the change of BCB CO2 generating rate along a solid flowing path near the mid-radius in an actual BF.Results showed that,under simulated BF conditions,the BCB underwent fast self-reduction and structure changes (forming low-melting compounds and transforming from the slag matrix to the iron network)from 60 min (973 K)to 120 min (1273 K).In actual BF,the BCB reaction route is mainly divided into three stages including reduction by BF gas(473-853 K),reduction by BF gas,and partial self-reduction(853-953 K),and full self-reduction(953-1150 K).In the stages involving BCB self-reduction,Iron oxide in BCB reduces faster than the sinter. and the biochar gasifies faster than the coke.Moreover,in these stages,the BCB has the functions of increasing BF gas utilization efficiency and lowering the temperature level of the BF thermal reserve zone KEYWORDS Biochar,Composite briquette;Blast furnace;Reaction model;Reaction behavior 引言 钢铁生产是制造业中的能源消耗和CO2排放大户，2019年，钢铁工业排放的C02量占全球总排放量的 9%山。由于全球气候变暖，钢铁行业日益面临着减少CO2排放的压力2斗。在将来很长的一段时期内，传 统的高炉和转炉生产流程仍是世界各地生产钢铁的主要方式。2019年，冲国的粗钢产量约为9.96亿吨，生 铁产量约8.09亿吨，其中高炉转炉流程的产量占约占80%问。因为高炉转炉流程中的大部分C02都是高 炉炼铁过程产生阿，所以高炉炼铁的节能减排是实现钢铁生产减少CO2排放的关键。 生物质/生物质炭是一种可再生能源，因此，研究者普遍为在高炉炼铁系统中利用生物质/生物质炭 部分或完全替代煤和焦炭是减少高炉C02排放方面的有效途经。 生物质生物质炭在高炉炼铁系统中的应用 已经在几个环节进行了研究和实践，包括炼焦n,1、烧绩和高炉风口喷吹，2,13等。在高炉含铁炉料中 配加含碳复合团块是近年来发展起来的一种利用非售煤代潜焦炭的技术4。目前，对以煤为原料的高炉 用含碳复合团块已经进行了广泛和深入的研究。该类复合团块已经实现工业化应用。高炉加装含碳复合 团块技术为在高炉中使用生物质/生物质炭提供了一种新途径，但是对以生物质/生物质炭为原料复合团块 的研究很少。Uda等2o考察了生物质炭粒度和生物质炭CO2气化性能对生物质炭复合团块在模拟高炉条 件的反应行为影响。但其研究没有考虑到实际高炉中高压气氛的作用。Mousa等进行了在高炉中加装生 物质复合团块的工业化实验。研究结果表明，当每吨铁水的生物质（干锯末）使用量为64kg时，每吨铁 水C02排放量可以减少33-40g,但其研究没有对复合团块的作用机理进行深入的分析。在高炉内使用生 物质生物质炭复合团块时，团块反应行为可以改变烧结矿的还原和焦炭的气化，对高炉的CO2减排效果 有直接的影响，因此有必要对其进行深入和系统的研究。 本研究采用氧化铁生物炭细粉制备了生物质炭复合团块。对高炉环境下复合团块的反应行为进行建 模，并通过等温功学实验确定了模型参数和对模型进行验证。随后，结合模型模拟和实验，对模拟高炉 条件下和实际高炉条件不生物质炭复合团块反应行为进行了分析。 1.实验内容 1.1生物质炭复合团块的制备 本研究采用冷压成型和热处理的方式制备生物质炭复合团块。制备生物质炭复合团块样品的原料为 生物质炭、氧化铁粉和二氧化硅粉。二氧化硅粉作为添加剂。氧化铁粉和二氧化硅粉购自中国化学药品公 司（上海），氧化铁粉和二氧化硅粉的平均粒度分别为1.67um和2.50um。废枣木制成的生物质炭由本地 的园艺公司提供。首先将生物质炭用球磨机磨细，然后在1173K以下进一步除挥发分。球磨后的生物质炭 粉的平均粒度为50m,其工业分析如表1所示。根据前期研究结果2)和预实验结果，确定团块的制备工 艺如下。