本发明属于绿色炼钢，具体涉及一种转炉补热用生物质炭球及其制备方法和使用方法。
背景技术：
1、林业生物质含量巨大，占地球固定能量的90％，生物质炭主要由植物经过高温热解或氧化还原反应得到的炭质产品。生物质炭具有高碳含量、低灰分、低挥发分和高热值等特点，生物质炭主要是植物吸收环境中二氧化碳转化为碳形成的，生物质炭的使用可以有效地利用生物质资源，减少对化石能源的依赖，减少二氧化碳排放，是替代化石燃料的一个很好的选择。由于生物质炭具有多孔结构，且空隙尺寸在几微米至几十微米，比表面积是煤矿、焦丁等其他化石碳产品的几十倍甚至上百倍，且灰分含量较低，使得燃烧过程中的氧气能够更充分地与生物质炭接触，从而促进燃烧反应的进行，因此生物质炭的燃烧速度相对较快。
2、由于生物质炭通常由植物纤维等生物质材料制成，炭化过程中，原料中的大部分水分和挥发性物质会被去除，而纤维结构得到保留，形成了多孔的结构，这些孔隙会导致生物质炭的密度降低。
3、生物质炭具有高碳含量、低灰分、高热值等优点，如果能有效利用生物质资源，则能成为转炉炼钢的绿色的补热材料。但由于生物质炭的空隙结构、比表面积大、燃烧速度快、密度低，如果直接破碎后从炉口加入转炉，会快速燃烧或浮在渣面上迅速氧化，产生的热量不能进入钢水。因此现有技术中会采用对生物质炭增重，使生物质炭从炉口加入后能穿过渣层。
4、如中国专利cn113005260a公开了转炉复合发热剂及制备方法，具体公开了转炉复合发热剂的原料包括补热剂、调节剂、催化剂、增重剂、增热剂及结合剂，各组份的质量百分比为：补热剂50～60％、调节剂10～15％、催化剂1～3％、增重剂10～20％、增热剂5～10％、结合剂2～4％；所述补热剂由废石墨电极粉、生物炭粉、兰炭粉中至少两种复配组成，废石墨电极粉、生物炭粉、兰炭粉的粒度均≤0.150mm；所述调节剂由活性石灰粉与轻烧白云石粉按照质量比为2:1复配组成，活性石灰粉、轻烧白云石粉粒度均≤0.150mm；所述催化剂由粒度≤0.150mm的软锰矿粉组成；所述增重剂为钢粒，粒度≤5mm，tfe质量百分比含量≥85％；所述增热剂由粒度≤0.150mm的晶硅切割三级砂和粒度≤1mm二次铝灰复配组成，其中，晶硅切割三级砂和二次铝灰的质量比为4:1～9:1；所述结合剂为酚醛树脂与煤焦油中的一种或两种复合。
5、上述专利中的石墨、兰炭、焦粉均为化石燃料，加入后增加了二氧化碳的排放量，硅铁粉中硅氧化放热生成sio2，需要额外加入石灰平衡碱度，石灰生产排放大量二氧化碳，也增加了碳的排放。且未考虑生物质炭的空隙结构大、比表面积大、燃烧速度快等特点，没有针对生物质炭的这类特性而采取有针对性的措施或方法来降低生物质炭在转炉内的燃烧速度，使生物质炭氧化放出的热量充分进入钢水中。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉补热用生物质炭球及其制备方法和使用方法，所述生物质炭球能够绿色环保地对转炉钢水进行补热，提高转炉废钢的用量，提高转炉废钢比，降低二氧化碳的排放；其使用方法简单，在转炉吹炼前期从高位料仓加入炉内即可。
2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
3、一种转炉补热用生物质炭球，所述生物质炭球的原料组成及重量百分比为：
4、生物质炭粉 50-70％；
5、危废阻燃材料 4-12％；
6、铁基材料粉 13-30％；
7、其余为粘结剂和成球剂。
8、所述生物质炭粉的粒度≤2mm；生物质炭粉中碳元素的含量为50-80％。
9、所述危废阻燃材料为高铝粉、镁砂中的任意一种或多种；所述危废阻燃材料的粒度为300-400目。
10、所述危废阻燃材料中，al2o3和mgo中的任意一种或两种的重量百分含量为30-70％。
11、所述铁基材料粉为铁矿粉、铁粉、抛丸用钢珠中的任意一种或多种；所述铁基材料粉的粒度≤3mm。
12、所述铁基材料粉中的铁的重量百分含量为60-95％。
13、所述转炉补热用生物质炭球的粒度为10-50mm；所述转炉补热用生物质炭球的中的c的含量为35-55％。
14、所述粘结剂为无机或有机粘结剂，如糊精、水玻璃、合成树脂中的任意一种或多种。
15、所述成球剂为为无机或有机成球剂，如淀粉、膨润土中的任意一种或多种。
16、本发明还提供了所述转炉补热用生物质炭球的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将配方量的各原料混合搅拌30～60min，按照100：(2-10)的固液比加入水，继续搅拌成半干料，经造球、筛分、养护、烘干，制备得到转炉补热用生物质炭球。
17、本发明还提供了所述转炉补热用生物质炭球的使用方法，所述转炉补热用生物质炭球在转炉吹炼前期从高位料仓加入炉内。
18、所述转炉补热用生物质炭球的加入量为1.5～8.5kg/t钢水，优选为6.0～8.5kg/t钢水，生物质炭球加入的越多，减排的二氧化碳量越多。
