一种烧结用复合燃料的制造方法与流程

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1.本发明涉及烧结生产领域，特别涉及一种烧结用复合燃料的制造方法。

背景技术：

2.烧结是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混匀和制粒后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学反应，将矿粉颗粒黏结成块的过程。烧结生产排放包含大量co2、so
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、no
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的烧结废气；废气中so
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和no
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主要由燃料燃烧产生。生物质炭是由生物质树皮、树枝、果壳、锯木屑等放入热解炉加热分解留下的固体炭。生物质炭化是在不通空气的情况下加热到高温使被炭化物发生物理化学变化的过程，即原料
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干燥
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制棒
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炭化
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成品炭。生物质炭是可再生的清洁能源，储量巨大而且可以再生，其燃烧产生的co2参与大气碳循环，加之生物质燃料低s、低n的特点，可从源头降低烧结co2、so2和no
x
的产生。
3.生物质炭疏松多孔，导致燃烧反应过快，并且密度小，热值低，直接应用于烧结会导致火焰前峰与热波前峰移动速率不匹配，影响烧结矿转鼓强度、成品率和冶金性能等指标，因此生物质炭单独使用，不能满足烧结生产的需要，应当通过必要技术手段对生物质燃料进行处理，降低其反应性，使火焰前峰与热波前峰移动速率匹配，增加其固定碳含量，提高燃料热值。申请号为201110180200.6的专利通过将生物质进行炭化处理，获得烧结用生物质炭燃料，替代焦粉和无烟煤等化石能源作烧结燃料，实现铁矿烧结的清洁生产。论文“生物质与煤共燃研究”简要介绍生物质与煤共燃的意义及其应用前景，深入分析二者共燃的生物质预处理、燃烧特性、污染物排放等以及共燃方式及共燃经济性。同时对所面临的问题，如生物质体密度和能量密度低，高碱金属含量带来的低灰熔点，提出了解决办法。
4.钢铁企业排放的so2中有50％～70％来自烧结工序，通常采用半干法脱硫技术进行烧结烟气脱硫，该方法投资低且脱硫率高，但是在半干法脱硫过程中会产生大量的脱硫灰。由于脱硫灰中含有大量性质不稳定的caso3，可能造成资源浪费、环境污染并占用土地，因此如何处理脱硫灰成为当前的研究热点。随着我国对固废处理要求的日益提高，如何更好的综合处理并利用烧结烟气脱硫灰逐渐受到研究者的关注，但现有研究忽视了冶金企业本身具有的固废消纳处理功能。
5.专利cn103627893a公开了一种利用干法及半干法烟气脱硫灰进行烧结的方法，该方法将干法及半干法烟气脱硫灰按照质量百分比0.5-11.8％的比例添加到烧结混合料中，然后按照常规方法加水、混合、造球、烧结，得到成品烧结矿，并进行烧结杯试验和工业试验将脱硫灰直接作为熔剂返回烧结利用。该方法容易导致烧结矿中硫含量增加，不利于高炉冶炼，同时caso3分解也增加了烟气中so2含量，增加了后续的脱硫负担。

