【正文】 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(tuán)結(jié)構(gòu)的分析方法，由于不同官能團(tuán)在一定的波數(shù)范圍對紅外光有一定的吸收強(qiáng)度，因此通過紅外光譜可以對煤中的光能團(tuán)進(jìn)行分析。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?？傊玫降腡G曲線和其他數(shù)據(jù)與實驗前所設(shè)定的條件密切相關(guān)。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。 g置于GB212規(guī)定的陶瓷坩堝中，用坩堝蓋將坩堝密封。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。 2010年全國糧食總產(chǎn)量54640 x 104t，油料產(chǎn)量3240x 104t 。目前，世界許多國家都在生物質(zhì)能利用方面展開研究。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。因為天然碳持續(xù)周期比化石燃料的碳周期短，認(rèn)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。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(jī)碳含量）的土地上。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(jī)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。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(yīng)高爐煉鐵的需求量。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(shè)備上應(yīng)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。除收縮度外，加入木炭還會降低配煤時其他流變學(xué)性質(zhì)如流動性、膨脹度等。（2）用于鐵礦造塊。在風(fēng)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。而“秸稈煤”則是利用現(xiàn)代生物化學(xué)技術(shù)，以模擬天然煤的形成過程，將農(nóng)作物、秸稈等進(jìn)行煤化反應(yīng)，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(dá)到普通天然煤的效果。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。合適的炭化溫度應(yīng)該從質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率兩方面綜合考慮。（3）牲畜飼料。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(yīng)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。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。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）。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(xué)能可以被充分利用，化石燃料大幅度節(jié)省。當(dāng)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。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(dá)到1800℃ ,將可廣泛應(yīng)用于工業(yè)能源領(lǐng)域。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(jìn)行處理，可以作為飼料利用。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(dá)到30%和50% 。由此原理而設(shè)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。農(nóng)作物、秸稈等生物質(zhì)制成秸稈煤后，其密度、強(qiáng)度、燃燒性能等都有了進(jìn)一步的改善。當(dāng)噴吹濃度和噴吹速度相同時，沿風(fēng)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。利用生物質(zhì)能可以生產(chǎn)新型的含碳球團(tuán)等爐料，將這些高反應(yīng)性爐料應(yīng)用于高爐，可實現(xiàn)高爐低還原劑操作或低碳煉鐵。巴西國家黑色冶金公司[28]也對此開展了焦?fàn)t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。生物質(zhì)資源通過轉(zhuǎn)化處理可獲得各種燃料或化學(xué)物質(zhì)。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(fù)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。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(yīng)等方面的不可持續(xù)問題。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(hù)生物多樣性、土壤肥力和自然生態(tài)，是主要發(fā)展方向。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(fù)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。