒度小于20 μ m的石英微粉加入到生物質燃料，攪拌均勻，即實現鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化。本發明ー種鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化方法，所述生物質燃料為炭化生物質燃料；所述炭化生物質燃料選自玉米秸桿、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。所述混合物中的組分可以以任意比例混合。本發明鈍化后生物質燃料在鐵礦燒結中的應用，是在鐵礦燒結中，將鈍化后的生物質燃料按等熱量替換原則取代10飛0%的焦粉或煤，等熱量替換原則即生物質燃料燃燒提供的熱量與其替代的焦粉或煤燃料所產生的熱量相等。本發明的有益效果本發明針對生物質燃料比表面積大、微孔豐富、孔隙率高的特點，將表面改性和物理阻隔有機結合，降低了反應氣體與生物質燃料的有效接觸面積；同時減少了生物質燃料的微孔和開氣孔，使得進入到生物質燃料內部的反應氣體減少；從而降低生物質燃料的燃燒性和反應性。(I)采用硼酸鈍化劑對生物質燃料進行表面改性，硼酸溶液浸潤到生物質表面，硼酸在燒結過程中脫水生成均勻的B2O3薄膜覆蓋在氣孔的表面，減少反應氣體與生物質燃料反應，同時硼取代點陣中的與其原子半徑相近的碳原子形成固溶體，促進生物質燃料的石墨化，改變了生物質的表面性質，可抑制生物質燃料燃燒、氣化反應的進行。(2)采用硅溶膠鈍化生物質燃料，在燒結過程中，硅溶膠脫水析出的膠體SiO2粒子，可吸附在生物質燃料的微孔中，起到減少燃料微孔的作用，從而大幅降低反應表面積。(3)采用石英微粉鈍化生物質燃料起物理阻隔作用，石英微粉吸附在表面潤濕的生物質燃料孔洞中，起到減少生物質燃料開氣孔的作用。本發明通過硼酸降低生物質燃料有效反應面積、硅溶膠減少微孔、石英微粉減少開氣孔的協同作用，使得起到多重鈍化的效果，使生物質燃料燃燒性和反應性降低，從而可應用到鐵礦燒結取代部分焦粉、煤而不影響燒結礦產量、質量指標，適合于鐵礦燒結的要求，且所采用的鈍化劑不會給燒結礦帶來有害雜質，同時對環境友好，操作簡便而易于實施。
具體實施例方式下面實例是對本發明的進ー步說明，而不是限制發明的范圍。本發明實例中，添加鈍化生物質燃料燒結過程的燒結速度、成品率、轉鼓強度、利用系數的檢測方法是燒結速度表示燒結混合料的垂直燒結快慢的程度，為料層高度與燒結時間的比值；成品率表示燒結礦經過落下、篩分后+5mm燒結礦所占的重量百分數，用來衡量燒結礦的成品合格率，采用JIS8711-77標準進行檢測； 轉鼓強度指數是評價燒結礦抗沖擊和耐磨性能的ー項重要指標，采用GB8290-87進行檢測。利用系數是反映燒結機生產率的指標，是指燒結機單位面積單位時間內生產出的成品燒結礦重量。實施例I :在炭化玉米秸桿生物質燃料中依次加入占生物質燃料質量為10%、質量濃度為10%的硼酸，占生物質燃料質量為6%、質量濃度為10%的硅溶膠，平均粒徑為15. 2 μ m、占生物質燃料質量為I. 5%的石英微粉，攪拌均勻，將鈍化后的生物質燃料應用于鐵礦燒結，當分別取代10%、40%、60%的焦粉時，其燒結礦成品率、轉鼓強度、利用系數與完全采用焦粉的燒結指標相當(見表I)。實施例2:在炭化甘蔗渣生物質燃料中依次加入占生物質燃料質量為8%、質量濃度為12%的硼酸，占生物質燃料質量為8%、質量濃度為5%的硅溶膠，平均粒徑為13. 8 μ m、占生物質燃料質量為I. 0%的石英微粉，攪拌均勻，將鈍化后的生物質燃料應用于鐵礦燒結，當取代40%的焦粉時，其燒結礦成品率、轉鼓強度、利用系數與完全采用焦粉的燒結指標相當(見表I)。實施例3 在炭化水稻秸桿與炭化高粱秸桿的混合物生物質燃料中依次加入占生物質燃料質量為5%、質量濃度為20%的硼酸，占生物質燃料質量為4%、質量濃度為15%的硅溶膠，平均粒徑為17. 5 μ m、占生物質燃料質量為3. 0%的石英微粉，攪拌均勻，將鈍化后的生物質燃料應用于鐵礦燒結，當取代40%的焦粉時，其燒結礦成品率、轉鼓強度、利用系數與完全采用焦粉的燒結指標相當(見表I)。由表I可知，當生物質燃料未鈍化吋，由于生物質燃料的燃燒性、反應性好，其取代焦粉使得燒結速度大幅提高，而成品率、轉鼓強度、利用系數等產量、質量指標都下降。而采用本發明的鈍化方法處理生物質燃料，可適當降低生物質燃料的燃燒速度，因而使得燒結速度相比未鈍化的生物質燃料有所降低，而燒結礦成品率、轉鼓強度、利用系數提高，表明燒結礦產量、質量指標得到改善，其取代1(Γ60%的焦粉可獲得與完全采用焦粉相當的燒結指標。表I
權利要求
1.一種鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化方法，其特征在干 按生物質燃料重量的5 10%取濃度為1(Γ20%的硼酸溶液，均勻噴灑到生物質燃料中，攪拌均勻；然后按生物質燃料重量的4 8%取濃度為5 15%的硅溶膠溶液均勻噴灑到生物質燃料中，并攪拌均勻；最后，按生物質燃料重量的廣3%取粒度小于20 μ m的石英微粉加入到生物質燃料，攪拌均勻，實現鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化。
2.根據權利要求I所述的ー種鐵礦燒結用生物質燃料的鈍化方法，其特征在于所述生物質燃料為炭化生物質燃料；所述炭化生物質燃料選自玉米秸桿、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。
3.鈍化后生物質燃料在鐵礦燒結中的應用，是在鐵礦燒結中，將鈍化后的生物質燃料按等熱量替換原則取代10飛0%的焦粉或煤，等熱量替換原則即生物質燃料燃燒提供的熱量與其替代的焦粉或煤燃料所產生的熱量相等。
全文摘要
本發明涉及生物質燃料鈍化方法及鈍化產物在鐵礦燒結中的應用，是將表面改性和物理阻隔有機結合，目的是降低生物質燃料的有效反應表面積、減少其微孔和開氣孔，從而降低反應活性，縮小其與化石燃料在燃燒性、反應性方面的差異。鈍化的方法是將濃度為10~20%的硼酸溶液按生物質燃料重量比的5~10%、濃度為5~15%的硅溶膠溶液按生物質燃料重量比的4~8%、粒度小于20μm的石英微粉按生物質燃料重量比的1~3%依次均勻加入到生物質燃料中，加入的同時充分攪拌均勻即可。鈍化后得到的生物質燃料應用到鐵礦燒結可取代10~60%的化石燃料而不影響燒結指標。
文檔編號C22B1/16GK102839033SQ201210308218
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者甘敏, 范曉慧, 陳許玲, 姜濤, 李光輝, 郭宇峰, 楊永斌, 袁禮順, 張元波, 李騫, 黃柱成, 白國華, 許斌, 朱忠平, 季志云, 余志元, 黃曉賢 申請人:中南大學