果核生物质炭燃烧特性及其应用于烧结的减排行为

传统铁矿烧结以焦粉为主要能源,排放了大量的CO₂以及大气污染物,从源头上使用清洁燃料代替焦粉是一种有效、经济的减排方案。生物质燃料具有碳中性、低S、低P的特点,本文选择果壳类生物质炭为研究对象,阐明了其燃烧和气化特性,并通过烧结杯试验探究其代替焦粉对烧结过程的影响规律,研究发现其替代焦粉的最佳质量分数为40%,此替代比例下烧结指标不会发生明显变化,而CO₂、SO_x、NO_x的排放分别减少23.05%、42.77%、30.99%,具有明显的减排效果。     

废弃食品在烧结生产中的应用

塔塔钢铁公司期望通过在烧结生产中应用生物质材料来替代部分焦粉的使用,这些生物质材料最好取自当地。预计烧结厂焦粉用量大约为26.4万t/a。本文中,将考虑最高达20%的燃料,即5.3万t焦粉用生物质材料替代。根据常规生物质材料的平均热值,大约需10.6万t生物质替代5.3万t(20%)的焦粉。根据生物质燃料的化学性能、价格和热值,在烧结生产中对几种不同类型的生物质燃料进行了研究和测试。它们的适宜性在生命周期评价中已被确定。选出的生物原料在试验室进行小规模试验以检测其火焰前锋、烧结温度和传热特性、烧结速度、烧结时间、烧结效率、烧结矿质量和最优粒度尺寸以及水分等。同时也研究了生物质燃料的能量密度增加技术。规模不同的试验和生命周期评价模型显示:15%的生物质材料替代会减少10%的CO2排放。对于一家典型的长流程钢厂,以2016年每吨CO2排放费用为40欧元计算,相当于每吨热轧卷可节约成本2.2欧元。     

不同生物质还原氧化铁的特性

以木屑、玉米秸秆、咖啡废渣和水解木质素4种生物质为还原剂,采用TG-FTIR联用、XRD、SEM等方法分析了各物质的化学成分及官能团构成,研究了不同生物质中碳和氢对氧化铁的还原反应特性。研究表明,生物质还原氧化铁的作用由气体和固定碳决定,其中气基还原的特征温度为806~822 K,碳还原的特征温度为1 116~1 132 K。4种生物质中,碳还原氧化铁的能力由强到弱依次是木屑>水解木质素>咖啡废渣>玉米秸秆,氢还原能力大小则为玉米秸秆>咖啡废渣>木屑>水解木质素。     

林业生物质能源发展趋势及现状研究

林业生物质能源作为生物质能源的重要组成部分,具有可再生、低碳、环保绿色等优点,是化石能源替代的重要新能源.在生物质能源利用上,国内外已获得多项技术突破,并建立一些产业链.我国生物质能源开发技术还落后于发达国家,林业生物质能源利用存在投入产出比失衡,成本居高且替代化石能源时机不成熟.我国发展林业生物质能源在加大科研及资金投入的同时,要做长远发展规划,保护以前建立的林分,注重新品种驯化及选育,在积累林分培育技术的同时,结合"以树养树"策略,促进林业生物质能源产业的健康发展.     

生物质能源化学转化技术与应用研究进展

随着全球能源的紧缺和化石燃料使用带来的环境污染的加剧,生物质作为可替代化石能源的可再生能源之一,其使用范围越来越广泛.介绍了生物质及生物质能的基本概念.综述了生物质能的直接燃烧、气化、液化、热解等热化学转化技术,并对这些技术的应用与前景进行了阐述.针对生物质能在转化和利用中存在的问题,提出了相应的解决措施.     

