D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.09.014 第34卷第9期 北京科技大学学报 Vol.34 No.9 2012年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2012 炼铁用生物质焦的制备及其性能 胡正文☒ 张建良左海滨李净刘征建 杨天钧 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 区通信作者，E-mail:huzhengwenl986@163.com 摘要采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化，碳化温度选为300、400、500、600和700℃，保温时间分别为30、60和 90m.利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析，并研究了制备条件对生物质焦 的产率及与C02反应性的影响.结果表明，生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构，其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧 性能优于煤炭，适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂，以替代部分煤粉和焦炭.综合考虑，炼铁用生物质焦的最佳制备条件 是，采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化，并保温30min. 关键词炼铁：生物质焦：碳化：燃烧：气化：反应性 分类号TF526·.1 Preparation and properties of biomass char for ironmaking HU Zheng-wen,ZHANG Jian-liang,ZUO Hai-bin,LI Jing,LIU Zheng jian,YANG Tian-jun School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:huzhengwen1986@163.com ABSTRACT Raw biomass was carbonized by two different heating patterns to produce biomass char at 400,500,600 and 700C for 30,60 and 90 min.The composition,microstructure,and combustibility of the derived biomass char were investigated by scanning electron microscopy (SEM)and thermogravimetric analysis (TG-DTG).The effects of preparing conditions on the biomass char's yield and reactivity for reacting with CO,were studied.It is shown that the biomass char has typical duct structure or sheet structure,which is different from coal.The contents of N,S,ash and alkali metals in the biomass char are much lower,but its combustibility is better than coal samples,suitable for using as a reducing agent and a heating agent in ironmaking to partially replace coal and coke.The opti- mum preparing condition of biomass char for ironmaking is to carbonize raw biomass by a constant temperature heating pattern at 500 C for 30 min. KEY WORDS ironmaking:biomass char:carbonization;combustion:gasification:reactivity 随着世界钢铁产量的剧增，治金煤炭资源，尤其 生物质资源通常具有可磨性差、体积密度小、能 是焦煤资源日益匮乏，节约传统能源、开发新能源的 量密度低和水分含量高等缺陷，这限制了其在工业 需求十分迫切.近年来，世界气候出现异常，低碳成 中的直接利用，因此通常需要对生物质资源进行转 为社会关注的焦点，钢铁行业作为C02等温室气体 化处理.生物质资源经热化学转化可获得直接的热 的排放大户，减排任务十分艰巨·-习.生物质资源 能或生物油、可燃气体和生物质焦等。生物质经碳 (废木料、秸秆等)分布广、产量大，是唯一一种可再 化处理后可得到生物质焦，其可磨性大幅改善，能量 生的碳中性碳源，与传统化石能源相比具有巨大的 密度提高，可作为一种固体燃料B一.目前，大部分 经济、环保优势和社会效益.如果能将其在钢铁生 研究是在生物质的气化、发电等方面，对于生物质焦 产中合理应用，则对于企业的节能减排、降低成本等 的制备及其在炼铁工艺中的应用则研究较少 具有重大意义. 实际上，生物质应用于炼铁工艺由来已久，其中 收稿日期：201106-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51104014)第 34 卷 第 9 期 2012 年 9 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 9 Sep． 2012 炼铁用生物质焦的制备及其性能 胡正文 张建良 左海滨 李 净 刘征建 杨天钧 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: huzhengwen1986@ 163． com 摘 要 采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化，碳化温度选为 300、400、500、600 和 700 ℃，保温时间分别为 30、60 和 90 min． 利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析，并研究了制备条件对生物质焦 的产率及与 CO2 反应性的影响． 结果表明，生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构，其 N、S、灰分、碱金属含量及燃烧 性能优于煤炭，适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂，以替代部分煤粉和焦炭． 综合考虑，炼铁用生物质焦的最佳制备条件 是，采用恒温加热模式将生物质加热至 500 ℃进行碳化，并保温 30 min． 关键词 炼铁; 生物质焦; 碳化; 燃烧; 气化; 反应性 分类号 TF526 + ． 1 Preparation and properties of biomass char for ironmaking HU Zheng-wen ，ZHANG Jian-liang，ZUO Hai-bin，LI Jing，LIU Zheng-jian，YANG Tian-jun School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: huzhengwen1986@ 163． com ABSTRACT Raw biomass was carbonized by two different heating patterns to produce biomass char at 400，500，600 and 700 ℃ for 30，60 and 90 min． The composition，microstructure，and combustibility of the derived biomass char were investigated by scanning electron microscopy ( SEM) and thermogravimetric analysis ( TG-DTG) ． The effects of preparing conditions on the biomass char's yield and reactivity for reacting with CO2 were studied． It is shown that the biomass char has typical duct structure or sheet structure，which is different from coal． The contents of N，S，ash and alkali metals in the biomass char are much lower，but its combustibility is better than coal samples，suitable for using as a reducing agent and a heating agent in ironmaking to partially replace coal and coke． The opti￾mum preparing condition of biomass char for ironmaking is to carbonize raw biomass by a constant temperature heating pattern at 500 ℃ for 30 min． KEY WORDS ironmaking; biomass char; carbonization; combustion; gasification; reactivity 收稿日期: 2011--06--26 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51104014) 随着世界钢铁产量的剧增，冶金煤炭资源，尤其 是焦煤资源日益匮乏，节约传统能源、开发新能源的 需求十分迫切． 近年来，世界气候出现异常，低碳成 为社会关注的焦点，钢铁行业作为 CO2 等温室气体 的排放大户，减排任务十分艰巨［1--2］． 生物质资源 ( 废木料、秸秆等) 分布广、产量大，是唯一一种可再 生的碳中性碳源，与传统化石能源相比具有巨大的 经济、环保优势和社会效益． 如果能将其在钢铁生 产中合理应用，则对于企业的节能减排、降低成本等 具有重大意义． 生物质资源通常具有可磨性差、体积密度小、能 量密度低和水分含量高等缺陷，这限制了其在工业 中的直接利用，因此通常需要对生物质资源进行转 化处理． 生物质资源经热化学转化可获得直接的热 能或生物油、可燃气体和生物质焦等． 生物质经碳 化处理后可得到生物质焦，其可磨性大幅改善，能量 密度提高，可作为一种固体燃料［3--4］． 目前，大部分 研究是在生物质的气化、发电等方面，对于生物质焦 的制备及其在炼铁工艺中的应用则研究较少． 实际上，生物质应用于炼铁工艺由来已久，其中 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.09.014