【正文】 定會成為現(xiàn)實。由此可見，高爐使用生物碳煉鐵的優(yōu)勢是提供給鐵礦石還原和熔化的生物碳不但對生產(chǎn)工藝無負面影響，排放的CO2不增加大氣中的GHG濃度，還可在保證高爐的高生產(chǎn)率的前提下大幅度降低CO2排放和節(jié)約不可再生的化石能源。作為溫室氣體排放的主要工業(yè)部門之一的加拿大鋼鐵工業(yè)，最近若干年已連續(xù)不斷，且大幅度地減少了能源消耗和CO2排放。④山能源作物—常規(guī)農(nóng)業(yè)和/或能源作物—林業(yè)組成的聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于保護生物多樣性、土壤肥力和自然生態(tài)，是主要發(fā)展方向。基于人類社會的主觀努力，生物質(zhì)資源量在21世紀前半葉有可能取得成倍增長。目前，對于發(fā)展第二代生物燃料尚有幾個問題存在爭議.①以纖維素生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物燃料能否解決環(huán)境、原料供應等方面的不可持續(xù)問題。消費品種包括農(nóng)林業(yè)和城市廢棄物等，還有少量的糖料（甘蔗、甜菜）、谷物（玉米）和植物油，其中農(nóng)林業(yè)廢棄物大部分被用作傳統(tǒng)的民用燃料，糖料、谷物和植物油主要用于生產(chǎn)第一代生物燃料。農(nóng)林廢棄物相對于煤炭，由于其自身的特點有著一定的劣勢，農(nóng)林廢棄物分布廣泛，能量密度低，收集儲運復雜，從而所產(chǎn)生的成本限制了農(nóng)林廢棄物的大規(guī)模利用。三是特性優(yōu)勢。生物質(zhì)資源通過轉(zhuǎn)化處理可獲得各種燃料或化學物質(zhì)。關(guān)于添加生物質(zhì)的配比和優(yōu)化焦炭質(zhì)量，今后還需探討和研究。巴西國家黑色冶金公司[28]也對此開展了焦爐試驗，在配煤中添加不同的生物材料（炭化水稻殼、炭化椰殼、大豆皮、咖啡豆和木炭），試驗結(jié)果在CSR /CRI和流動性等方面與加拿大礦產(chǎn)和能源技術(shù)中心研究結(jié)果一致。盡管生物質(zhì)能在煉鐵過程中的應用較少，且大多處于起步階段，但是其開發(fā)潛力巨大。利用生物質(zhì)能可以生產(chǎn)新型的含碳球團等爐料，將這些高反應性爐料應用于高爐，可實現(xiàn)高爐低還原劑操作或低碳煉鐵。木材的炭化溫度越高，木炭的比表面積越大。當噴吹濃度和噴吹速度相同時，沿風口徑向煤氣中CO和O濃度變化規(guī)律基本相同，木炭的峰值溫度比煤粉的峰值溫度高了16℃（分別為1714℃和1698℃），木炭層中未燃煤粉的數(shù)量比焦炭低。采用熱重法對5種木炭和2種煤粉進行了燃燒對比試驗，木炭的燃燒性優(yōu)于高揮發(fā)性煤，而低揮發(fā)性煤燃燒性最差。農(nóng)作物、秸稈等生物質(zhì)制成秸稈煤后，其密度、強度、燃燒性能等都有了進一步的改善。小煤窯被強制關(guān)閉，將在一定時期內(nèi)導致原煤價格上漲。由此原理而設計成的干餾式炭化爐，其關(guān)鍵是掌握好將燒著的秸稈放入炭化爐的火候。將秸稈炭化后可以取代煤粉用于鑄型中的煤粉型水基涂料以及爐窯加熱噴射燃燒用的煤粉，而且其用量也很大。一般來說，低溫慢速熱解通過增加保溫時間，可以提高木碳產(chǎn)量和能量密度，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別可達到30%和50% 。直燃供電技術(shù)，發(fā)電效率低，設備維護高，燃料結(jié)渣嚴重等。通過合理的技術(shù)對農(nóng)林廢棄物中的蛋白質(zhì)和纖維素類物質(zhì)進行處理，可以作為飼料利用。過去主要是混合在畜禽糞便中發(fā)酵成有機肥，大量使用化肥后，傳統(tǒng)堆肥逐漸減少。如果能解決生物質(zhì)直接燃燒溫度低的問題，將其燃燒溫度提高到1400℃以上，甚至達到1800℃ ,將可廣泛應用于工業(yè)能源領(lǐng)域。最近國外研究開發(fā)了快速熱解技術(shù)，即瞬時裂解，液體燃料油。