生物质木炭用于鲕状高磷铁矿除磷

针对难处理的鲕状高磷铁矿,提出了首先采用高气化性生物质木炭制备含碳球团,然后通过直接还原-高温熔分的方法,成功实现了该铁矿的除磷提铁.直接还原实验采用管式炉.考察了还原温度、生物质木炭加入比例（碳氧摩尔比）和气氛等条件对样品还原行为的影响,并确定了适宜的还原条件为温度1373 K、配碳量0.9、时间15～25 min以及气氛P_CO2/P_CO=1:1.在此条件下,样品的金属化率和残碳质量分数分别在75%～80%和0.69%～0.11%的范围内.通过对该金属化球团的X射线衍射和扫描电镜-能谱分析发现:还原后样品中的主要物相为金属铁、磷灰石和硅酸三钙;磷没有被还原而仍以磷灰石的形式存在于脉石中.高温熔分实验采用Si-Mo棒高温箱式炉.实验结果得到磷质量分数为0.4%的铁样.在熔分体系中进一步添加相对质量为2%～4%的Na₂CO₃,可以得到磷质量分数在0.3%以下的铁样.基于以上分析,证明了采用生物质木炭用于高磷铁矿的除磷提铁是可行的.      

生物质焦油还原多孔铁矿粉试验研究

针对生物质碳基还原动力学条件差、还原效率低的问题,将生物质裂解产物焦油作为还原剂,与铁矿粉混合还原炼铁。通过还原试验,对铁矿粉预热温度、还原温度、焦油与铁矿粉当量比等影响因素进行探讨。结果表明:铁产品质量随预热温度升高先上升后下降,在预热温度为450℃时达到最高;增加反应温度和铁矿粉与焦油当量比,能提高铁产品的还原度。当采用最佳工况(450℃预热30min,焦油与铁矿粉质量比1.2∶1,1 000℃下还原45min),可得到还原度为72.6%的还原铁产品。     

生物质能在炼铁领域应用的研究现状及展望

 在国家碳达峰和碳中和目标下,炼铁行业在改进生产技术的同时,开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗,是实现其低碳发展的必由之路。生物质能作为一种清洁可再生能源,具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点。天然生物质能挥发分含量高、易燃烧,而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近,将生物质能作为燃料和还原剂应用于炼铁生产,可以有效发挥其节能减排作用。在分析生物质能理化性能的基础上,系统阐述了生物质能在制备焦炭、高炉喷吹、烧结、球团工序中应用的研究现状。首先指出,生物质和煤粉的共热解技术是利用生物质混煤炼焦的关键。为了推进生物质焦炭在高炉冶炼中的应用,需要加强生物质焦炭对高炉软熔带透气透液性的影响研究。其次,生物质的热值、燃烧特征温度和燃烧率是影响生物质混煤喷吹效果的主要因素。提出开发生物质协同煤粉造气新技术可以拓宽高炉喷吹用生物质能的选择范围,并可生产优质富氢还原煤气用于高炉喷吹。第三,指出用适量的生物质能替代焦粉或煤粉进行铁矿粉烧结,可以保证烧结矿的质量,并产生显著的减排效果。在制备生物质含碳球团时,需要严格控制生物质的添加量,以获得高金属化率和适宜黏结性指数的球团。在今后的研究中应重点进行生物质的种类和添加量对烧结矿和球团矿质量的影响研究。最后,指出目前生物质能炼焦、高炉喷煤、烧结和球团中的应用还多处于基础研究阶段,建议今后应加快生物质能在炼铁各工序生产中的应用实践,以进一步评估生物质能在炼铁领域的使用效果和应用潜力。     

生物质燃料用于铁矿烧结的研究进展

生物质燃料由于来源广泛、储量巨大且具有高发热值、高纯度、低成本的优势而具有良好的应用前景,其应用于烧结生产也是钢铁行业低碳绿色高质量发展的重要途径之一。本文从原料制粒、烧结过程、烟气减排三个方面对生物质燃料在铁矿烧结工艺中的应用进行系统性的归纳与分析。在原料制粒方面,生物质燃料相较于焦粉和无烟煤,在烧结生产时需要配入更大的水分,根据生物质燃料的种类该水分配比可能需要增加1%～5%。在烧结过程方面,受限于燃烧特性,生物质燃料替代焦粉的比例不宜过高,一般为10%～40%,进一步提高该配比则会出现烧结矿成品率和转鼓指数、烧结机利用系数的显著降低。在烟气减排方面,生物质燃料在降低烧结烟气中CO、NO_x、SO_x、粉尘和二■英等有害污染物排放量方面作用显著。对于大规模工业化应用,仍需继续加深理论与试验探索,进一步提高生物质燃料的可获得性,统筹生物质燃料回收加工处理的配套产业,并加大包括投资鼓励等政策支持。     

