一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊及氣鐵聯產方法與流程
2023-06-17 05:38:18 1
本發明涉及煉鐵技術領域，更具體地說，涉及一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊及氣鐵聯產方法。
背景技術：
生物質能(biomassenergy)是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源於綠色植物的光合作用，是一種可再生能源。生物質能具有可再生、低汙染、分布廣泛等優點。合理利用生物質能源，可有效減少對礦物能源的依賴，通過減輕能源消費給環境造成的汙染。如今生物質能的開發和利用已經成為國際關注的焦點，生物質能技術具有相當廣闊的發展前景。現有的生物質在應用的過程中，往往對生物質進行氣化，生物質氣化是在一定的熱力學條件下，藉助於空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用，使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原重整反應，最終轉化為一氧化碳，氫氣和低分子烴類等可燃氣體的過程。
鋼鐵工業係指生產生鐵、鋼材、工業純鐵和鐵合金的工業，是世界所有工業化國家的基礎工業之一。與此同時，鋼鐵工業也是資源、能源密集型產業，也是典型的高物耗、高能耗、高汙染產業，在生產過程中消耗大量的鐵礦石、煤炭、水等有限資源，同時又排放大量的廢棄物，對環境造成了嚴重的汙染。我國鋼鐵企業能耗約佔用了全國總能耗的10％，廢水、固體廢棄物、廢氣排放量分別佔全國工業汙染物排放總量的14％，17％，16％。目前，我國鋼鐵工業的發展面臨能源和環境的雙重製約，能源和環境己成為影響鋼鐵工業生存和發展的重大問題。推進鋼鐵工業的節能減排政策，加大節能減排力度、提高能源利用效率，發展以低能耗、低汙染為基礎的「低碳經濟」，才能促進鋼鐵工業的可持續發展。因此，可以將生物質應用於鋼鐵工業中，利用生物質代替傳統煉鐵工藝的煤和焦碳。
經檢索，已有相關的技術人員開展此方面的研究，例如：青島理工大學進行相關的研究，並申請了專利：一種基於生物質的直接還原煉鐵裝置及方法(專利申請號201110408416.3，申請日：2011-12-09)和一種基於生物質熱解焦油的直接還原煉鐵裝置和方法(專利申請號201310107214.4，申請日2013-03-29)，其採用生物質熱解焦油替代煤和天然氣進行直接還原煉鐵，從而減小了煉鐵工藝對化石能源的依賴，改善直接還原鐵產品品質的同時還能減少對環境的危害。但是該方法往往是將生物質作為燃料的替代品，但是生物質在還原礦石過程中，同時伴隨著生物質的裂解，此過程中生物質易發生裂解不完全而產生大量的焦油，不僅造成生物質能源的浪費，而且造成嚴重的環境汙染，此問題亟需解決。而且現有的生物質球團強度較差，影響了球團的進一步的反應和還原過程。
技術實現要素：
1.發明要解決的技術問題
本發明的目的在於克服現有技術中，粘結劑降低了直接還原鐵的質量的不足，提供一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊及氣鐵聯產方法；
其中提供的一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊的方法，通過用改性生物質作為粘接載體，改性生物質可以提高含鐵團塊的強度，提高了直接還原鐵的質量；進一步地，各組分的配合作用，可以促進了大分子有機物的分解，降低焦油含量，同時提高氣化產率；進一步的可以提高金屬化率；
