[发明专利]基于生物质喷吹的电弧炉炼钢方法

说明书

本申请提供一种基于生物质喷吹的电弧炉炼钢方法，涉及冶金领域。基于生物质喷吹的电弧炉炼钢的方法，包括：渗碳助熔阶段、高效脱磷阶段和深度脱氮阶段；渗碳助熔阶段以空气或氮气为载气埋入式喷吹生物炭A，高效脱磷阶段以二氧化碳和氧气的混合气体为载气埋入式喷吹生物炭B和生石灰的混合物，深度脱氮阶段以二氧化碳为载气埋入式喷吹生物炭C，并同时使用炉壁或顶吹氧枪向熔池内供氧。该方法根据不同热解条件制得的生物炭的差异，在不同冶炼过程中进行动态的埋入式喷吹，缩短冶炼时间，稳定泡沫渣形成以及提高冶炼效率。使用生物质替代传统化石能源，显著的减少了碳排放，有助于推动电弧炉冶炼近零排放目标的实现。

技术领域

本申请涉及冶金领域，尤其涉及一种基于生物质喷吹的电弧炉炼钢方法。

背景技术

电弧炉炼钢短流程相比于高炉—转炉长流程炼钢，其具有突出的低碳节能效果。电弧炉炼钢一般采用铁水热装工艺，但使用铁水热装工艺虽然能够提高电弧炉的冶炼效率，却无法发挥电弧炉炼钢碳排放低的优势。而采用全废钢冶炼工艺的电炉短流程能够达到吨钢节约1.3t铁矿石，降低能耗350kgce，减排二氧化碳1.4t与减排废渣600kg的效果。

生物质资源具有可再生、污染低和分布广泛的特点。将通过热解工艺制得的生物炭替代电弧炉炼钢中使用的煤炭资源，能够进一步地降低电弧炉冶炼碳排放，以及能源消耗。此外由于不同热解条件下制得的不同种类的生物炭在理化特性上各有差异，充分利用其特点也能够达到提高电弧炉炼钢冶炼效率和缩短冶炼时间的效果。

专利申请号为CN200880000709.4公开了一种电弧炉炼钢使用棕榈壳木炭的方法。该方法是根据挥发分含量的不同，将不同炭化条件制得的棕榈壳木炭用作熔化期、升温期和精炼期的渗碳剂、发泡剂和辅助燃料。但该方法仅仅考虑了单种生物炭在电弧炉中的应用，并未能将不同理化性质的生物炭应用到钢液脱氮等冶炼任务中。专利申请号为CN201610756797.7公开了一种利用废塑料和废橡胶在电弧炉炼钢中造泡沫渣的方法。该方法是在炉渣温度到达1600℃后，向渣中喷吹废塑料、废橡胶和冶金焦三元混合物，混合物通过还原渣中氧化铁产生大量CO气体，最终形成泡沫渣。但该方法虽然有效利用了废塑料和橡胶资源，却未能完全替代冶金焦的使用。

因此，当前依旧缺乏电弧炉炼钢过程使用生物质完全替代煤炭资源的技术，以及利用不同理化性质的生物质完成脱氮等洁净化冶炼任务的技术。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于生物质喷吹的电弧炉冶炼废钢的方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种基于生物质喷吹的电弧炉炼钢方法，包括：渗碳助熔阶段、高效脱磷阶段和深度脱氮阶段；所述渗碳助熔阶段为熔池形成到废钢熔化比例为75wt%~85wt%的阶段，所述高效脱磷阶段为所述渗碳助熔阶段结束到所述深度脱氮阶段开始的阶段，所述深度脱氮阶段为脱磷任务结束到脱氮任务结束的阶段；

所述渗碳助熔阶段以空气和/或氮气为载气埋入式喷吹生物炭A，所述高效脱磷阶段以二氧化碳和氧气的混合气体为载气埋入式喷吹生物炭B和生石灰的混合物，所述深度脱氮阶段以二氧化碳为载气埋入式喷吹生物炭C，并同时使用炉壁或顶吹氧枪向熔池内供氧；

所述生物炭A的原料选自林业生物质，所述生物炭B和所述生物炭C的原料各自独立的选自农业生物质；所述生物炭A的固定碳含量为80%~95%，挥发分含量小于等于3%；所述生物炭B的固定碳含量为50%~60%，挥发分含量为5%~20%；所述生物炭C的固定碳含量为15%~30%，挥发分含量为50%~70%。

优选地，所述林业生物质包括木本生物质和竹子，所述农业生物质包括农作物秸秆。

优选地，所述木本生物质包括柳树和/或松树；

所述农作物秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆中的一种或多种。

优选地，所述生物炭A的制备方法包括：