生物质热解产物强化海砂矿选择性还原-磁选分离

以清洁、碳中性、高活性、可再生的生物质作为还原剂，通过密封性气塞限制热解产物的逃逸，对海砂矿内配生物质直接还原行为进行了研究，研究表明，限制生物质热解产生热解产物(CO、H₂、CO₂、H₂O、Cx Hy Oz)的逃逸，在反应罐内迅速形成了60 kPa的压力，有利于H₂、CO的参与还原。其中焦油具有更高的活性，且保障了后期H₂的来源，促进了海砂矿的低温快速还原。在还原温度1 120℃、还原80 min的条件下，可获得金属化率为97.81%、铁回收率为97.81%的铁粉，以及TiO₂回收率为69.98%和V₂O₅回收率59.93%的富钛渣。     

固体生物质燃料产业发展的核心问题

固体生物质燃料是一种高效的清洁能源,可以替代化石燃料,缓解人类面临的能源危机和环境困境.在调研的基础上对固体生物质燃料产业存在的问题进行提炼和总结,找出阻碍固体生物质燃料产业链各子系统发展的核心问题.分析这些问题可为制订推进固体生物质燃料产业发展的政策方案提供事实依据和设计思路.     

氢气协同生物质还原钒钛磁铁矿试验研究

针对钒钛磁铁矿所含元素较多、结构较为复杂且铁钛紧密共生等特殊的物化性质以及充分综合利用难度较大的问题,研究了高温下钒钛磁铁矿与Na2CO3反应之后其物相的变化,讨论了温度以及生物质木屑对还原产物金属化率的影响.结果表明,Na2CO3的加入可促进钒钛磁铁矿与H2反应,降低H2还原钒钛磁铁矿中铁钛氧化物的难度;H2还原钒钛...     

生物质合成气直接还原铁矿-生物质复合球团炼铁

为了使炼铁工业摆脱对化石能源的依赖及满足越来越严格的环境要求,将生物质能的开发利用与直接还原技术进行集成提出一种新型的绿色炼铁方法.把生物质、铁矿石粉与添加剂混合制取生球团,利用生物质催化气化制备的富氢合成气作为还原剂,生物质的高温燃烧为生球团的预热和预热球团的直接还原提供外加热源.对影响生物质直接还原炼铁的因素,如预热、还原温度及球团粒径进行了研究,发现减小球团粒径、增加预热和还原温度能够提高直接还原铁产品的全铁质量分数及金属化率.当采用品位65.21%的铁精矿为原料,在最优操作条件下(生球团粒径介于8~10 mm之间,900℃预热30 min,1000℃下还原60 min)可制得全铁TFe质量分数为86.1%,金属化率为94.9%的高质量直接还原铁产品.      

生物质用于焦炭和烧结生产的实验室评价

生物质作为碳可供选择的环保替代燃料,用其进行炼焦和炼铁是一个非常好的选择,因此,应该积极调查、研究如何采取不同的方法利用生物质,以减少硫化物、氮氧化物、二氧化碳的排放和可能的成本投入。对生物质在炼焦生产与烧结生产中的实用性在独立的试验中进行评估。生物质对炼焦生产的实用性研究如下:将1%～5%的木质生物质或是焙烤(轻度热解)的木质生物质作为部分高挥发性煤的替代物添加至配合煤中,在实验室焦炉中进行碳化试验。试验结果表明,当把粉碎的生物质加入到配合煤后,焦化压力显著降低,同时焦炭的硫含量下降,但是焦炭的高温强度和力学性能亦有轻微下降,但这种实测强度的降低需要进一步的研究。另外,在一系列独立试验中,通过利用生物质(分别是锯末、粉碎的玉米芯、树皮、木炭等)作为烧结用粉焦的替代燃料在实验室烧结锅进行评估。试验中,燃料用10%、20%、30%、40%的生物质代替。试验结果显示,烧结混合料的堆密度和烧结时间都有下降,添加了生物质的烧结矿质量没有显著恶化。这些初步的试验表明,在实际的炼焦与炼铁生产中生物质很有可能作为一种可再生能源替代部分传统的化石燃料。为了某种特定应用而进行产品优化则需要额外试验。     

山桐子在重庆市的利用可行性分析

面对能源紧缺现状,重庆市开发生物质能源具有极强的现实意义.通过分析生物质能源的特点和山桐子的特性,以及重庆在发展林木生物质能源方面的条件,分析山桐子在重庆市的利用可行性.山桐子是一种适合在重庆地区发展的生物质能源树种.     