其中提供的一種用生物質作為粘接載體的氣鐵聯產方法，用改性生物質作為粘接載體，含鐵團塊中的生物質被氣化生成可燃性氣體，鐵氧化物被還原生成直接還原鐵，可以提高直接還原鐵的質量，可以降低焦油含量，同時提高氣化產率，通過生物質改性提高了含鐵團塊的強度；進一步的可以提高金屬化率。
2.技術方案
為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
本發明的一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊的方法，步驟為將含鐵原料、生物質和添加劑混合，通過壓塊機熱壓製備得到含鐵團塊，所述的生物質通過改性溶液中進行改性處理，所述的改性溶液為鹼性溶液。
優選地，包括含鐵原料、生物質和添加劑；所述的含鐵原料、生物質和添加劑按如下質量份數組成：
生物質50-60份；
含鐵原料100-200份；
添加劑5-10份。
優選地，具體步驟如下：
(1)將生物質浸入改性溶液中浸泡1-2h，浸泡完成後在烘箱中烘乾，完成生物質的改性；
(2)將生物質、含鐵原料、添加劑混合，通過壓塊機在150-400℃熱壓製備得到含鐵團塊。
優選地，所述的改性溶液對生物質進行改性處理的溫度為80-95℃。
優選地，所述的改性溶液為naoh、ca(oh)2、koh中的一種或者兩種以上的組合。
本發明的一種用生物質作為粘接載體的氣鐵聯產方法，將生物質浸入改性溶液中進行改性處理，所述的改性溶液為鹼性溶液，再將改性處理後的生物質、含鐵原料和添加劑混合加壓製得含鐵團塊，將含鐵團塊放入高溫容器中進行加熱，生物質被氣化生成可燃性氣體，鐵氧化物被還原生成直接還原鐵，所述的添加劑包括碳酸鈉、紅土鎳礦、白雲石和草木灰。
優選地，所述的改性溶液對生物質進行改性處理的溫度為80-95℃。
優選地，所述的改性溶液為naoh、ca(oh)2、koh中的一種或者兩種以上的組合。
優選地，具體步驟如下：
(1)將生物質浸入改性溶液中浸泡1-2h，浸泡完成後在烘箱中烘乾，完成生物質的改性；
(2)將生物質、含鐵原料、添加劑混合，通過壓塊機在150-400℃熱壓製備得到含鐵團塊；
(3)將乾燥後的含鐵團塊放入800-900℃的高溫容器中，保持5-10min，再升溫至1150-1250℃，並保溫30-60min。
優選地，所述的含鐵原料、生物質和添加劑按如下質量份數組成：
生物質50-60份；
含鐵原料100-200份；
添加劑5-10份。
3.有益效果
採用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：
(1)本發明的一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊的方法，生物質含鐵團塊包括含鐵原料、生物質和添加劑，生物質通過改性溶液中進行改性處理，用改性生物質作為粘接載體，改性生物質可以提高含鐵團塊的強度，提高了直接還原鐵的質量；生物質含鐵團塊中的複雜氧化物加強了其對焦油等裂解產物在高溫下的離子偏移效應，促使焦油中的電子云被破壞而失去穩定性，促使了焦油裂解生成小分子有機物，裂解生成的可燃性氣體對鐵氧化物強化了對鐵氧化物的還原過程，提高了反應得到的直接還原鐵的金屬化率；
(2)本發明的一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊的方法，含鐵團塊中的金屬離子在高溫加熱的過程吸附在生物質及其分解產物的表面，促使了c-c和c-o鍵角偏移、鍵長變長、碳環不規則變形等，並造成鍵能降低，焦油及生物質其他分解產物熱穩定性降低，可以促進了大分子有機物的分解，降低焦油含量，同時提高氣化產率；
(3)本發明的一種用生物質作為粘接載體的氣鐵聯產方法，含鐵團塊中的生物質被氣化生成可燃性氣體，鐵氧化物被還原生成直接還原鐵，可以降低焦油含量，同時提高氣化產率，而且可以提高金屬化率，並且通過加入改性生物質，用改性生物質作為粘接載體，可以提高含鐵團塊的強度，提高了直接還原鐵的質量；
