[发明专利]生物质水热炭化处理制备炼焦原料的方法及其在炼焦生产中的应用

说明书

本发明提供了一种生物质水热炭化处理制备炼焦原料的方法及其在炼焦生产中的应用。首先对破碎的生物质进行水热炭化处理，通过控制水热炭化温度和时间，得到灰分和碱金属含量低、固定碳含量高、水分含量适中的高品质生物质水热炭，使其性能满足焦化生产的质量要求。然后将其与基础煤混合，并添加适量的水混合均匀，得到炼焦原料；调控炼焦原料中的水分含量为6～12％，进行炼焦生产。本发明在确保生产焦炭的机械强度及反应性能够满足高炉炼铁需要的前提下，也达到了生物质的资源化利用和降低炼焦成本、节约焦煤资源、减少CO₂和污染物排放的目标，具有良好的环境和经济效益。

技术领域

本发明属于可再生能源利用和炼焦技术领域，尤其涉及一种生物质水热 炭化处理制备炼焦原料的方法及其在炼焦生产中的应用。

背景技术

中国是世界上钢铁生产量和消费量最大的国家，2018年粗钢产量超过了 9亿吨，占世界粗钢产量的50％以上。因此，降低高炉炼铁焦炭消耗、拓展炼 焦煤资源成为焦化和炼铁工作者关注的重点。作为传统的农业大国，我国生 物资源丰富，仅农业秸秆类生物质资源每年的产量就超过7亿吨，约合3.5亿 吨标准煤。与传统的煤炭等化石燃料相比，生物质是一种容量大、分布广、 可再生的清洁能源，作为CO₂零排放的物质，在工业利用过程中不会向大气 中释放额外温室气体。因此，如果将生物质资源应用到焦化生产当中，在减 少高炉炼铁对煤炭资源消耗的同时，也能够提高生物质资源的利用效率，减 少露天燃烧对环境及社会的影响。

目前已有将生物质应用于炼焦生产工艺的相关报道。公开号为 CN105733624B的专利公开了一种包括生物质和低阶煤的型煤的焦化工艺，通 过将含有生物质的低阶煤型煤原料进行焦化处理，获得了粗煤气、焦油和粗 苯的混合物及副产品焦炭。该方法提高了秸秆、农林废弃物等生物质能源的 利用度，解决了现有捣固焦炉利用度低、焦化行业产能过程的问题。

公开号为CN108795463A的专利公开了一种采用木质生物质作为部分炼 焦原料进行炼焦的方法，通过将秸秆进行机械破碎、压块后低温炭化，获得 生物质热解炭，将生物质热解炭与基础煤混合后作为炼焦原料进行焦化生产。 该方法为木质生物质的高价值利用提供了一条新途径，将其应用于炼焦和炼 铁生产过程，可以减少CO₂的排放，同时缓解炼焦煤资源短缺带来的压力。 公开号为CN106520246A的专利公开了一种生物质成型燃料应用于配煤炼焦 的方法，该方法将生物质热解炭化后获得的生物炭与煤沥青混合，然后压缩成型，将得到的生物质成型燃料应用于配煤炼焦。该方法可以降低炼焦生产 成本，节省大量优质煤炭资源，减少CO₂和污染物的排放。题目为“生物质 混煤炼焦的实验研究”的武汉科技大学硕士论文，采用小焦炉实验分析了向 炼焦煤中添加生物质对焦炭质量的影响，结果表明随着生物质添加量的增加， 焦炭的反应性和反应后强度先改善而后快速劣化，合适的生物质添加量为 3％。

上述现有技术通过将生物质或生物质热解炭与炼焦煤混合后进行焦化生 产，能够一定程度节省大量优质煤炭资源，减少CO₂和污染物的排放。但由 于生物质中含有较高的碱金属氧化物(K₂O和Na₂O)，导致制备的焦炭具有 反应性高、反应后强度低等问题，严重影响了其在高炉冶炼生产中的应用。 公开号为CN110358599A的专利公开了一种基于水热反应的农林废弃物脱碱 炭化方法。该方法提出了利用水热炭化法对农林废弃物进行处理，通过控制 水热反应的原料和反应条件，使利用价值较低的低发热值、高碱金属含量的 农林废弃物转化为高发热值、低碱金属含量的高品质生物质水热炭，提升了 农林废弃物的利用价值，具有积极的经济和生态意义。

有鉴于此，本发明将水热炭化处理制备的生物质水热炭与基础煤混合制 成炼焦原料，并对制备的生物质水热炭以及水热炭与基础煤组成的炼焦原料 的技术指标进行合理调控，然后进行炼焦生产，能够制备出性能良好的焦炭 产品。

发明内容