首先，将原料以氧化铁粉：二氧化硅：生物质炭=81：4：15的质量比充分混合，并加入10%的蒸the change of BCB CO2 generating rate along a solid flowing path near the mid-radius in an actual BF. Results showed that, under simulated BF conditions, the BCB underwent fast self-reduction and structure changes (forming low-melting compounds and transforming from the slag matrix to the iron network) from 60 min (973 K) to 120 min (1273 K). In actual BF, the BCB reaction route is mainly divided into three stages including reduction by BF gas (473-853 K), reduction by BF gas, and partial self-reduction (853-953 K), and full self-reduction (953-1150 K). In the stages involving BCB self-reduction, Iron oxide in BCB reduces faster than the sinter, and the biochar gasifies faster than the coke. Moreover, in these stages, the BCB has the functions of increasing BF gas utilization efficiency and lowering the temperature level of the BF thermal reserve zone. KEYWORDS Biochar; Composite briquette; Blast furnace; Reaction model; Reaction behavior 引言 钢铁生产是制造业中的能源消耗和 CO2排放大户，2019 年，钢铁工业排放的 CO2量占全球总排放量的 9 % [1]。由于全球气候变暖，钢铁行业日益面临着减少 CO2排放的压力[2-4]。在将来很长的一段时期内，传 统的高炉和转炉生产流程仍是世界各地生产钢铁的主要方式。2019 年，中国的粗钢产量约为 9.96 亿吨，生 铁产量约 8.09 亿吨，其中高炉/转炉流程的产量占约占 80% [5]。因为高炉/转炉流程中的大部分 CO2都是高 炉炼铁过程产生[6]，所以高炉炼铁的节能减排是实现钢铁生产减少 CO2排放的关键。 生物质/生物质炭是一种可再生能源，因此，研究者普遍认为在高炉炼铁系统中利用生物质/生物质炭 部分或完全替代煤和焦炭是减少高炉 CO2排放方面的有效途径。生物质/生物质炭在高炉炼铁系统中的应用 已经在几个环节进行了研究和实践，包括炼焦[7,8]、烧结[9,10]和高炉风口喷吹[11,12,13]等。在高炉含铁炉料中 配加含碳复合团块是近年来发展起来的一种利用非焦煤代替焦炭的技术[14-18]。目前，对以煤为原料的高炉 用含碳复合团块已经进行了广泛和深入的研究。该类复合团块已经实现工业化应用[19]。高炉加装含碳复合 团块技术为在高炉中使用生物质/生物质炭提供了一种新途径，但是对以生物质/生物质炭为原料复合团块 的研究很少。Ueda 等 [20] 考察了生物质炭粒度和生物质炭 CO2 气化性能对生物质炭复合团块在模拟高炉条 件的反应行为影响。但其研究没有考虑到实际高炉中高压气氛的作用。Mousa 等 [21]进行了在高炉中加装生 物质复合团块的工业化实验。研究结果表明，当每吨铁水的生物质（干锯末）使用量为 64 kg 时，每吨铁 水 CO2 排放量可以减少 33-40 kg。但其研究没有对复合团块的作用机理进行深入的分析。在高炉内使用生 物质/生物质炭复合团块时，团块的反应行为可以改变烧结矿的还原和焦炭的气化，对高炉的 CO2减排效果 有直接的影响，因此有必要对其进行深入和系统的研究。 本研究采用氧化铁和生物炭细粉制备了生物质炭复合团块。对高炉环境下复合团块的反应行为进行建 模，并通过等温动力学实验确定了模型参数和对模型进行验证。随后，结合模型模拟和实验，对模拟高炉 条件下和实际高炉条件下生物质炭复合团块反应行为进行了分析。 1. 实验内容 1.1 生物质炭复合团块的制备 本研究采用冷压成型和热处理的方式制备生物质炭复合团块 [22]。制备生物质炭复合团块样品的原料为 生物质炭、氧化铁粉和二氧化硅粉。二氧化硅粉作为添加剂。氧化铁粉和二氧化硅粉购自中国化学药品公 司（上海），氧化铁粉和二氧化硅粉的平均粒度分别为 1.67 um 和 2.50 um。废枣木制成的生物质炭由本地 的园艺公司提供。首先将生物质炭用球磨机磨细，然后在 1173 K 以下进一步除挥发分。球磨后的生物质炭 粉的平均粒度为 50 μm，其工业分析如表 1 所示。根据前期研究结果 [23] 和预实验结果，确定团块的制备工 艺如下。首先，将原料以氧化铁粉：二氧化硅：生物质炭＝81∶4∶15 的质量比充分混合，并加入 10 %的蒸 录用稿件，非最终出版稿