(4)本發明的一種用生物質作為粘接載體氣鐵聯產方法，生物質作為鐵氧化物的還原劑以及可燃性氣體的c源和h源，鐵氧化物充當鋼製備的鐵源以及碳反應生成co的氧源，提高了直接還原鐵的金屬化率；另一方面促進了焦油及生物質其他分解產物的催化裂解；
(5)本發明的一種用生物質作為粘接載體氣鐵聯產方法，通過改性生物質與含鐵原料在高溫下熱壓成型，提高了含鐵團塊的強度，避免了含鐵團塊的破碎，促進了含鐵團塊的生物質氣化，提高了反應的效率；進一步地提高了鐵品位，並製備得到了高質量的直接還原鐵。
附圖說明
圖1為本發明的一種用生物質作為粘接載體的氣鐵聯產方法的流程圖；
圖2為本發明的實施例含鐵團塊的掃描電鏡圖片。
示意圖中的標號說明：
s100、步驟(1)；s200、步驟(2)；s300、步驟(3)。
具體實施方式
下文對本發明的示例性實施例的詳細描述參考了附圖，該附圖形成描述的一部分，在該附圖中作為示例示出了本發明可實施的示例性實施例。儘管這些示例性實施例被充分詳細地描述以使得本領域技術人員能夠實施本發明，但應當理解可實現其他實施例且可在不脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明作各種改變。下文對本發明的實施例的更詳細的描述並不用於限制所要求的本發明的範圍，而僅僅為了進行舉例說明且不限制對本發明的特點和特徵的描述，以提出執行本發明的最佳方式，並足以使得本領域技術人員能夠實施本發明。因此，本發明的範圍僅由所附權利要求來限定。
下文對本發明的詳細描述和示例實施例可結合附圖來更好地理解，其中本發明的元件和特徵由附圖標記標識。
實施例1
前期研究的過程中申請已經取得了一系列的突破，並提高了氣化產率和直接還原鐵的質量，具有顯著的進步，並申請了發明專利(2017101469513-一種生物質氣化與直接還原鐵聯產方法及所用添加劑，申請日為：2016-03-13)。後續繼續研究的過程中申請人進一步的發現，在採用生物質含鐵團塊生產可燃性氣體和直接還原鐵時，生產得到的含鐵團塊的強度較差，易造成含鐵團塊粉碎，進而影響含鐵團塊的還原過程；此外，粘結劑還會影響直接還原鐵的鐵品味和氣體產率，為了進一步的提高直接還原鐵的質量，申請人進行了更一步的深入研究，創造性的提出了在含鐵團塊中不添加粘結劑，並通過改性生物質與含鐵原料在高溫下熱壓成型，用改性生物質作為粘接載體，改性生物質可以提高含鐵團塊的強度，避免了含鐵團塊的破碎，提高了直接還原鐵的質量，促進了含鐵團塊的生物質氣化，提高了反應的效率；進一步地提高了鐵品位，並製備得到了高質量的直接還原鐵。
結合圖1，本發明的一種用生物質作為粘接載體的氣鐵聯產方法，其中所述的氣為可燃性氣體，鐵為直接還原鐵，具體的步驟如下：
s100：步驟(1)將生物質浸入改性溶液中浸泡1-2h，本實施例為1.5h，改性溶液對生物質進行改性處理的溫度為80-95℃，本實施例為90℃；浸泡完成後在烘箱中烘乾，烘乾溫度為105℃，破碎時需破碎至粒度小於80目，並且要求生物質的灰分低於3％，完成生物質的改性；
值得注意的是其中的改性溶液為鹼性溶液，所述的鹼性溶液為naoh溶液，naoh溶液的質量濃度為2％。值得說明的是：其中生物質的來源包括農林業生產過程中除糧食果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素、農產品加工業下腳料、農林廢棄物、工業生物質廢棄物；當然也可以是畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等。
