一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法与流程

本发明涉及钢铁的冶炼方法，特别涉及一种以秸秆、牧草炭为原料全部或部分替代焦炭冶炼钢铁的方法。

背景技术：

1、在高温下，用还原剂将铁矿石还原得到生铁的工艺过程称之为炼铁。目前主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。在实际生产中，纯粹的铁并不存在，高炉冶炼法得到的是铁碳二元合金称之为钢。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石、空气。

2、其反应式为：

3、fe2o3+3co＝2fe+3co2(高温)(还原反应)

4、fe3o4+4co＝3fe+4co2(高温)(还原反应)

5、炉渣的形成:

6、caco3＝cao+co2(条件：高温)

7、cao+sio2＝casio3(条件：高温)

8、从以上反应式可以看出，在炼铁工艺过程中，会释放出大量的二氧化碳，在钢铁冶炼过程中，二氧化碳是伴随生铁和炉渣出现的伴生产物。

9、炼钢行业逐步降低吨钢的二氧化碳排放量，促进炼钢行业的节能降碳改造升级，以应对全球气候变化挑战和实现可持续发展目标有着特别重要的意义。

10、秸秆、牧草炭是农业剩余物的碳材料，将秸秆、牧草置于密闭器具中，在隔绝空气的条件下加热分解制成炭。无论采用什么生产工艺方法，炭都是通过加热的方式将生物质中的气体和液体挥发出去的产物，炭的原材料主要是木材、农作物秸秆等。机制炭是以生物质碎料为原料，把生物质碎料经过高温高压成型，送入炭化炉炭化而成。在生产过程中，不需要添加任何的添加剂，制造工艺无污染。机制炭的特点是燃烧时间长、热值高、不冒烟、无污染物排放。用秸秆、牧草机制炭替代焦炭作为钢铁冶炼的原料，目前存在的主要问题是：还原能力较弱。如木炭是由木材或木质原料经过隔绝空气热解所残留的多孔固体燃料。焦炭则是通过煤炭加压、隔绝空气加高温干馏得到的固态燃料。焦炭的还原能力大于木炭，此外，木炭存在大量的微孔和过度孔结构，密度小，虽然具有较高的比表面积和良好的吸附性能，但不易点燃。单位体积或质量的燃烧热值低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种碳排放量小、产品质量好、成本低的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法。

2、为了达到上述要求，一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法技术方案：其特征是在冶炼过程中，由高炉底部吹入焦炭和秸秆、牧草成形炭的混合物，秸秆、牧草成形炭在燃烧过程中产生高温，将铁矿石加热到足够高的温度使铁矿石熔化，秸秆、牧草成形炭燃烧过程中产生co气体，通过反应将金属氧化物还原为金属，秸秆、牧草成形炭本身由碳元素构成，在冶炼过程中，提供还原剂，加速金属降解分解；由于常用的秸秆、牧草炭单位体积或单位质量热值低于焦炭，本钢铁冶炼所用的秸秆、牧草成形炭是在秸秆、牧草加工成为炭后，再将炭粉碎成粒度直径为0.15毫米—0.18毫米的炭粉颗粒，炭粉颗粒与无机胶黏剂、助燃剂混合制成混合料，混合料送入成形炭压机，成形炭压机采用加压的方式，获得与焦炭单位热值接近或相同的块或粒状的秸秆、牧草成形炭材料，由于常用的秸秆、牧草炭不易点燃，在压制成形炭时，混合料中加入助燃剂，降低成形炭和颗粒炭的燃点，使制得的秸秆、牧草成形炭能迅速点燃。