技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种烧结用复合燃料的制造方法，实现烟气脱硫灰的预处理循环利用，同时减少烧结烟气污染物排放，降低烧结燃料成本。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
8.一种烧结用复合燃料的制造方法，包括如下步骤：
9.(1)向生物质中配加脱硫灰并充分混匀制得生物质改质原料，其中生物质质量分数为85％～95％，脱硫灰的质量分数为5％～15％；
10.(2)对生物质改质原料进行炭化，炭化分为两个阶段，第一阶段炭化条件为：在氮气环境下，将生物质改质原料以5～10℃/min的升温速率由室温升温至650℃～720℃；进行第一阶段保温，保温时间为15～25min；第二阶段炭化条件为：在氮气环境下，继续将成型生物质以15～20℃/min的升温速率升温至740℃～810℃；进行第二阶段保温，保温时间为25～35min；随后自然冷却至室温，经破碎得到改性生物质炭粉；
11.(3)将焦粉细磨至小于100目的大于60％；向细磨焦粉配加助燃剂并充分混匀制成改性焦粉，其中焦粉的质量分数为94％～96％，助燃剂的质量分数为4％～6％；助燃剂以饱和水溶液的方式喷洒入细磨焦粉；
12.(4)向改性生物质炭粉颗粒喷洒生石灰乳化液，以改性生物质炭粉为制粒核心，生石灰乳化液为粘结剂，改性焦粉为粘附粉造球，制成烧结用复合燃料，其中改性生物质炭粉质量分数为35％～45％，生石灰的质量分数为3％～8％，改性焦粉的质量分数为50％～62％。
13.步骤(1)所述生物质为木屑、作物秸秆、甘蔗渣或果壳中的任意一种或多种；所述脱硫灰为烧结烟气干法脱硫或半干法脱硫所产生的固体废弃物。
14.步骤(1)所述生物质改质原料粒度为3mm～5mm，其中脱硫灰覆盖在生物质表面。
15.步骤(2)所述改性生物质碳粉，其粒度为1mm～3mm。
16.步骤(3)所述助燃剂为高锰酸钙、氯酸钙、高锰酸钾和氯酸钾的一种或两种的混合。
17.步骤(4)所述烧结用复合燃料，其粒度为4mm～8mm。
18.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明在生物质中配加脱硫灰然后干馏，并设计独特的二阶段炭化工艺参数，一方面对生物质炭粉进行改性，提高生物质的固定碳含量，降低生物质炭粉的反应活性；另一方面有效去除脱硫灰中的硫元素，制得用来改性生物质炭粉的活性生石灰，实现脱硫灰的循环利用。
20.2、本发明生物质配加脱硫灰干馏，焦粉配加活性剂，可以降低生物质碳粉的反应活性，提高焦粉的反应活性，有助于缩小复合燃料中生物质炭粉和焦粉燃烧特性的差异，提高复合燃料用于烧结生产时燃烧前沿和传热前沿的匹配性。
21.3、本发明以改性生物质炭粉为核心，生石灰乳化液为粘结剂，配加活性剂的焦粉为粘附粉造球制备烧结用复合燃料，生物质碳粉内部和周围的生石灰可以吸收固结硫氮化物，降低复合燃料烧结所产生污染气体的排放量；活性剂促进焦粉充分燃烧，可以提高复合燃料的发热量，减少烧结烟气污染物排放，降低烧结固体燃耗。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本发明进一步说明：
23.以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进
行描述，并不对本发明的范围进行限制。
24.实施例1
25.一种烧结用复合燃料的制造方法，向生物质中配加脱硫灰并充分混匀制得生物质改质原料，其中生物质质量分数为86％，脱硫灰的质量分数为14％；生物质为木屑、作物秸秆与甘蔗渣的组合；脱硫灰为烧结烟气干法脱硫或半干法脱硫所产生的固体废弃物；生物质改质原料的粒度为3mm～5mm；生物质改质原料中脱硫灰均匀覆盖在生物质表面。
26.对生物质改质原料进行炭化，炭化分为两个阶段，第一阶段炭化条件为：在氮气环境下，将生物质改质原料以6℃/min的升温速率由室温升温至670℃；进行第一阶段保温，保温时间为18min。第二阶段炭化条件为：在氮气环境下，继续将成型生物质以17℃/min的升温速率升温至750℃；进行第二阶段保温，保温时间为27min；随后自然冷却至室温，经破碎得到粒度为1mm～3mm的改性生物质炭粉。
27.将焦粉细磨至小于100目的大于60％；向细磨焦粉配加助燃剂并充分混匀制成改性焦粉，其中焦粉的质量分数为94％，助燃剂的质量分数为6％；助燃剂以饱和水溶液的方式喷洒入细磨焦粉，助燃剂为高锰酸钾和氯酸钾的混合。
28.向改性生物质炭粉颗粒喷洒生石灰乳化液，以改性生物质炭粉为制粒核心，生石灰乳化液为粘结剂，改性焦粉为粘附粉造球，制成粒度为4mm～8mm的烧结用复合燃料，其中改性生物质碳粉质量分数为38％，生石灰的质量分数为5％，改性焦粉的质量分数为57％。
29.复合燃料应用于烧结生产后，烧结用焦粉消耗降低25％～30％；烧结矿转鼓强度由79.4％提高到85.6％，提高6.2个百分点；烧结烟气硫氮污染物排放降低20％～25％；脱硫灰循环利用比例达到15％～20％。
30.实施例2
31.一种烧结用复合燃料的制造方法，向生物质中配加脱硫灰并充分混匀制得生物质改质原料，其中生物质质量分数为92％，脱硫灰的质量分数为8％；生物质为木屑、作物秸秆、果壳的组合；脱硫灰为烧结烟气干法脱硫或半干法脱硫所产生的固体废弃物；生物质改质原料的粒度为3～5mm；生物质改质原料中脱硫灰均匀覆盖生物质表面。
32.对生物质改质原料进行炭化，炭化分为两个阶段，第一阶段炭化条件为：在氮气环境下，将生物质改质原料以10℃/min的升温速率由室温升温至700℃；进行第一阶段保温，保温时间为24min。第二阶段炭化条件为：在氮气环境下，继续将成型生物质以20℃/min的升温速率升温至780℃；进行第二阶段保温，保温时间为32min；随后自然冷却至室温，经破碎得到粒度为1mm～3mm的改性生物质炭粉。
33.将焦粉细磨至小于100目的大于70％；向细磨焦粉配加助燃剂并充分混匀制成改性焦粉，其中焦粉的质量分数为96％，助燃剂的质量分数为4％；助燃剂以饱和水溶液的方式喷洒入细磨焦粉，助燃剂为高锰酸钙。
34.向改性生物质炭粉颗粒喷洒生石灰乳化液，以改性生物质炭粉为制粒核心，生石灰乳化液为粘结剂，改性焦粉为粘附粉造球，制成粒度为4mm～8mm的烧结用复合燃料，其中改性生物质碳粉质量分数为42％，生石灰的质量分数为7％，改性焦粉的质量分数为51％。
35.复合燃料应用于烧结生产后，烧结用焦粉消耗降低30％～35％；烧结矿转鼓强度由80.2％提高到86.1％，提高5.9个百分点；烧结烟气硫氮污染物排放降低22％～28％；脱硫灰循环利用比例达到12％～18％。

