ES3073281T3 - Reducing agent in powder form, its use and method for producing said reducing agent from biomass - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un agente reductor en polvo, su uso y un método para producirlo a partir de biomasa, preferiblemente como materia prima. El método comprende las siguientes etapas en el orden indicado: compresión de la biomasa a una presión >= 150 MPa, pirólisis de la biomasa comprimida a una temperatura >= 280 °C y trituración de la biomasa pirolizada hasta convertirla en polvo. Los granos de polvo obtenidos del agente reductor presentan una esfericidad S50,3, medida mediante análisis dinámico de imágenes según la norma ISO 13322-2:2021, superior a 0,7, preferiblemente superior a 0,8. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Agente reductor en forma de polvo, su utilización y procedimiento para producir ese agente reductor Área técnica

[0003] La presente invención hace referencia a un agente reductor en forma de polvo, a su utilización y a un procedimiento para producir ese agente reductor a partir de biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial.

[0004] Estado de la técnica

[0005] La industria siderúrgica se considera como uno de los sectores con gran consumo de energía. En este caso, la mayor cantidad de energía se necesita en el sector del alto horno. Las posibilidades de reducir esta demanda de energía a partir de formas de energía tradicionales y, con ello, las emisiones de CO<2>, están prácticamente agotadas.

[0006] Una reducción de las emisiones de CO<2>puede posibilitarse a largo plazo mediante la utilización de hidrógeno o energía eléctrica, en lugar de carbono.

[0007] A un corto y mediano plazo, y eventualmente también en la fase de transición, puede ser posible la utilización de portadores de energía neutrales en cuanto a CO<2>, como sustituto de la hulla de origen fósil y coque en el alto horno, para así reducir más las emisiones de CO<2>. Como tales, pueden mencionarse productos de biomasa renovables, como madera, por ejemplo en forma de madera de desecho o madera residual, por ejemplo de la industria y de productos agrícolas o forestales.

[0008] Es conocido el hecho de que mediante un tratamiento térmico de una biomasa pueden modificarse sus propiedades químicas y físicas. Ese tratamiento, por ejemplo, extrae agua, oxígeno y sustancias orgánicas de la biomasa, aumentando con ello la densidad de energía gravimétrica a valores comparables a los del carbón. Por el documento US 2014/0306386 A1 se conoce un procedimiento en el que se seca madera a un contenido de humedad de < 10 %, se trata térmicamente a 150 °C y, clasificada por tamaño, se introduce directamente desde arriba en el alto horno.

[0009] Por el documento WO 2018/229720 A1 se conoce un proceso para el tratamiento de desechos que contienen carbono, en el que los desechos primero se secan a > 70 °C y a continuación se someten a tostación a 200 a 320 °C. Después de la molienda, se producen partículas con un tamaño < 10 μm, que comprenden al menos el 4 % de los sólidos introducidos por soplado en los altos hornos.

[0010] Por el documento US 2018/0179448 A1 se conoce otro procedimiento en el que mediante tratamiento previo y carbonización en el rango de temperatura de aproximadamente 350 - 750 °C se produce un producto biogénico de sustitución de coque para la utilización en el alto horno. De manera opcional, en el tratamiento previo también se mencionan una compactación y/o trituración para lograr tamaños y formas especiales. Después de la pirólisis, el material puede utilizarse para la producción de acero.

[0011] Phanphanich M y Mani S, en Bioresource Technology 102 (2011), 1246‑1253 informan sobre la torrefacción de virutas de pino (pine chips) y residuos de madera (logging residues), donde para los materiales torrefaccionados también se indican esfericidades. El valor más elevado es de 0,62.

[0012] En el estado de la técnica conocido, en cuanto a los agentes reductores de biomasa, se conocen problemas en la introducción con instalaciones transportadoras existentes, lo que limita la sustitución del carbón, más particularmente de hulla. Otros motivos que se oponen a una utilización de esa clase, son su baja densidad y el valor calorífico volumétrico reducido que resulta de ello.

[0013] Presentación de la invención

[0014] El objeto de la presente invención consiste en crear un procedimiento con el que a partir de biomasa pueda producirse un agente reductor con densidad de energía gravimétrica y volumétrica comparable y transportabilidad comparable, tal como se conoce por ejemplo por la hulla pulverizada. El objeto se soluciona mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

[0015] Según la invención, en el procedimiento para producir el agente reductor a partir de biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial, las siguientes etapas del procedimiento se realizan en el orden mencionado:

[0016] a. compactación de la biomasa a una presión ≥ 150 MPa,

[0017] b. pirólisis de la biomasa compactada a una temperatura de pirólisis ≥ 280 °C,

[0018] y

[0019] c. trituración de la biomasa pirolizada para obtener polvo.