當前，生物質(zhì)氣化還需解決的問題主要有氣體凈化、廢水處理和氣體熱值偏低等問題。同時，生物質(zhì)在燃燒時可視為對地球不增加CO2排放（即和植物生長時吸收的CO2抵扣）。自古代以來，生物質(zhì)和木炭已被用作燃料和冶金過程中的還原劑，并且近來在巴西被廣泛用于煉鋼過程，從探索多種方式能源化利用的角度考慮，將農(nóng)林廢棄物用于煉鐵可以減少化石燃料的消耗，生物質(zhì)煉鐵表現(xiàn)在兩個方面:第一，農(nóng)林廢棄物所含有的氫元素化學能可以被充分利用，化石燃料大幅度節(jié)省。碳化玉米秸稈煉鐵的可行性研究碳化玉米秸稈煉鐵的可行性研究目錄1引言 1 3 3 4 6 6 7 9 10 11 1磁化鐵礦 12 12 13 14 14 15 203生物質(zhì)和煤粉的工業(yè)分析 23 23 23 23 23 24 24 24 24 24 25 254不同燃料的微觀形貌分析 265不同燃料的燃燒特性和紅外光譜分析 30 31 32 36碳化玉米秸稈煉鐵的可行性研究1引言鋼鐵產(chǎn)業(yè)在當今仍然是人類社會經(jīng)濟發(fā)展最重要的工業(yè)之一，而煉鐵環(huán)節(jié)是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)最基本和最重要的一部分。生物質(zhì)是碳中性物質(zhì)，在燃燒時可視為對地球不增加CO2排放（即和植物生長時吸收的CO2抵扣）。生物質(zhì)能是綠色環(huán)保能源，而且SN，很少，灰分相對于化石能源很低，因此燃燒后的污染物排放量減少。這種方法通過改變生物質(zhì)原料的形態(tài)來提高能量轉(zhuǎn)化效率，獲得高品位能源，生物質(zhì)氣化具有就地取材、廢物利用、減少污染、使用方便、衛(wèi)生等優(yōu)點。其比例根據(jù)不同的工藝條件而發(fā)生變化。這些都是該領(lǐng)域研究工作者有待解決的問題.（5）燃燒是生物質(zhì)被應用的最簡單方式，也是最早被使用的傳統(tǒng)方式，但大部分生物質(zhì)是作為一種低品味的燃料加以利用，燃燒效率極低。（1）秸稈肥料還田。（3）牲畜飼料。為了提高秸稈的利用率，目前開發(fā)了大量的利用技術(shù)，如直燃發(fā)電供熱，發(fā)酵制氣等技術(shù)。合適的炭化溫度應該從質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率兩方面綜合考慮。農(nóng)作物秸稈如（高粱、玉米、大豆、棉花、栗秸、雜樹、竹枝）來源廣泛。農(nóng)作物秸稈的炭化采取農(nóng)家做飯燒火時，將著火的小雜樹等置于密閉爐內(nèi)炭化法。（3）秸稈生物質(zhì)煤的市場前景全球性能源危機，導致液化氣、柴油燃料供應緊張，價格大幅上漲。而“秸稈煤”則是利用現(xiàn)代生物化學技術(shù)，以模擬天然煤的形成過程，將農(nóng)作物、秸稈等進行煤化反應，讓其具備天然煤一樣的品質(zhì)，且燃燒時無煙無味，無論熱值還是燃燒效果均可達到普通天然煤的效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)木炭與煤粉的燃燒速度幾乎一樣，燃盡時間在250ms左右，而焦粉的燃燒速度較慢，木炭的燃盡性能與炭化溫度之間的關(guān)系并不明顯。在風口噴吹的中試試驗中，木炭的平均燃燒率比煤粉高10%，但噴吹濃度低了22g/Nm3。木炭表面孔隙發(fā)達，其比表面積與表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，不能通過計算得到，Babich用BET[13]法測定的木質(zhì)生物質(zhì)炭化后所得木炭的表面積，木炭表面積為150 m2/g~350m2/g，~，煤是木炭的1/350~1/60，意味著木炭的反應性非常好。（2）用于鐵礦造塊。此外，生物質(zhì)（焦）還可用于鐵礦的還原磁化、球團礦的焙燒及熱風爐的加熱等。除收縮度外，加入木炭還會降低配煤時其他流變學性質(zhì)如流動性、膨脹度等。