s200：步驟(2)將含鐵原料、生物質和添加劑混合，通過壓塊機在150-400℃熱壓製備得到含鐵團塊，含鐵團塊的壓強為10-20mpa，本實施例為15mpa，而後將團塊至於105±5℃的條件下，保溫3h至完全乾燥；所述的含鐵原料、生物質、添加劑按如下質量份數組成：生物質50-60g，優選52g；含鐵原料100-200g，優選150g；添加劑5-10g，優選8g。其中所述的含鐵原料包括高爐灰、燒結返礦和鐵精礦，各組分的質量百分比為：高爐灰：5％、燒結返礦：10％、鐵精礦：85％。
燒結返礦為：為燒結過程中的細粒返礦，高爐瓦斯灰的成分為：高爐瓦斯灰是高爐煤氣攜帶出的原料粉塵，含有鉀鈉元素，k2o的質量百分含量為：1.0～2.0％；na2o的質量百分含量為：5.0％～9.0％。其中上述的s100：步驟(1)和s200：步驟(2)即為本發明的一種用生物質作為粘接載體製備高強度含鐵團塊的方法。
s300：步驟(3)將乾燥後的含鐵團塊放入800-900℃的密閉高溫容器中，並在密閉條件下進行加熱，保持5-10min，以2-3℃/min的升溫速度升溫至1150-1250℃，並保溫30-60min。生物質被氣化生成h2、co、ch4等可燃性氣體，鐵氧化物被還原生成直接還原鐵；
其中，添加劑由碳酸鈉、紅土鎳礦、白雲石和草木灰組成，各組分的質量百分比為：碳酸鈉：20％，紅土鎳礦：45％，白雲石：30％，草木灰：5％。值得進一步說明的是：紅土鎳礦、白雲石和草木灰顆粒200目通過率大於90％。所述的紅土鎳礦化學成分質量百分比為：ni：1.8％，tfe：24％，sio2：35％，cao：1.3％，mgo：16％，al2o3：3.5％，cr：0.5％，其餘為雜質。
白雲石化學成分質量百分比為：tfe：0.28％，sio2：0.66％，al2o3：0.31％，cao：52.12％，mgo：31.03％。製備得直接還原鐵的金屬化率、氣體產率和焦油產率如表1所示；不僅大大提高了生物質氣化產率，而且提高了直接還原鐵的金屬化率。並檢測實施例1的含鐵團塊的抗壓強度為4130n，大大提高了含鐵團塊的抗壓強度，避免了在反應的過程中含鐵團塊粉碎，促進了氣體的傳質，進而提高了還原效率，提高了金屬化率，並提高了直接還原鐵的品位。
對比例1
本對比例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：其中未加入添加劑，檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。
對比例2
本對比例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：含鐵原料中未包含燒結返礦，即含鐵原料中僅由鐵精礦和高爐灰組成，檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。
對比例3
本對比例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：含鐵原料中未包含紅土鎳礦，即含鐵原料中僅由鐵精礦和燒結返礦組成，檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。
對比例4
本對比例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：將乾燥後的含鐵團塊放入反應器中由室溫逐漸升溫至900℃，再以2-5℃/min的升溫速度升溫至1150-1250℃，並保溫30-60min，本實施例的升溫速度為3℃/min，升溫溫度為1200℃，保溫時間為40min。檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。
對比例5
本對比例的基本內容同實施例1，其不同之處在於：還包括粘結劑4g；值得說明的是所述的粘結劑為膨潤土。檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。此外，還另外檢測團塊的抗壓強度，得到抗壓強度為420n。