[0020] En cuanto a la compactación: Una compactación de la biomasa a una presión según la invención ≥ 150 Mpa permite que después de una pirólisis la biomasa presente una densidad de energía volumétrica similar a aquella de la hulla pulverizada. Además, esta etapa del procedimiento influye favorablemente también en la fluidez, la capacidad de fluidización y de transporte. Con ello, también puede posibilitarse un volumen de almacenamiento y de transporte más reducido que lo conocido en el caso de la biomasa pirolizada conocida sin compactación precedente. Mediante la presión predeterminada ≥ 150 MPa se forman distintos mecanismos que conducen a la formación de partículas sólidas. Junto con las uniones por complementariedad de forma, por ejemplo mediante el entrelazamiento de partículas individuales, debido a reacciones químicas y/o físicas, se producen enlaces por adsorción y/o por formación de puentes. Además, mediante la presión seleccionada, la lignina contenida en la biomasa, plásticamente, penetra así en los poros de la biomasa y a continuación adhiere entre sí las partículas individuales de la biomasa, debido a lo cual, después de la pirólisis y la pulverización, puede alcanzarse la esfericidad requerida de los granos de polvo. Además, esa compactación conduce a un aumento de la resistencia del producto después de la pirólisis. En cuanto a la pirólisis: Mediante una pirólisis de la biomasa compactada, a una temperatura de pirólisis ≥ 280 °C pueden influenciarse las propiedades químicas y físicas del agente reductor biológico. Con la ayuda de la pirólisis según la invención, por una parte, se aumenta la densidad de energía gravimétrica y, con ello, el valor calorífico y, por otra parte, se reducen el oxígeno, el agua y sustancias orgánicas con bajo punto de ebullición. Además, mediante esa pirólisis según la invención se producen reacciones de desintegración deseadas de los distintos componentes de la biomasa (carbonización) que principalmente se componen de celulosa, lignina y hemicelulosa. Esto evita una desintegración demasiado reducida de los componentes de la biomasa y, con ello, evita también que los granos sean de naturaleza fibrosa aún después de la trituración Mediante la temperatura de pirólisis según la invención ≥ 280 °C, en combinación con la compactación precedente, se destruye la estructura de la biomasa, de lo contrario fibrosa, lo que impide la formación de granos alargados en la siguiente etapa del procedimiento, de la trituración. Un reactor de pirólisis adecuado, por ejemplo, es un reactor de lecho fluidizado, tubular giratorio o de tornillo sin fin. Son posibles otros tipos de reactores.

[0021] En cuanto a la trituración: Después de la pirólisis se realiza una trituración de la biomasa pirolizada, para obtener polvo. Son posibles diversos métodos de trituración, más particularmente aquellos métodos en los que se obtiene una forma del grano lo más esférica posible. Mediante compactación, pirólisis y trituración se evitan granos en forma de varas, que provocan tanto un atascamiento en las transportadoras neumáticas, como también dificultan una fluidización del polvo. Según la invención, los granos de polvo de la biomasa, después de la trituración, muestran una esfericidad elevada, a saber s<50,3>> 0,7, más particularmente > 0,8, de los granos de polvo, medido mediante análisis dinámico de análisis conforme a ISO 13322‑2:2021. Para ello, puede utilizarse un aparato QICPIC de la empresa SYMPATEC GmbH System-Partikel-Technik, Alemania, que también es conocido como "Sympatec-QICPIC". El índice "3", en el caso de s<50,3>, especifica que la esfericidad s<50,3>se refiere a una distribución de volumen; de modo correspondiente, 50 % en volumen del conjunto de partículas tienen una respectiva esfericidad de las partículas más elevada que el valor indicado. Para alcanzar esa esfericidad, junto con la trituración para obtener polvo, se necesita una compactación (reestructuración de la lignina), así como la pirólisis (destrucción de la estructura de fibras de la celulosa). Con ello, puede alcanzarse una transportabilidad del agente reductor biológico en forma de polvo, comparable con la de la hulla. Por tanto, a diferencia de las biomasas conocidas, en la forma de polvo no deben tomarse contramedidas adicionales para evitar fallos durante el transporte, como por ejemplo mayores cantidades de gas transportador en la transportadora neumática o elementos mecánicos de ayuda para la descarga en los recipientes de transporte, lo cual requiere una mayor complejidad del proceso o, en el caso de instalaciones existentes, sólo es posible mediante una remodelación o una nueva construcción.