鲕状赤铁矿生物质低温磁化焙烧

对生物质磁化鲕状赤铁矿石进行研究,包括磁化温度、磁化时间、生物质用量以及赤铁矿石粒度对磁化效果的影响.在磁化温度为600℃,赤铁矿石与生物质的质量比为10∶2的情况下,利用生物质热解产生的气体和焦油在30 min内可以完全磁化粒度为0.074 mm(>72.5%)的赤铁矿石,验证了生物质替代煤基还原剂进行磁化焙烧具有一定的可行性.此外,矿石粒度对磁化焙烧还原度的影响比较大,矿石粒度越大,完全磁化所需时间越长.根据生物质还原剂的特点,适当地减小矿石粒度可以有效改善赤铁矿石的磁化性能.      

含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化

在实验室模拟高炉条件下研究了含钒钛铁矿球团的还原过程,采用X射线衍射仪测定含钒钛铁矿球团在不同还原温度下的物相组成,通过光学显微镜和扫描电镜观察含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化,并结合能谱分析仪研究氧化物中不同元素的分布状况.含钒钛铁矿球团在还原过程中出现的铁钛分离现象会影响含钒钛铁矿球团的还原性,形成的高钛含量钛铁晶石会增加铁氧化物还原难度.高温时形成的密实金属铁球壳会阻碍内部氧化物的还原,导致还原停滞,从而造成含钒钛铁矿球团高温还原性较差.当内部熔融物滴下时,会提高高炉下部氧势,有利于减少Ti(C,N)的生成.      

林木生物质能源清洁发展机制建立的博弈分析

采用博弈论的方法对林木生物质能源发展和清洁发展机制(CDM)相结合的利害冲突进行研究.运用博弈理论和方法,构建了在一个发展林木生物质能源前提下政府和企业问的博弈模型.研究表明,林木生物质能源清洁发展机制建立的关键取决于政府选择建立机制后的收益、政府选择不建立机制所获得的短期收益、政府选择不建立机制所损失的部分以及企业的投资收益成本等主要因素之间的博弈关系.林木生物质能源清洁发展机制作为结合环境保护与能源项目发展的主体间利益关系是一种制度安排,其核心是激励机制的合理制定.     

生物质热解特性及其还原铁精矿研究

生物质低碳环保,用于铁矿石还原可以实现钢铁企业绿色发展,为探究一种快速高效的直接还原方法,本文对其热解特性和铁精矿的还原进行了研究。结果表明,生物质在较低温度下可快速热解,热解温度为693℃时,失重率达到66.76%,最大失重速率可达7.85 min;生物质热解生成的气相产物主要有CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、H_2等,且铁矿石的添加有利于碳氢化合物转化生成CO,足够量的固定碳存在是实现生物质铁精矿低温快速还原的保证。当碳铁摩尔比为0.4,还原温度为1 050℃时,还原产物的金属化率为82.97%,可实现铁精矿的低温快速还原。     

高铝铁矿和高锰铁矿共还原行为的研究

高铝铁矿和高锰铁矿是两种储量丰富但又极难分选的铁矿资源,实现铁、锰、铝的高效综合利用具有重要意义.本文研究了这两种铁矿石工艺矿物学,考查了单矿种及两者的混合矿种的直接还原行为及还原过程中的矿物组成演变,揭示了相应的还原机理.结果表明:高铝铁矿难还原,其机理为经还原后仅部分铁氧化物转化为金属铁,其余的铁与铝、硅矿物形成难还原的铁橄榄石和铁尖晶石;高锰铁矿易还原,其中的铁氧化物大部分被还原成金属铁,锰氧化物与铝、硅矿物结合形成锰尖晶石和锰橄榄石,促进了铁氧化物的还原.而且在相同还原条件下,高锰铁矿球团金属化率比高铝铁矿高30个百分点,前者还原性明显优于后者.两种矿进行共还原,当高锰铁矿配比达到60%时,球团金属化率就可大于90%.锰氧化物的存在对高铝铁矿石中铁氧化物的还原具有显著的促进作用.