表1實驗數據
對上述的結論進行對比，可以得出以下結論：
(1)由對比例1和實施例1對比發現，在相同的條件下，當未加入添加劑時，氣化產率較低，且焦油產率較高，添加劑中含有大量的金屬離子；
(2)由對比例2和實施例1對比發現，在相同的條件下，當不添加燒結返礦時，焦油的轉化率和氣化效率均有所降低，其原因可能是燒結返礦中含部分的複雜氧化物，該複雜氧化物在加熱的在高溫條件下可能會與添加劑的金屬元素產生鐵-鎳-鎂等氧化物或複雜氧化物，而這些氧化物又反作用於金屬離子，加強了其對焦油等裂解產物在高溫下的離子偏移效應，促使焦油中的電子云被破壞而失去穩定性，使c-c鍵、c-h鍵容易發生斷裂，從而促使了焦油裂解生成小分子有機物，裂解生成的h2、ch4等可燃性氣體對鐵氧化物強化了對鐵氧化物的還原過程，提高了反應得到的直接還原鐵的金屬化率。
(3)由對比例3和實施例1對比發現，在相同的條件下，當不添加高爐灰時，生物質的氣化效率降低，其原因尚不清晰，但是可能是由於高爐灰中含有大量的na、k、pb、zn，這些金屬離子一方面強化了對大分子有機物電子的吸引、偏移，另一方面可能在高溫條件下與鐵氧化物或者鎳鐵化合物結合，提高鐵氧化物、鎳鐵化合物的催化活性，從而改善了催化效果；上述元素不僅促進了大分子有機物的分解，同時改善了提高鐵氧化物、鎳鐵化合物的反應活性，並促進了鐵氧化物的還原，從而提高了金屬化率。
(4)對比例4與實施例1對比發現，相同的原料配比條件下，當緩慢加熱時，焦油的產率增加，其中可能是由於前期緩慢升溫的過程中產生較為大量的焦油，而焦油在生成的過程中就由容器中揮發而出，而在低溫的過程中鐵-鎳-鎂等氧化物或複雜氧化物尚未有效形成，另一方面金屬離子在低溫過程中難以有效地促進焦油中的大分子有機物發生裂解、重整，從而增加量焦油的產率。
(5)對比例5與實施例1對比可以發現，相同的條件下，如果配入不配入粘結劑，通過對生物質進行改性處理，在對生物質與含鐵粉料混合壓塊，申請人驚訝的發現反而提高了含鐵團塊的抗壓強度，通過多次研討會，最終認為其中的機理可能是：生物質未進行改性時，生物質中的纖維素成分具有一定的韌性，壓實後容易回彈，導致了壓實後的球團內部顆粒間距增大，致使含鐵團塊的強度降低。而通過對生物質進行改性，製備得到的含鐵團塊，在不添加粘結劑的情況下反而具有更好的強度，由圖2可以發現添加生物質後的含碳球團內部出現了大量的片狀區域，這是由於生物質在含碳球團內容產生交聯和熔化，使煤粉顆粒和鐵礦粉顆粒緊密地聯繫在一起，從而提高了含碳球團的強度，提高了含鐵團塊的強度，避免含鐵團塊在反應的過程中粉碎，促進了含鐵團塊內的氣體傳質，從而促進了含鐵團塊中的鐵氧化物與還原氣反應，促進了反應的進行，與此同時鐵氧化物促進了生物質的分解，從而提高了生物質的氣化產率，並同時提高了金屬化率。而且由於生物質進行改性後，生物質與鹼性溶液中的naoh充分混合，naoh浸入至生物質的內部，在進行改性的同時，na元素不可避免的會殘留在生物質內部，且na與生物質接觸更充分，在高溫條件下生物質及其分解產物碳原子及氧原子的電子受到na不同程度的影響，促使了c-c和c-o鍵角偏移、鍵長變長、碳環不規則變形等，並造成鍵能降低，焦油及生物質其他分解產物熱穩定性降低，從而進一步地提高了氣化產率；與此同時，生成的還原性氣體與含鐵原料中的鐵氧化物充分結合，進而提高了金屬化率，為後續的短流程的煉鋼提供了直接還原鐵的基礎，與此同時降低了焦油的產率。
當然，為了實現生物質在鋼鐵行業中的資源化應用，實現鋼鐵工業的可持續發展，已有相關的技術人員，開展了相關方面的技術研究。例如，發明創造的名稱為：聯合生產生鐵和高質量合成氣的方法和裝置，專利申請號：201180048198.5，專利申請日為：2011-08-03。該專利申請通過將鐵礦石和氣體聯產方法，該方法雖然實現了利用生物質還原鐵氧化物製備直接還原鐵，並且同時生產可燃性氣體，但是由於氣化過程中焦油等大分子有機物得不到有效的裂解、重整，使得焦油去除率較低，氣化效果差，此問題也是限制生物質有效資源應用的關鍵問題。