[0022] Preferentemente, la compactación se realiza a una presión en el rango de 150 a 350 Mpa y preferentemente con un tiempo de permanencia bajo esa presión en el rango de 3 a 6 segundos. De este modo, mediante la reestructuración de la lignina pueden diseñarse mejor aquellos mecanismos de unión antes mencionados, lo cual, después de la pirólisis y la trituración para obtener polvo, puede aumentar más la esfericidad requerida. Por ejemplo, en el caso de la presión según la invención en el rango de 150 a 350 Mpa, en el caso de un tiempo de permanencia en el rango de 3 a 6 segundos, también se produce un calentamiento por fricción, de 60 a 135 °C, lo que puede mejorar más la compactación.

[0023] Es posible que mediante la compactación la densidad aparente de la biomasa aumente de 1000 a 1300 kg/m<3>. Como procedimientos para la compactación, por ejemplo, son posibles procedimientos de prensado, como el peletizado o el briquetado.

[0024] Preferentemente, la pirólisis se realiza a una temperatura de pirólisis en el rango de 280 °C a 600 °C, más particularmente de 300 °C a 450 °C, y/o con un tiempo de permanencia a la temperatura de pirólisis en el rango de 1 minuto a 3 minutos, más particularmente de 20 minutos a 3 horas.

[0025] Mediante la limitación de la temperatura de pirólisis a ≤ 600 °C, por ejemplo, puede evitarse una reducción del rendimiento, con respecto a sólidos, debido a pérdidas de masa. Además, puede evitarse que la biomasa pirolizada se vuelva tan frágil que, debido a ello, en una trituración posterior, se conforme un contenido de finos comparativamente elevado, lo que puede afectar negativamente la capacidad de fluidización y, con ello, la transportabilidad neumática del agente reductor. Los efectos según la invención pueden mejorarse más si la pirólisis se realiza a una temperatura de pirólisis en el rango de 300 °C a 450 °C.

[0026] Puede ser ventajoso que la pirólisis se realice en un tiempo de permanencia en el rango de 1 minuto a 3 minutos, más particularmente de 20 minutos a 3 horas.

[0027] En el caso de una utilización de un reactor de lecho fluidizado, para la pirólisis, por ejemplo, puede ser suficiente una temperatura de pirólisis en el rango de 300 a 360 °C y un tiempo de permanencia a esa temperatura de pirólisis en el rango de 1 a 10 minutos, para alcanzar un nivel óptimo de rendimiento y densidad de energía, por una parte, y de tamaño del grano y forma del grano, por otra parte.

[0028] En una forma de ejecución preferente, en la pirólisis, la biomasa compactada, con una tasa de calentamiento en el rango de 0,01 a 2 K/s, puede calentarse a la temperatura de pirólisis, para mejorar más el procedimiento.

[0029] Preferentemente, la pirólisis se realiza esencialmente en ausencia de aire. Por ejemplo, esa pirólisis puede realizarse sin suministro de oxígeno.

[0030] Por ejemplo, la trituración se realiza mediante molienda. Una trituración adecuada, por ejemplo, es la molienda de la biomasa mediante un molino de impacto o molino vertical de rodillos. La trituración mediante el molino de impacto, por ejemplo, ofrece la ventaja de que el esfuerzo de corte sobre la biomasa es reducido. Es posible que durante la molienda o después de la molienda se realice una separación para evitar una proporción comparativamente elevada de granos de polvo con un diámetro < 10 μm, lo que conduciría a un comportamiento cohesivo desventajoso del medio de reacción.