19、进一步地，转炉装入铁水、废钢时，多装入10kg废钢/吨钢水，相应减少10kg铁水/吨钢水的装入，并在吹炼过程中相应增加2-15kg/吨钢水的生物质炭球进行补热。
20、由于生物质炭的多孔结构、堆密度小、比重轻、比表面积大、燃烧速度快等特点，无法直接加入转炉对钢水进行补热，本发明通过生物质炭粉与高熔点危废阻燃材料铁基材料粉混匀后造球，提高生物质炭粉的致密度和生物质炭球比重。转炉吹炼过程中将生物质炭球从高位料仓加入转炉，加入后生物质炭球能穿过渣层，在与钢水接触过程中缓慢氧化、燃烧，放出的热量可以传递给钢水用来升温，对钢水进行补热提温。生物质炭是植物吸收二氧化碳转化为碳形成的，利用生物质炭提高转炉熔池钢水温度，增加废钢用量，可以降低二氧化碳的排放。
21、本发明提供的转炉补热用生物质炭球的使用机理如下：
22、在转炉吹炼的前期从料仓加入制球的生物质炭球，由于生物质炭球比重比转炉渣重，生物质炭球加入后穿过渣层分布在钢水和炉渣之间，在球中均匀分布的生物质炭粉与氧气接触后，在高温下反应生成一氧化碳和二氧化碳并放出热量，热量进入钢水。根据固液相反应的特性，钢水中的活度氧首先与生物质炭球表层的生物质炭粉发生碳氧反应，表层的生物质炭粉反应后留下的高熔点材料阻燃剂溶解进入钢渣中，将内部的里层生物质炭粉暴露在钢水中，里层的生物质炭粉继续与钢水中的活度氧发生碳氧反应，里层的生物质炭粉反应后留下的高熔点材料阻燃剂继续溶解进入钢渣中，直至整个生物质炭球全部反应、溶解掉，在高温下反应生成一氧化碳和二氧化碳并放出热量，热量进入钢水。通过一层层的生物质炭球中碳与氧气的氧化反应放热，在转炉吹炼过程中将热量传递进钢水，对钢水补热升温，在植物生长吸收二氧化碳到生物质炭球与氧气反应放热的生命周期内不增加二氧化碳排放的同时，可以增加转炉吹炼过程废钢的用量，降低铁水的装入量，降低了二氧化碳的排放。
23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24、1.本发明通过对生物质炭破碎、掺入危废阻燃材料降低燃烧速率，危废阻燃材料中的sio2、al2o3等组分进入转炉炉渣还可以降低炉渣熔点，更好的促进转炉吹炼过程的钢渣反应的进行；并掺入铁基材料粉进行增重，再挤压成球，铁基材料粉在挤压成球过程起到骨料的作用，可以提高生物质炭球的强度，减少使用过程中的破碎率，可以绿色环保地对转炉钢水进行补热，提高转炉废钢的用量，提高转炉废钢比，降低二氧化碳的排放。
25、2.本发明提供的转炉补热用生物质炭球可在转炉吹炼前期从高位料仓加入炉内。
26、3.本发明所用的原料均为工业废弃物，成本低廉，实现了工业废弃物的循环利用。
1.一种转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述生物质炭球的原料组成及重量百分比为：
2.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述生物质炭粉的粒度≤2mm；生物质炭粉中碳元素的含量为50-80％。
3.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述危废阻燃材料为高铝粉、镁砂中的任意一种或多种；所述危废阻燃材料的粒度为300-400目。
4.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述危废阻燃材料中，al2o3和mgo中的任意一种或两种的重量百分含量为30-70％。
5.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述铁基材料粉为铁矿粉、铁粉、抛丸用钢珠中的任意一种或多种；所述铁基材料粉的粒度≤3mm。
6.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述铁基材料粉中的铁的重量百分含量为60-95％。
7.根据权利要求1所述的转炉补热用生物质炭球，其特征在于，所述转炉补热用生物质炭球的粒度为10-50mm；所述转炉补热用生物质炭球的中的c的含量为35-55％。
8.如权利要求1-7任意一项所述的转炉补热用生物质炭球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将配方量的各原料混合搅拌30～60min，按照100：(2-10)固液比加入水，继续搅拌成半干料，经造球、筛分、养护、烘干，制备得到转炉补热用生物质炭球。
9.如权利要求1-7任意一项所述的转炉补热用生物质炭球的使用方法，其特征在于，所述转炉补热用生物质炭球在转炉吹炼前期从高位料仓加入炉内。
10.根据权利要求9所述的转炉补热用生物质炭球的使用方法，其特征在于，所述转炉补热用生物质炭球的加入量为1.5～8.5kg/t钢水。