本專利的發明人通過長時間不懈的探索，最終選擇了恰當的組分作為生物質與含鐵原料反應的氣鐵聯產方法，大大提高了生物質的氣化效率以及焦油去除率，具有突出的實質性特點和顯著的進步，本領域的技術人員不經過創造性的勞動更不可能選擇如此的添加劑，並應用於含鐵原料製備可燃性氣體與直接還原鐵的聯產方法。上述的反應機理尚不完全清晰，並一直困擾著本專利的發明人。為了摸清該反應的反應理論，申請人開展了多次研討會進行討論，並認為其中可能是以下原因：
前期900℃保溫的過程中，在含鐵團塊上形成了形成微孔，增大團塊的比表面積，並為後續鐵-鎳-鎂等氧化物或複雜氧化物與促進焦油裂解提供了較大的反應界面，同時增大了生物質裂解氣體還原鐵氧化物的反應面積，一方面促進了鐵氧化物的逐級還原並且生物質氣化、裂解過程產生大量h2、co、碳氫化合物，具有較高的還原性，該還原性氣體促進了鐵氧化物低溫還原，並且添加劑促進了低熔點固溶相的生成，使得生物質只需在較低的溫度下就能對鐵礦石進行還原，當生物質作為鐵氧化物的還原劑以及可燃性氣體的c源和h源。鐵氧化物充當鋼製備的鐵源以及碳反應生成co的氧源。與常規生物質生產直接還原鐵的方法不同，本方法的氧來自含鐵團塊的內部循環，而不是來自由氧氣，從而提高了直接還原鐵的金屬化率；另一方面促進了焦油及生物質其他分解產物的催化裂解。
此外，高爐灰和添加劑含有大量的鹼性金屬離子，該金屬離子在高溫加熱的過程吸附在生物質及其分解產物的表面，在高溫條件下生物質及其分解產物碳原子及氧原子的電子受到不同程度的影響，促使了c-c和c-o鍵角偏移、鍵長變長、碳環不規則變形等，並造成鍵能降低，焦油及生物質其他分解產物熱穩定性降低。但是，不添加添加劑時，金屬離子難以吸附在生物質纖維素的表面，使得生物質脫聚反應為主導，生成一系列含有碳環狀的碳氫化合物，使得焦油產率較高。
並且，溫度的不斷升高生物質加熱還原鐵氧化物的過程中，生產一系列活性的鐵-鎳-鎂等複雜氧化物，其中包括：鈣鐵化合物、鈣鎂化合物、鐵橄欖石、鎳鐵氧化物等，高溫條件下這些物質表面具有較高的反應活性和極性活化位，一方面促進了金屬離子的移動，加強了金屬離子對焦油等裂解產物在高溫下的離子偏移效應；另外，焦油中的稠環化合物含有帶負電性的π電子體系，π電子云被破壞而失去穩定性，使c-c鍵、c-h鍵容易發生斷裂，從而降低了裂解活化能，鐵-鎳-鎂等氧化物或複雜氧化物進一步促進焦油等大分子有機物發生催化降解，使得焦油中的大分子有機物發生開環斷裂反應，易發生降解，並生成一系列的低分子碳氫化合物，提高了生物質的氣化轉化效率，並降低了焦油的產率。其中，特別是鎳鐵氧化物降低了碳氫化合物和ch4的含量，可燃氣體中h2和co含量顯著增加，當然鐵氧化物在催化分解有機物的過程中，自身也在不斷的參與反應過程，並不斷的還原並得到直接還原鐵，從而提高了直接還原鐵的金屬化率。
實施例2
本實施例的基本內容同實施例1，不同之處在於：所述的添加劑由碳酸鈉、紅土鎳礦、白雲石、草木灰和鉻渣組成；各組分的質量百分比為：碳酸鈉：15％、紅土鎳礦：30％、白雲石：30％、草木灰：15％，鉻渣：10％。所述的鉻渣化學成分質量百分比如下：sio2：28％，al2o3：8％，cao：30％，mgo：15％，fe2o3：10％，cr2o6：0.8％和na2cr2o7：1％，其餘為雜質。檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。一方面鉻渣在生物質氣化的高還原性條件下，對鉻渣進行有效還原，生成底價的鉻氧化物，鉻氧化物與團塊中的鐵氧化物、鈣鎂化合物結合，促進了焦油中的大分子有機物的高效率裂解，從而生成小分子可燃性氣體，鐵氧化物在催化分解有機物的過程中，自不斷的還原並得到直接還原鐵。
