转底炉直接还原工艺具有生产率高,应用面广等特点,含碳球团作为此工艺的主要原料也受到了广泛关注。其中,国内外研究者围绕煤、焦等传统还原剂进行了大量的研究。面对日益严峻的资源和环境压力,作为一种清洁、可再生、储量大的资源,生物质也得到了一定程度的研究和应用,但对于将其用于转底炉直接还原工艺的探讨并不多见。因此,需要通过一系列的试验研究加以充分地分析论证。研究中采用箱式气氛电阻炉对转底炉工艺进行模拟,并分别选取了不同还原温度、不同配碳量、不同搭配模式、不同还原剂粒度以及不同恒温时间对生物质还原剂的应用效果进行了试验研究,其中包括对焙烧产物的体积收缩率、抗压强度、以及金属化率三方面的考察。此外,借助热重分析、XRD物相检测及SEM显微观察,从原料到产物做出了较为系统和详实的探究,并在此基础上讨论了将生物质用于转底炉直接还原工艺的最佳条件。研究结果显示,生物质还原剂用于转底炉直接还原工艺具有与传统还原剂相当甚至更好的效果。生物质还原剂的气化反应性较高,反应前期对铁氧化物的还原效果具有明显优势。从优化配料方面来看,不同的还原剂在适宜粒度的选择上不尽相同,如秸秆纤维应在0.15mm以下,竹炭则可选择3mm以下;对于配碳量的选择则以C/O(质量比)0.7为宜,同时,针对诸如竹炭、木炭2这些单独使用效果不佳的还原剂,将其与秸秆纤维按分别提供需碳量的20%、80%的比例搭配起来使用,可以使还原效果得以改善。而从改进反应热力学条件考虑,较高的还原温度(1200℃)有利于含碳球团的还原,在保证了较高的金属化率的同时,由于金属铁相间的相互连接,也增加了焙烧产物的强度和体积收缩率,这种促进作用在选取20min作为恒温时间时得以进一步强化,有助于转底炉实现多层布料。以上研究结果为生物质用于转底炉直接还原工艺提供了一定的参考和指导。