因為還受制于林業(yè)生產(chǎn)的行業(yè)狀況，超出了鋼鐵行業(yè)的職權(quán)范圍。德國亞琛工業(yè)大學(xué)在實驗室和高爐上首次進(jìn)行了噴吹木炭和木炭與粉礦混合物的研究。不同研究文獻(xiàn)提供的農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量數(shù)據(jù)也不盡相同，大致范圍在5x108~15x108。不過，這些灌木多數(shù)生長在森林之間，自然條件惡劣，缺乏適用的采伐機(jī)具，故采集較為困難， 108左右。將電阻爐加熱至920℃左右，打開爐門并將放有陶瓷坩堝的架子送入爐內(nèi)并關(guān)上爐門，秒表計時準(zhǔn)確加熱到7min。4不同燃料的微觀形貌分析掃描電鏡廣泛用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、金屬材料、高分子材料、化工原料、地質(zhì)礦物等。本研究的試驗原料主要由鐵礦石和還原劑組成。木炭與赤鐵礦在三種碳氧比在一定條件下，還可以利用紅外光譜對煤中的官能團(tuán)進(jìn)行定量分析。因此煤中不同的官能團(tuán)對煤的燃燒特性影響非常明顯。在500℃左右碳化秸稈與赤鐵礦基本反應(yīng)完畢，500℃以后曲線略微下滑但并不明顯。而最重要的是通過TG曲線得到樣品的反應(yīng)初始溫度。然而，揮發(fā)份的含量則出現(xiàn)相反的規(guī)律。用預(yù)先稱量過的陶瓷坩堝稱取粒度小于200目的干燥樣品1177。例如，內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅和新疆等省區(qū)的荒漠總面積約為157 x 104km2，其中沙漠化土地約為32. 3 x 104km2 ,可耕地和后備可耕地分別有1230 x 104 km2和1600 x104 km2，大部分地區(qū)口照豐富、晝夜溫差大，頗適合于種植能源作物。 x l08 km2， x l08 km2 ,油料作物為1397 x 104 km2。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(fù)面影響，排放的CO2不增加大氣中的溫室氣體濃度，還可在保證高爐高生產(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。如果煉鐵需要的原生生物質(zhì)即木炭必須從市場上購買，煉鐵廠商將很難控制原生生物質(zhì)的長期、充足而穩(wěn)定地供應(yīng)，使生物質(zhì)煉鐵成為不可能實現(xiàn)的夢想。然而，燃燒可再生資源生物質(zhì)釋放的CO2可被生長中的再生資源吸收，達(dá)到吸收與排放平衡。農(nóng)林業(yè)廢棄物的收獲量需要考慮保護(hù)生物多樣性、維持健康的生態(tài)系統(tǒng)、防比土壤退化等要求，這將使收獲量減少，例如提高秸稈還田數(shù)量可以提升土壤肥力、防比土壤退化。預(yù)計第二代生物燃料技術(shù)可于2020年前后在一些國家實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn).全球運輸燃料消費量大約占到石油消費總量的50%左右，產(chǎn)生的二氧化碳排放量約相當(dāng)于全球與能源相關(guān)的溫室氣體排放量的25%。我國森林覆蓋率不過只有17%，不到世界1/4，而且森林質(zhì)量不高，主要分布在東北和西南地區(qū)，大部分是慢速成長林，為此木質(zhì)生物質(zhì)制炭冶煉不符合我國國情，難以在我國大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。由于生物質(zhì)炭的強(qiáng)度小，替代焦炭利用效率低，替代煤粉噴吹對生物質(zhì)炭的強(qiáng)度沒有要求，可以帶來更大的利用效益。延展性試驗[27]顯示，~，當(dāng)粒徑。生物質(zhì)或生物質(zhì)焦能夠代替煉焦配煤中的部分煤炭，將生物質(zhì)或生物質(zhì)焦按一定比例與煉焦煤混合后生產(chǎn)高爐焦炭，可以降低焦?fàn)t煉焦過程的污染。隨著OTC比的增加，木炭的燃燒率增加，但增加的幅度小于煤粉。（4）秸稈生物質(zhì)煤與天然原煤的區(qū)別天然煤是農(nóng)作物、秸稈、樹枝、雜草等生物質(zhì)堆積層埋在地下后，經(jīng)過長時期的地質(zhì)作用和一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而形成的。而秸稈直徑較小，容易燒盡成灰，不能采取如上操作。；；；；；生物質(zhì)炭化是在無氧環(huán)境下進(jìn)行不完全熱解生成炭的過程，炭化過程受溫度的影響最為明顯，[7]，隨著炭化溫度的升高，氧含量降低，碳含量增加，熱值升高，但木炭產(chǎn)率降低。用于制造紙張、建筑材料、纖維板、手工仿品材料、保溫材料、秸稈培養(yǎng)基質(zhì)化利用等，總消耗量占秸稈總量的3%左右。其三，能量得到率較低。所用氣化劑不同，得到的氣體燃料種類也不同，如空氣煤氣、木煤氣、混合煤氣以及蒸汽—氧氣煤氣等。而采用生物質(zhì)燃料所排放的CO2最少生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量，特別適合氣化和燃燒等形式的熱化學(xué)利用。第二，可以很大程度上節(jié)約煤炭資源。此外，由于氣化氣中主要成分是COOCO、H2和CH4及其他烷烴，因而必須配套專用灶具進(jìn)行燃用，這勢必影響集中供氣的發(fā)展。所以提高生物質(zhì)直接燃燒的溫度是生物質(zhì)能源利用的重大科學(xué)問題。目前常用的處理方法有物理粉碎、氨化處理和青貯利用等，消耗量占總秸稈量的27%左右。國內(nèi)外一些學(xué)者采用熱重分析儀和不同類型反應(yīng)器對生物質(zhì)和煤混合物共熱解進(jìn)行了研究，對是否存在相互作用關(guān)系及其機(jī)理的認(rèn)識不盡相同[8~10]，比如用森林殘余物和波蘭共熱解時發(fā)現(xiàn)，森林殘留物產(chǎn)生的半焦量占70%