值得注意的是其中的改性溶液為鹼性溶液，所述的鹼性溶液為koh溶液，koh溶液的質量濃度為3％。
實施例3
本實施例的基本內容同實施例1，不同之處在於：鐵精礦由哈楊迪、圖巴朗粉、加拿大精粉、哈混粉和金布巴粉組成，礦的成分如表2所示，各種礦粉的質量百分比為：哈楊迪：10％、圖巴朗粉：20％、加拿大精粉：40％、哈混粉：15％、金布巴粉：15％。檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率，實驗結果記錄如表1所示。
表2礦粉成分(wt/％)
直接還原鐵的金屬化率進一步提高，通過反覆討論，發明人認為：此過程可能是在900℃保溫的過程中，鐵礦粉中的結晶水受熱分解，並在含鐵團塊中產生較多的空隙，從而增大了鐵氧化物還原的氣固反應界面，這些空隙增大了鐵氧化物及其複雜化合物對焦油中的大分子有機物的催化作用，且結晶水受熱分解產生的h2o瀰漫在反應器中，該水蒸氣在鐵氧化物催化下，促進了大分子的裂解/重整，從而提高了焦油的轉化效率，此過程中鐵氧化物在催化分解有機物的過程中，不斷的還原並得到直接還原鐵。
值得注意的是其中的改性溶液為鹼性溶液，所述的鹼性溶液為naoh和ca(oh)2的混合溶液，混合溶液的質量濃度為4％，naoh和ca(oh)2的質量之比為4:1。
實施例4
本實施例的基本內容同實施例1，不同之處在於：添加劑由碳酸鈉、氯化鉀、紅土鎳礦、白雲石、草木灰組成，各組分的質量百分比為：碳酸鈉：15％、氯化鉀：20％、紅土鎳礦：25％、白雲石：30％、草木灰：10％。檢測反應後直接還原鐵的金屬化率，生物質氣化產率、焦油產率。實驗結果記錄如表1所示。鹼金屬離子主要是鹼金屬促進了焦油等大分子有機物的進一步裂解，抑制了高溫環境下小分子團聚，提高了焦油的轉化效率，添加劑促進了鐵氧化物與大分子有機物結合，鐵氧化物在催化分解有機物的過程中，不斷的還原並得到直接還原鐵。
值得注意的是其中的改性溶液為鹼性溶液，所述的鹼性溶液為naoh溶液，naoh溶液的質量濃度為1％。
實施例5
添加劑由碳酸鈉、紅土鎳礦、白雲石、草木灰、鉻渣和釩鈦磁鐵礦渣組成，各組分的質量百分比為：碳酸鈉：15％、紅土鎳礦：30％、白雲石：20％、草木灰：10％、鉻渣：10％、釩鈦磁鐵礦渣：15％。檢測反應後直接還原鐵(dri)的金屬化率，生物質氣化產量、焦油產量。實驗結果記錄如表1所示。加熱的過程中生成鐵釩、鐵鎳的氧化物，在金屬離子促使焦油中的大分子有機物發生電子偏移，降低了分解活性的基礎上，鐵釩、鐵鎳的氧化物促進了生物質中的焦油裂解，鐵釩、鐵鎳的氧化物在催化分解有機物的過程中，不斷的還原並得到直接還原鐵，提高了金屬化率。
在上文中結合具體的示例性實施例詳細描述了本發明。但是，應當理解，可在不脫離由所附權利要求限定的本發明的範圍的情況下進行各種修改和變型。詳細的描述和附圖應僅被認為是說明性的，而不是限制性的，如果存在任何這樣的修改和變型，那麼它們都將落入在此描述的本發明的範圍內。此外，背景技術旨在為了說明本技術的研發現狀和意義，並不旨在限制本發明或本申請和本發明的應用領域。
更具體地，儘管在此已經描述了本發明的示例性實施例，但是本發明並不局限於這些實施例，而是包括本領域技術人員根據前面的詳細描述可認識到的經過修改、省略、(例如各個實施例之間的)組合、適應性改變和/或替換的任何和全部實施例。權利要求中的限定可根據權利要求中使用的語言而進行廣泛的解釋，且不限於在前述詳細描述中或在實施該申請期間描述的示例，這些示例應被認為是非排他性的。例如，在本發明中，術語「優選地」不是排他性的，這裡它的意思是「優選地，但是並不限於」。在任何方法或過程權利要求中列舉的任何步驟可以以任何順序執行並且不限於權利要求中提出的順序。因此，本發明的範圍應當僅由所附權利要求及其合法等同物來確定，而不是由上文給出的說明和示例來確定。