[发明专利]高炉炼铁用生物质含碳球团及其制备方法

权利要求书

1.一种高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将生物质原料除杂破碎后，采用水热炭化技术制备碱金属含量低于0.3％，热溶萃取率高于15％的生物质水热炭；

S2、对步骤S1制备的所述生物质水热炭中的一部分进行热解炭化处理，制成挥发分含量低于15％的生物质炭；对所述生物质水热炭中的另一部分进行溶剂热溶萃取，制成生物质高温粘结剂；

S3、将铁矿粉、熔剂以及步骤S2制备的所述生物质炭和所述生物质高温粘结剂分别破碎后均匀混合，得到混合物；

S4、将步骤S3得到的所述混合物进行热压成型，得到生物质含碳球团。

2.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述水热炭化技术的水热炭化温度为200～260℃，水热炭化时间为60～180min，所述生物质原料和水的固液比为1:3～1:5；制备的所述生物质水热炭的灰分低于7.5％，挥发分低于65.8％，硫含量低于0.2％。

3.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述热解炭化的温度为500～900℃，热解炭化时间为60～240min；制备的所述生物质炭的灰分含量低于10.6％。

4.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述热溶萃取的温度为280～420℃，所述热溶萃取过程中所述生物质水热炭与所述溶剂的固液比为1:5～1:80，所述热溶萃取的时间为30～120min，所述溶剂为有机溶剂；优选的，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；制备的所述生物质高温粘结剂的灰分小于3.5％，挥发分含量小于55.6％，粘结性指数大于81.3％。

5.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述破碎后，所述生物质炭、生物质高温粘结剂、铁矿粉、熔剂中粒度小于0.074mm的颗粒的质量分数分别大于60％、30％、70％、80％；所述混合物中所述生物质炭、生物质高温粘结剂、铁矿粉、熔剂的质量比为20～30:5～10:70～75:3～5；优选的，所述质量比为25:8:73:4。

6.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述热压成型过程的温度为350～550℃，压力大于15MPa，热压时间大于1min。

7.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述铁矿粉为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、钒钛磁铁矿、海砂矿、白云鄂博铁矿中的一种或几种混合，所述熔剂为生石灰、熟石灰、白云石、蛇纹石、镁橄榄石中的一种或几种混合。

8.根据权利要求1所述的高炉炼铁用生物质含碳球团的制备方法，其特征在于：所述生物质原料为农业废弃物、林业废弃物、城市有机垃圾中的一种或几种混合。

9.一种高炉炼铁用生物质含碳球团，其特征在于：所述生物质含碳球团采用权利要求1～8中任一权利要求所述的制备方法制备得到，能够代替烧结矿或球团矿应用于高炉冶炼。

10.根据权利要求9所述的高炉炼铁用生物质含碳球团，其特征在于：所述生物质含碳球团的冷态强度大于1000N/个，高温还原强度大于500N/个，还原性大于75％，还原膨胀指数小于10％，低温还原粉化指数大于92％。