[发明专利]一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用，该生物质燃料是根据铁矿烧结燃料的要求，首先对生物质进行成型和炭化，然后利用尿素溶液和CaO粉末对生物质燃料进行填充包裹处理，解决生物质疏松多孔、比表面积大、固定碳含量低、反应过快等缺陷，制备的生物质燃料性能指标接近焦粉，可替代部分焦粉进行烧结生产，同时能够有效抑制铁矿烧结生产过程中污染物的排放量。

技术领域

本发明属于钢铁冶金烧结燃料技术领域，具体来说涉及一种铁矿烧结用生物质燃料及其制备方法和应用。

背景技术

2016年，全国338个城市大气PM_2.5年均浓度为47μg/m3，比《环境空气质量标准GB3095-2012》限值高34％，是世界卫生组织指导值得4.7倍，严重劣化生存环境，危害生命健康，引起全社会高度关注和忧虑。PM_2.5是雾霾天气的“元凶”，包括烟尘等一次颗粒物和SO₂、NO_x等气态前体物转化而成的二次颗粒物，治理难度大。我国钢铁工业流程结构以高炉-转炉流程为主，2016年我国钢铁产量8.0837亿吨，1吨钢产生2.5吨CO₂，1.6kg的SO₂，0.32kg粉尘，0.81kg的工业粉尘。钢铁行业排放的废气污染物中约有40％以上的粉尘，70％以上的SO₂和50％以上的NO_x来自烧结机。烧结过程中产生的90％以上的NO_x源于燃料中的有机含氮化合物。烧结烟气中SO₂的来源主要是铁矿石中的FeS₂或FeS、燃料中的S与氧反应产生，一般认为S生成SO₂的比率可以达到85％～95％。烧结烟气中的CO_x源于烧结燃料的燃烧。因此，以保护环境和资源综合利用为出发点，研制取代传统燃料的新型环保型烧结燃料，实现控制烧结污染源头是控制铁矿烧结过程污染物排放的最直接、有效的手段。

生物质能是可再生的清洁能源，其来源广泛，储量巨大而且可以再生。面临矿产资源日益匮乏的现状，谋求以循环经济、生态经济为指导，坚持可持续发展战略已经成为世界共识，立足保护人类自然资源和生态环境的高度，充分有效地利用丰富的、可再生的生物质资源十分必要。应用生物质能替代煤炭类化石燃料进行烧结，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，因而可从源头降低烧结CO₂、SO₂、NO_x的产生。但是由于生物质燃料疏松多孔导致燃烧反应过快，并且密度小，热值低，直接应用于铁矿烧结会导致火焰前峰与热波前峰移动速率不匹配，烧结料层温度低，最终影响烧结矿转鼓强度、成品率等性能指标。应当通过必要的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。目前，申请号为201110180200.6的专利通过将生物质进行炭化处理，获得烧结用的生物质炭燃料，替代焦粉、无烟煤等化石能源作烧结燃料，实现铁矿烧结的清洁生产；申请号201110180196.3生物质成型燃料的制备是在添加硅溶胶、消石灰的条件下热压成型，获得固体成型燃料。但是，对于抑制烧结污染物的生物质燃料的整个制备方法，特别是利用尿素溶液和CaO粉末对生物质燃料填充包裹技术，实现对铁矿烧结产生的SO₂和NO_x等污染物的减排鲜有报道。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种适用于铁矿烧结的生物质燃料及其制备方法和应用，根据铁矿烧结燃料的要求，首先对生物质进行成型和炭化，然后利用尿素溶液和CaO粉末对生物质燃料进行填充包裹处理，解决生物质疏松多孔、比表面积大、固定碳含量低、反应过快等缺陷，同时能够有效抑制铁矿烧结生产过程中污染物的排放量。

本发明的第一个目的是提供一种铁矿烧结用生物质燃料的制备方法，包括如下步骤：

S1：对生物质进行常温成型，得到成型生物质；