技术特征：

1.一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向生物质中配加脱硫灰并充分混匀制得生物质改质原料，其中生物质质量分数为85％～95％，脱硫灰的质量分数为5％～15％；(2)对生物质改质原料进行炭化，炭化分为两个阶段，第一阶段炭化条件为：在氮气环境下，将生物质改质原料以5～10℃/min的升温速率由室温升温至650℃～720℃；进行第一阶段保温，保温时间为15～25min；第二阶段炭化条件为：在氮气环境下，继续将成型生物质以15～20℃/min的升温速率升温至740～810℃；进行第二阶段保温，保温时间为25～35min；随后自然冷却至室温，经破碎得到改性生物质炭粉；(3)将焦粉细磨至小于100目的大于60％；向细磨焦粉配加助燃剂并充分混匀制成改性焦粉，其中焦粉的质量分数为94％～96％，助燃剂的质量分数为4％～6％；助燃剂以饱和水溶液的方式喷洒入细磨焦粉；(4)向改性生物质炭粉颗粒喷洒生石灰乳化液，以改性生物质炭粉为制粒核心，生石灰乳化液为粘结剂，改性焦粉为粘附粉造球，制成烧结用复合燃料，其中改性生物质炭粉质量分数为35％～45％，生石灰的质量分数为3％～8％，改性焦粉的质量分数为50％～62％。2.根据权利要求1所述的一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质为木屑、作物秸秆、甘蔗渣或果壳中的任意一种或多种；所述脱硫灰为烧结烟气干法脱硫或半干法脱硫所产生的固体废弃物。3.根据权利要求1所述的一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，步骤(1)所述生物质改质原料粒度为3mm～5mm，其中脱硫灰覆盖在生物质表面。4.根据权利要求1所述的一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，步骤(2)所述改性生物质碳粉，其粒度为1mm～3mm。5.根据权利要求1所述的一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，步骤(3)所述助燃剂为高锰酸钙、氯酸钙、高锰酸钾和氯酸钾的一种或两种的混合。6.根据权利要求1所述的一种烧结用复合燃料的制造方法，其特征在于，步骤(4)所述烧结用复合燃料，其粒度为4mm～8mm。

技术总结

本发明涉及一种烧结用复合燃料的制造方法，(1)向生物质中配加脱硫灰并充分混匀制得生物质改质原料；(2)对生物质改质原料进行炭化，炭化分为两个阶段，第一阶段炭化条件为：在氮气环境下，将生物质改质原料由室温升温至650℃～720℃；进行第一阶段保温；第二阶段炭化条件为：在氮气环境下，继续将成型生物质升温至740℃～810℃；进行第二阶段保温，随后自然冷却至室温，经破碎得到改性生物质炭粉；(3)向细磨焦粉配加助燃剂并充分混匀制成改性焦粉；(4)向改性生物质炭粉颗粒喷洒生石灰乳化液，以改性生物质炭粉为制粒核心，生石灰乳化液为粘结剂，改性焦粉为粘附粉造球，制成烧结用复合燃料。提高复合燃料的发热量，降低烧结固体燃耗。固体燃耗。