除了降低碳排放，還可顯著降低煉焦壓力，對焦爐生產(chǎn)非常有利。生物質(zhì)炭與煤粉具有相似的熱性能，直接在傳統(tǒng)的噴煤設備上應用是可行的，完全替代噴吹后CO2的減排量約為40% .通過物料平衡和熱平衡來評估高爐噴吹生物質(zhì)炭的冶煉效果，在噴吹率為140kg/t時，低灰分的生物質(zhì)炭具有很高的替代率，與噴吹高揮發(fā)份煤粉相比，可以減少焦炭和燃料的量為20kg/t. 生物質(zhì)炭的孔隙度，粒度分布和表面結(jié)構(gòu)對噴吹率影響很小，即使是大顆粒的尺寸為162μm，對生物質(zhì)炭的噴吹無任何不利影響，高爐對噴吹生物質(zhì)炭的要求低，大規(guī)模工業(yè)化使用存在可行性。生物質(zhì)焦一般碳含量較高，灰分含量很低，氮、硫、鉀、鈉等雜質(zhì)元素含量很少，即成分純凈度較高。但是我國是一個農(nóng)業(yè)大國，另外農(nóng)林廢棄物生命周期短，成長快速，足以持續(xù)供應高爐煉鐵的需求量。全球生物質(zhì)能源消費量呈逐年增長趨勢，近年已從20世紀70年代中期的每年25EJ增長至每年55EJ，約占世界一次能源消費量的10%左右。降低運輸部門溫室氣體排放量的可行方案包括使用生物燃料、提高汽車發(fā)動機效率、推廣使用混合動力汽車和電動汽車等，但重型卡車、海運貨輪及航空運輸不宜電氣化和使用燃料電池技術(shù)，這部分溫室氣體減排就只能依靠研發(fā)新型生物燃料（生物柴油、生物航空煤油等）來解決。潛在總能量可以通過不同制約條件進行估算，大致分為理論潛量、地理潛量、技術(shù)潛量、經(jīng)濟潛量和生態(tài)潛量5類，數(shù)值互不相同。③專用能源作物品種以多年生草本、速生樹木為主，有利于提高生物質(zhì)技術(shù)資源量，這類能源作物可種植在不適合種植糧食作物（可能降低土壤中有機碳含量）的土地上?？梢钥隙?，生物質(zhì)煉鐵一定會成為現(xiàn)實，投入工業(yè)化生產(chǎn)，一定能大幅度降低鋼鐵工業(yè)的GHG排放。因為天然碳持續(xù)周期比化石燃料的碳周期短，認為可再生生物碳源燃燒時排放的CO2不增加大氣中的GHG濃度而將其稱之所謂的中性。根據(jù)預測，以上兩種方法用于傳統(tǒng)煉鐵可降低CO2排放約25%。即使煉鐵廠商能很好地控制整個碳生命周期，仍很難確保林業(yè)殘余物來自可再生資源。加拿大碳化研究協(xié)會開展了傳統(tǒng)煉焦高爐煉鐵工藝利用生物質(zhì)煉鐵的可行性研究。目前，世界許多國家都在生物質(zhì)能利用方面展開研究。未來生物質(zhì)能的利用空間巨大。 2010年全國糧食總產(chǎn)量54640 x 104t，油料產(chǎn)量3240x 104t 。據(jù)估計， 108t。根據(jù)“第六次林業(yè)資源調(diào)查”數(shù)據(jù)，中國西部地區(qū)的灌木林總面積約4530 x 104 km2， 108 ~ 108t。然而，資源的制約和技術(shù)水平較低的現(xiàn)實限制了我國生物燃料的發(fā)展速度，其應用前景尚不明朗。 g置于GB212規(guī)定的陶瓷坩堝中，用坩堝蓋將坩堝密封。將電阻爐加熱到815℃后，打開爐門并將放有樣品的陶瓷飯鍋慢慢的放入電阻爐中。木炭的灰分最低，而碳化秸稈纖維則最高，甚至超過還原劑陽泉煤。5不同燃料的燃燒特性和紅外光譜分析 熱重分析儀熱重分析法（TGA）是當今研究固體燃燒性最為主要的方法?？傊玫降腡G曲線和其他數(shù)據(jù)與實驗前所設定的條件密切相關(guān)。而木炭在380℃之前質(zhì)量沒有明顯的變化，溫度逐漸上升，380℃~700℃是木炭反應階段，TG曲線逐漸下降，發(fā)生了劇烈的反應。從圖中可以看出，碳化秸稈與鐵礦石在三種碳氧比下的TG曲線沒有很明顯的區(qū)別。從圖中可以看出，陽泉煤與鐵礦石在三種碳氧比下的TG曲線沒有很明顯的區(qū)別。近年來，傅里葉紅外光譜已經(jīng)成為一種重要的研究物質(zhì)官能團結(jié)構(gòu)的分析方法，由于不同官能團在一定的波數(shù)范圍對紅外光有一定的吸收強度，因此通過紅外光譜可以對煤中的光能團進行分析。