高炉炼铁用生物质含碳球团及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115354150A(43)申请公布日2022.11.18(21)申请号202210905569.7(22)申请日2022.07.29(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人王广伟宁晓钧王川徐坤李仁国(74)专利代理机构武汉卓越志诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42266专利代理师何京晶(51)Int.Cl.C22B1/245(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图1页(54)发明名称高炉炼铁用生物质含碳球团及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高炉炼铁用生物质含碳球团及其制备方法，通过将生物质破碎后进行水热炭化，制备了低碱金属含量、高热溶萃取率的生物质水热炭；再将生物质水热炭中的一部分进行热解炭化处理，制成低挥发分的生物质炭，并将生物质水热炭中的另一部分进行热溶萃取，制成生物质高温粘结剂；将生物质炭、生物质高温粘结剂、铁矿粉和溶剂破碎并混匀后进行热压成型，得到生物质含碳球团。通过上述方式，本发明能够将高挥发分、高水分、高有害元素含量的生物质制备为高固定碳含量、高粘结性、低有害元素含量的生物质基还原剂和粘结剂，并通过热压成型方法制备出可以作为高炉冶炼炉料使用的高品质生物质含碳球团，有效降低炼铁生产过程的碳排放量。CN115354150ACN115354150A权利要求书1/1页1.一种高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将生物质原料除杂破碎后，采用水热炭化技术制备碱金属含量低于0.3％，热溶萃取率高于15％的生物质水热炭；S2、对步骤S1制备的所述生物质水热炭中的一部分进行热解炭化处理，制成挥发分含量低于15％的生物质炭；对所述生物质水热炭中的另一部分进行溶剂热溶萃取，制成生物质高温粘结剂；S3、将铁矿粉、熔剂以及步骤S2制备的所述生物质炭和所述生物质高温粘结剂分别破碎后均匀混合，得到混合物；S4、将步骤S3得到的所述混合物进行热压成型，得到生物质含碳球团。2.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述水热炭化技术的水热炭化温度为200～260℃，水热炭化时间为60～180min，所述生物质原料和水的固液比为1:3～1:5；制备的所述生物质水热炭的灰分低于7.5％，挥发分低于65.8％，硫含量低于0.2％。3.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述热解炭化的温度为500～900℃，热解炭化时间为60～240min；制备的所述生物质炭的灰分含量低于10.6％。4.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述热溶萃取的温度为280～420℃，所述热溶萃取过程中所述生物质水热炭与所述溶剂的固液比为1:5～1:80，所述热溶萃取的时间为30～120min，所述溶剂为有机溶剂；优选的，所述溶剂为N‑甲基吡咯烷酮；制备的所述生物质高温粘结剂的灰分小于3.5％，挥发分含量小于55.6％，粘结性指数大于81.3％。5.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述破碎后，所述生物质炭、生物质高温粘结剂、铁矿粉、熔剂中粒度小于0.074mm的颗粒的质量分数分别大于60％、30％、70％、80％；所述混合物中所述生物质炭、生物质高温粘结剂、铁矿粉、熔剂的质量比为20～30:5～10:70～75:3～5；优选的，所述质量比为25:8:73:4。6.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述热压成型过程的温度为350～550℃，压力大于15MPa，热压时间大于1min。7.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述铁矿粉为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、钒钛磁铁矿、海砂矿、白云鄂博铁矿中的一种或几种混合，所述熔剂为生石灰、熟石灰、白云石、蛇纹石、镁橄榄石中的一种或几种混合。8.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：所述生物质原料为农业废弃物、林业废弃物、城市有机垃圾中的一种或几种混合。9.一种高炉炼铁用生物质含碳球团，其特征在于：所述生物质含碳球团采用权利要求1～8中任一权利要求所述的制备方法制备得到，能够代替烧结矿或球团矿应用于高炉冶炼。10.根据权利要求9所述的高炉炼铁用生物质含碳球团，其特征在于：所述生物质含碳球团的冷态强度大于1000N/个，高温还原强度大于500N/个，还原性大于75％，还原膨胀指数小于10％，低温还原粉化指数大于92％。2CN115354150A说明书1/10页高炉炼铁用生物质含碳球团及其制备方法