3、所述的无机胶黏剂为磷酸二氢铝。

4、所述的助燃剂为二环戊二烯合铁。

5、所述混合料中炭粉颗粒占总重量的95％—93％、无机胶黏剂占重量的5％—3％、助燃剂占重量的3％—2％。

6、所述的成形炭的比重为1.4—1.6克/立方厘米。

7、在冶炼钢铁时，成形炭与焦炭的用量比为100∶0—10∶90。

8、根据上述方案设计的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，在不改变高炉冶炼工艺的条件下，使用秸秆、牧草成形炭替代部分或全部焦炭，由于成形炭材料是以秸秆、牧草炭为主要原料，粉碎后又加加入了胶黏剂、助燃剂再经压机加压，通过胶黏剂的加入和压机的加压提高了秸秆、牧草炭单位体积或单位质量的热值，使得与焦炭相当，同时助燃剂的加入，降低成形炭和颗粒炭的燃点和在加压时容易粘结成形，使制得的秸秆、牧草炭能迅速点燃，能比焦炭更易点燃，由于对秸秆、牧草炭的这样改良使得秸秆、牧草炭能替代焦炭用于钢铁的冶炼。秸秆、牧草成形炭燃烧时间长、热值高、不冒烟、不发爆的优点，同时秸秆、牧草成形炭不含硫，燃烧时没有硫化物排放，秸秆、牧草成形炭燃烧后灰分少，炉渣排放少。另外，由于秸秆、牧草成形炭替代了焦炭，减少了焦炭中的有害元素，提高了钢铁的品质。

技术特征：

1.一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是在冶炼过程中，由高炉底部吹入焦炭和秸秆、牧草成形炭的混合物，秸秆、牧草成形炭在燃烧过程中产生高温，将铁矿石加热到足够高的温度使铁矿石熔化，秸秆、牧草成形炭燃烧过程中产生co气体，通过反应将金属氧化物还原为金属，秸秆、牧草成形炭本身由碳元素构成，在冶炼过程中，提供还原剂，加速金属降解分解；由于常用的秸秆、牧草炭单位体积或单位质量热值低于焦炭，本钢铁冶炼所用的秸秆、牧草成形炭是在秸秆、牧草加工成为炭后，再将炭粉碎成粒度直径为0.15毫米—0.18毫米的炭粉颗粒，炭粉颗粒与无机胶黏剂、助燃剂混合制成混合料，混合料送入成形炭压机，成形炭压机采用加压的方式，获得与焦炭单位热值接近或相同的块或粒状的秸秆、牧草成形炭材料，由于常用的秸秆、牧草炭不易点燃，在压制成形炭时，混合料中加入助燃剂，降低成形炭和颗粒炭的燃点，使制得的秸秆、牧草成形炭能迅速点燃。

2.根据权利要求1所述的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是所述的无机胶黏剂为磷酸二氢铝。

3.根据权利要求1所述的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是所述的助燃剂为二环戊二烯合铁。

4.根据权利要求1所述的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是所述混合料中炭粉颗粒占总重量的95％—93％、无机胶黏剂占重量的5％—3％、助燃剂占重量的3％—2％。

5.根据权利要求1所述的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是所述的成形炭的比重为1.4—1.6克/立方厘米。

6.根据权利要求1所述的一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是在冶炼钢铁时，成形炭与焦炭的用量比为100∶0—10∶90。

技术总结本发明公开了一种以秸秆、牧草炭为原料替代焦炭冶炼钢铁的方法，其特征是在冶炼过程中，由高炉底部吹入焦炭和秸秆、牧草成形炭的混合物，将铁矿石加热到足够高的温度使铁矿石熔化，由于常用的秸秆、牧草炭单位体积或单位质量热值低于焦炭，本钢铁冶炼所用的秸秆、牧草成形炭是在秸秆、牧草加工成为炭后，再将炭粉碎成粒度直径为0.15毫米—0.18毫米的炭粉颗粒，炭粉颗粒与无机胶黏剂、助燃剂混合制成混合料，混合料送入成形炭压机，成形炭压机采用加压的方式，获得与焦炭单位热值接近或相同的块或粒状的秸秆、牧草成形炭材料。技术研发人员：金月华,苏展受保护的技术使用者：浙江裕华木业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2