.858 北京科技大学学报 第35卷 1.2实验原料 下：4.38%Fe203,3.42%Mg0,56.58%Si02,0.35% 生球团主要成分（质量分数）有70%精铁矿 Na20,18.56%A1203,0.22%K20,11.69%L0L. 粉、15%生物质、4%膨润土、4%白云石和7%水.造 球实验在圆盘造球机上进行，造球后选取粒径介于 8~16mm之间的球团为原料. 2000 铁精矿粉的X射线衍射图谱如图2所示.由图 2可以看到，铁矿粉的主要组成物质为镁磁铁矿石 铁矿石中全铁T℉e质量分数为65.21%，硫0.52%， 磷0.29%.铁精矿粉的粒径分布如表1所示.生物 1000 质原料采用松木锯屑，经自行设计的生物质破碎机 破碎加工制成粉体，其粒径质量分布如下：粒径小 于150m的粉体为61.0%，粒径介于150和180 um之间的粉体为32%，粒径在180250m之间的 10 20304050607080 粉体为4.0%，粒径在250m以上的粉体较少，为 28/() 3%.生物质工业分析和元素组成结果见表2. 图2铁精矿粉的X射线衍射图谱 实验用白云石组分（质量分数）如下：34.0% Fig.2 XRD pattern of iron ore powder Ca0,21.2%Mg0,0.7%Si02,0.2%Fe203,0.4% A1203,43.5%L0L.白云石经过破碎和筛分后，将粒 表1铁精矿粒径分布 径小于2mm的粉末放入马弗炉中高温(>900℃) Table 1 Particle size distribution of iron ore powder 隔绝空气煅烧4h以上以提高其活性.膨润土在生 粒径/mm>0.0740.0740.0430.0430.038<0.038 球团中主要起到黏结剂的作用，组分（质量分数）如 百分比/%8.96 15.20 18.88 56.96 表2生物质工业分析和元素组成（质量分数） Table 2 Proximate analysis and elemental analysis results of biomass 工业分析 元素分析 高位热值/(MJkg-1)水分/%挥发分/% 固定碳/% 灰分/% C/% H/%0/% N/%s/% 19.37 8.61 76.50 14.41 1.02 49.427.8242.490.120.06 生物质经催化气化制备的合成气组成（体积分 还原铁产品全铁质量分数和金属化率作为衡量产品 数)为49.5%H2、18.8%C0和26.1%C02,以及 质量的指标 少量低分子碳氢化合物如4.8%CH4,0.8%C2H4和 0.06%C2H6.将合成气脱除二氧化碳和水后作为还 原剂与预热球团进行直接还原反应 1.3实验装置及流程 图3为生物质直接还原炼铁实验装置示意图. 该装置主要由生物质粉体燃烧室和直接还原炼铁反 应室组成，生物质通过给料器在助燃空气的带动下 沿切向进入燃烧室，沿着燃烧室内壁旋转向上呈悬 浮状态燃烧，为生球团的预热和预热球团的直接还 原提供热源，燃烧室内温度的控制通过调整螺旋给 1一风机；2一预混区；3一螺旋给料器；4一生物质燃烧室； 料器转速及风机风量来实现，通过调节转速使生物 5一还原废气出口：6一燃烧室烟气出口：7一球团预热还原室： 质进料速率控制在200250gmin-1之间，过剩空 8一温度压力监测口：9一气体分布板：10一合成气进气口 气系数保持1.2不变⑧倒].取适量生球放入还原炼铁 图3生物质直接还原炼铁实验装置示意图 反应室内进行预热，生球团预热完成后，将生物质 Fig.3 Schematic diagram of experimental apparatus for the 合成气脱除二氧化碳后由底部通入反应室，经分布 direct reduction of iron ore by biomass 板均匀分布后，与预热球团进行还原反应.