[发明专利]高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法

说明书

本发明提供了一种高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法。该方法根据高炉对固体喷吹燃料的要求，以生物质和矿物质为原料，降低生物质的粒度大小和水分含量，并进行加氢脱氧提质，生物质和矿物质中的矿物离子在加氢脱氧提质过程中发生键合，得到高密度生物质富氢微粉直接用于高炉喷吹，其中加氢脱氧提质过程在非液相水环境中进行。如此操作，可以一定程度上弥补生物质体积密度低带来的体积发热值低的问题，能够百分百直接用于高炉喷吹，无需复配其他固体燃料，显著降低能耗，缩减制备时间，降低二氧化碳释放量，实现生物质废弃物的高价值利用。而且原位固相提质，能够简化工序、降低能耗和制备时间，且水分含量控制简单。

技术领域

本发明涉及高炉喷吹燃料技术领域，尤其涉及一种高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法。

背景技术

生物质是替代煤炭、天然气等化石能源的最具潜力的可再生清洁资源。在“碳达峰”和“碳中和”战略背景下，对于能耗和碳排放大户的钢铁企业，生物质可转化为富氢燃料有效替代煤粉进行高炉喷吹，优化喷吹能源结构，提高可再生能源比例。同时，生物质资源由于可磨性差、体积密度小、能量密度低、水分含量高等特点，使得存储和运输成本较高，工业加工难度较大，燃烧不够稳定，燃烧率波动大，限制了其在冶金工业中的应用，因此通常需要对生物质资源进行转化处理。

目前将生物质转化为燃料的途径主要包括沼气技术、气化技术、液化技术和炭化技术。例如专利CN110218826A公开了一种生物质水热炭进行高炉喷吹的方法，将生物质水热炭化处理，得到生物质水热炭制粉，将其用于高炉喷吹，提升生物质资源的综合利用效率，降低炼铁生产CO₂排放量。但是水热炭工艺以水为介质，要达到符合高炉喷吹要求的水分含量需要较大能耗除水，而且水热炭化时间较长，能耗高，且水热炭化废液难以降解和处理。专利CN112280577A公开了一种高炉喷吹生物质焦的制备及加工方法，对生物质进行高温干馏若干小时，得到生物质焦，用于高炉喷吹。均存在能耗高、制备时间长等问题，而且，现有技术制备的生物质类燃料均需与煤粉等高固定碳类燃料混合喷吹，才能满足高炉喷吹燃料的要求，无法将生物质类燃料百分百用于高炉喷吹。因此，亟需解决生物质的限制性问题，将生物质能高效应用于高炉喷吹，减少化石能源的消耗和碳排放。

有鉴于此，有必要设计一种改进的高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法。该方法根据高炉对固体喷吹燃料的要求，以生物质和矿物质为原料，通过加氢脱氧提质，并促使生物质和矿物质中的矿物离子发生键合，得到高密度生物质富氢微粉直接用于高炉喷吹，可以一定程度上弥补生物质体积密度低带来的体积发热值低的问题，而且原位固相提质，能够简化工序、降低能耗和制备时间，且水分含量控制简单。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种高炉喷吹用高密度生物质富氢微粉的制备方法，包括：根据高炉对固体喷吹燃料的要求，以生物质和矿物质为原料，降低生物质的粒度大小和水分含量，并进行加氢脱氧提质，所述生物质和所述矿物质中的矿物离子在所述加氢脱氧提质过程中发生键合，得到高密度生物质富氢微粉直接用于高炉喷吹，所述加氢脱氧提质过程在非液相水环境中进行。

作为本发明的进一步改进，所述生物质和矿物质的质量比为(1-20):1；所述生物质和矿物质的粒度均在2cm以下。

作为本发明的进一步改进，所述矿物质的粒度在0.2mm以下，以促使所述矿物质向所述生物质内的渗透，进而提高所述生物质和所述矿物质中的矿物离子的键合度。

作为本发明的进一步改进，在进行所述加氢脱氧提质前，将所述生物质和矿物质进行预混合，促使所述生物质对所述矿物质的吸附和包覆。

作为本发明的进一步改进，所述矿物质包括铁矿粉、脱硫灰、冶金废渣中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述加氢脱氧提质通过气相变压闪蒸实现。