非烧成含碳团块矿的制造方法及硅质生物质的高炉利用方法与流程

本发明涉及非烧成含碳团块矿（unfired carbon-containing agglomeratedore，也可以称为非烧成含碳块成矿）的制造方法和硅质生物质的高炉利用方法。

背景技术：

1、从防止全球变暖的观点出发，削减co2排放量是紧迫的课题，在钢铁业中也进行了用于削减co2排放量的技术开发。作为削减co2排放量的方法，有（a）削减投入的碳量、（b）回收产出的co2、（c）将以往的煤•石油等代替为无碳的碳源等方法。

2、以往，从炼铁厂的各种集尘装置等回收的多种含铁粉尘、含碳粉尘被再利用。这关系到节省资源，因此与上述（a）的削减投入的碳量的方法相关。为了将回收的含铁粉尘、含碳粉尘作为高炉原料（也称为高炉装入原料）再利用，有在其中添加水泥系的水硬性粘合剂进行混炼、成形而制成8~16mm直径的非烧成团块矿的技术。该非烧成团块矿在作为还原剂而含有碳材时，从明确含有碳材的主旨出发，也称为非烧成含碳团块矿。

3、在非烧成含碳团块矿中，在制造过程中大多使用生石灰、cao系水泥作为粘合剂，因此制品中的cao含量变高。因此，在高炉内的反应过程中由非烧成含碳团块矿生成的熔液的粘度变得过高。由此，存在阻碍生成金属的凝聚和熔化滴落而使高炉的炉下部的通气•通液性恶化的问题。

4、针对这样的问题，在专利文献1中公开了如下发明：如图1所示的那样，通过使作为非烧成含碳团块矿的脉石成分之比的碱度cao/sio2为1.0~2.0，降低在炉下部生成的熔渣熔点，改善通气•通液性。进而，在该文献中，为了使非烧成含碳团块矿的碱度cao/sio2为1.0~2.0，优选调整高sio2含有矿石（也称为含硅矿石（silica-containing ore））的配合量。

5、另外，与上述（c）的将以往的煤•石油等代替为无碳的碳源的方法相关联，作为炼铁厂中的无碳的碳源，进行了有效利用生物质的各种技术开发。例如，在专利文献2中，公开了将对生物质进行干馏所得到的生物炭粉碎而制成微粉煤pc（pulverized coal），从高炉的送风风口3（参照图2）吹入的微粉煤吹入技术pci（pulverized coal injection）的关联发明。需要说明的是，在该文献记载的发明中，作为可应用的生物质，在实施例中例示了木材的杉、椰树的干、椰壳，并且可广泛利用农业系、林业系、畜产系、水产系、废弃物系等热分解而生成碳化物的所有生物质。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：国际公开第2011/021577号

9、专利文献2：日本特开2011-117075号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、然而，作为无碳的碳源的在国内每年产生超过200万吨的量的稻壳、稻草等生物质（由于含有大量灰分，因此也称为硅质生物质）的利用扩大成为问题。这是因为，有时来自硅质生物质的生物炭有时灰分高至30~50%左右成为问题。需要说明的是，源自硅质生物质的生物炭不仅可期待稳定供给，而且固定碳量为15~50%左右、单位发热量也为14~28mj/kg左右，作为碳源具有充分的特性。

3、在对作为炼铁厂中的无碳的碳源的生物炭的以往的有效利用研究中，没有充分研究来自硅质生物质的生物炭的含有高灰分问题。在将专利文献2所记载的生物炭有效用于微粉煤吹入技术pci的发明中，对于来自硅质生物质的生物炭的含有高灰分问题也没有明确公开。这可能是因为，如图2所示的那样，该文献记载的微粉煤pc与热风一起从高炉1的下部的送风风口3吹入，同时在燃烧带5产生高温的还原气体，并且灰分被取入周围的炉渣中，因此微粉煤pc中的灰分不会成为问题。但是，在将灰分多的生物炭作为代替微粉煤pc的碳材的情况下，需要留意炉下部温度下降而有可能炉况不稳定化这一点。

4、另一方面，专利文献1中记载的非烧成含碳团块矿中的碳材是否能够使用来自含有高灰分的硅质生物质的生物炭需要研究。这是因为，对于从高炉的炉顶2装入的非烧成含碳团块矿，非烧成含碳团块矿的灰分直接影响作为专利文献1的课题的炉下部的熔合带4的周边的通气•通液性。

5、因此，本发明的目的在于，提供有效利用了来自硅质生物质的生物炭的非烧成含碳团块矿的制造方法及硅质生物质的高炉利用方法。

6、用于解决课题的手段

7、[1]一种非烧成含碳团块矿的制造方法，其为使用包含含铁原料、含碳原料、脉石原料和粘合剂的配合原料成形为团块物并养护（日文原文为：養生）规定期间而制造非烧成含碳团块矿的方法，其中，

8、用对硅质生物质进行干馏处理而得到的生物炭中的固定碳和氧化硅来充当上述含碳原料的一部分或全部以及上述脉石原料中的含硅矿石的一部分或全部。

9、[2]一种硅质生物质的高炉利用方法，其包括：用对硅质生物质进行干馏处理而得到的生物炭中的固定碳和氧化硅来充当包含含铁原料、含碳原料、脉石原料和粘合剂的配合原料中的上述含碳原料的一部分或全部以及上述脉石原料中的含硅矿石的一部分或全部，

10、将使用上述配合原料成形为团块物并养护规定期间而制造的非烧成含碳团块矿从高炉的炉顶装入。

11、根据本发明，由于将非烧成含碳团块矿的含碳原料的一部分或全部用来自硅质生物质的生物炭中的固定碳来充当，因此能够有助于削减钢铁业中的co2排放量。另外，根据本发明，能够在不改变装入高炉的脉石成分的情况下，将非烧成含碳团块矿的脉石原料中的含硅矿石的一部分或全部用来自硅质生物质的生物炭中的氧化硅来充当。因此，不会对炉下部的熔合带周边的通气•通液性造成不良影响。进而，根据本发明，通过将每年国内大量产生的来自硅质生物质的生物炭充当为非烧成含碳团块矿的配合原料中的同时含有含碳原料和脉石原料的原料，具有在采购方面有利的效果。另一方面，根据本发明，能够提供在由于含有高灰分而用途受到限定的来自硅质生物质的生物炭中能够同时有效利用固定碳和氧化硅的新型用途。

12、如上所述，根据本发明，能够提供不会对炉下部的熔合带中的通气•通液性造成不良影响、有助于钢铁业中的生物炭的采购和co2排放量削减的非烧成含碳团块矿的制造方法及硅质生物质的高炉利用方法。

1.一种非烧成含碳团块矿的制造方法，其为使用包含含铁原料、含碳原料、脉石原料和粘合剂的配合原料成形为团块物并养护规定期间而制造非烧成含碳团块矿的方法，其中，

2.一种硅质生物质的高炉利用方法，其包括：