以直接 按合成气气流运动方向在炼铁反应室上设置· 858 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 1.2 实验原料 生球团主要成分 (质量分数) 有 70%精铁矿 粉、15%生物质、4%膨润土、4%白云石和 7%水. 造 球实验在圆盘造球机上进行，造球后选取粒径介于 8∼16 mm 之间的球团为原料. 铁精矿粉的 X 射线衍射图谱如图 2 所示. 由图 2 可以看到，铁矿粉的主要组成物质为镁磁铁矿石. 铁矿石中全铁 TFe 质量分数为 65.21%，硫 0.52%， 磷 0.29%. 铁精矿粉的粒径分布如表 1 所示. 生物 质原料采用松木锯屑，经自行设计的生物质破碎机 破碎加工制成粉体，其粒径质量分布如下：粒径小 于 150 µm 的粉体为 61.0 %，粒径介于 150 和 180 µm 之间的粉体为 32%，粒径在 180∼250 µm 之间的 粉体为 4.0%，粒径在 250 µm 以上的粉体较少，为 3%. 生物质工业分析和元素组成结果见表 2. 实验用白云石组分 (质量分数) 如下：34.0% CaO, 21.2% MgO, 0.7% SiO2, 0.2% Fe2O3, 0.4% Al2O3, 43.5% LOI. 白云石经过破碎和筛分后，将粒 径小于 2 mm 的粉末放入马弗炉中高温 (>900 ℃) 隔绝空气煅烧 4 h 以上以提高其活性. 膨润土在生 球团中主要起到黏结剂的作用，组分 (质量分数) 如 下：4.38% Fe2O3，3.42% MgO，56.58% SiO2，0.35% Na2O，18.56% Al2O3，0.22% K2O，11.69% LOI. 图 2 铁精矿粉的 X 射线衍射图谱 Fig.2 XRD pattern of iron ore powder 表 1 铁精矿粒径分布 Table 1 Particle size distribution of iron ore powder 粒径/mm >0.074 0.074∼0.043 0.043∼0.038 <0.038 百分比/% 8.96 15.20 18.88 56.96 表 2 生物质工业分析和元素组成 (质量分数) Table 2 Proximate analysis and elemental analysis results of biomass 工业分析 元素分析 高位热值/(MJ·kg−1 ) 水分/% 挥发分/% 固定碳/% 灰分/% C/% H/% O/% N/% S/% 19.37 8.61 76.50 14.41 1.02 49.42 7.82 42.49 0.12 0.06 生物质经催化气化制备的合成气组成 (体积分 数) 为 49.5% H2、18.8% CO 和 26.1% CO2, 以及 少量低分子碳氢化合物如 4.8% CH4, 0.8% C2H4 和 0.06% C2H6. 将合成气脱除二氧化碳和水后作为还 原剂与预热球团进行直接还原反应. 1.3 实验装置及流程 图 3 为生物质直接还原炼铁实验装置示意图. 该装置主要由生物质粉体燃烧室和直接还原炼铁反 应室组成，生物质通过给料器在助燃空气的带动下 沿切向进入燃烧室，沿着燃烧室内壁旋转向上呈悬 浮状态燃烧，为生球团的预热和预热球团的直接还 原提供热源，燃烧室内温度的控制通过调整螺旋给 料器转速及风机风量来实现，通过调节转速使生物 质进料速率控制在 200∼250 g.·min−1 之间，过剩空 气系数保持 1.2 不变[8] . 取适量生球放入还原炼铁 反应室内进行预热，生球团预热完成后，将生物质 合成气脱除二氧化碳后由底部通入反应室，经分布 板均匀分布后，与预热球团进行还原反应. 以直接 还原铁产品全铁质量分数和金属化率作为衡量产品 质量的指标. 图 3 生物质直接还原炼铁实验装置示意图 Fig.3 Schematic diagram of experimental apparatus for the direct reduction of iron ore by biomass 按合成气气流运动方向在炼铁反应室上设置