[0031] Preferentemente, la biomasa se tritura a un tamaño medio de los granos x50 en el rango de 40 a 90 μm, lo que puede mejorar más la transportabilidad del polvo. Para la medición del tamaño medio del grano x50 es adecuado el procedimiento según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0032] Preferentemente, la biomasa, antes de la compactación, se seca a un contenido de agua en el rango de 8 a 20%, más particularmente de 8 a 13 % en peso. De este modo, el contenido de agua de distintas biomasas puede variar en un grado comparativamente elevado, lo que puede depender de la clase de biomasa, del tiempo de almacenamiento, de influencias externas y de un eventual uso previo. Por tanto, un secado puede ser ventajoso para homogeneizar el contenido de agua de las biomasas utilizadas. El contenido de agua en la biomasa fresca, antes del secado, puede ser de hasta 60 %. El contenido de biomasa puede regularse mediante el secado de la biomasa en el horno de secado. Para ello, la biomasa o una muestra de la misma puede pesarse y después la biomasa puede secarse en un horno, hasta que ya no se produzca ninguna pérdida de masa. A continuación, la biomasa o una muestra de la misma se pesa de nuevo y, mediante la pérdida de peso, se determina el contenido de agua. Un método económico de secado de biomasa, por ejemplo, consiste en un secado de biomasa en forma de secado por aire atmosférico.

[0033] La determinación del contenido de agua en la biomasa, más particularmente, puede realizarse mediante DIN EN ISO 18134‑3.

[0034] La biomasa, preferentemente, antes de la compactación, se seca a una temperatura de secado en el rango de 40 a 130 °C, mediante un procedimiento de secado bajo presión atmosférica. También es posible un secado al vacío. Además, es posible que la biomasa se triture previamente antes de la compactación, por ejemplo a un tamaño medio en el rango de 4 a 6 mm (milímetros). Dependiendo del origen de la biomasa o en el caso de que ya se haya efectuado una trituración para el secado, sin embargo, los rangos de tamaños requeridos ya pueden estar cumplidos, lo que evita la trituración. Por ejemplo, las biomasas provenientes de la industria procesadora de madera en general no se trituran. La trituración, por ejemplo, preferentemente se realiza mediante picado, desmenuzado, molienda u otros procedimientos adecuados para la reducción del tamaño, para así alcanzar una distribución del tamaño lo más homogénea posible.

[0035] Preferentemente, la biomasa proporcionada para la compactación presenta un contenido medio de lignina de >10 (% en peso), por ejemplo para mejorar más la formación de partículas sólidas durante la compactación. Lo mencionado, más particularmente, si la biomasa proporcionada presenta un contenido medio de lignina de >13 %.

[0036] Dependiendo del contenido de lignina de la biomasa proporcionada, puede requerirse el agregado adicional de un ligante. Lo mencionado, por ejemplo, si la biomasa proporcionada presenta un contenido medio de lignina de ≤ 10 en peso.

[0037] También es posible agregar un aditivo que contenga lignina, para regular la biomasa a un contenido de lignina deseado o requerido. Un aditivo que contenga lignina o la lignina para un aditivo de esa clase, por ejemplo, puede provenir de la fabricación del papel, donde ésta se produce en cantidades relativamente grandes.

[0038] Para el procedimiento según la invención puede ser especialmente adecuada la biomasa con un contenido medio de lignina de >15 %, ya que éste conduce a una mejora adicional de las propiedades de las partículas. Esto también tiene un efecto ventajoso en el aumento del contenido de energía de las partículas.

[0039] Para la determinación del contenido de lignina puede ser adecuado ASTM E1758‑01 (Standard Test Method for Determination of Carbohydrates in Biomass by High Performance Liquid Chromatography, Método de ensayo normalizado para la determinación de carbohidratos en biomasa mediante cromatografía líquida de alta eficacia) con ASTM D1106‑21 (Standard Test Method for Acid-Insoluble Lignin in Wood, Método de ensayo normalizado para la determinación de lignina insoluble en ácido en madera). Los valores obtenidos en esa determinación son en porcentaje en peso.

[0040] Para el procedimiento según la invención puede ser especialmente adecuada la biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial:

[0041] - biomasa vegetal, preferentemente biomasa puramente vegetal, que eventualmente puede estar tratada con lignina como ligante, o

[0042] - biomasa a base de madera, o

[0043] - biomasa a base de madera, a saber, madera de rotación corta, incluyendo corteza.

[0044] Además, son adecuados como biomasa: madera de rotación corta, incluyendo corteza, con el agregado de otros eductos a base de madera, como madera de desecho, restos de aserrado y restos de poda forestal. Esto se debe, entre otras cosas, a que se posibilita un suministro sostenible mediante el cultivo similar a plantaciones o el aprovechamiento de flujos de materiales no utilizados o de baja calidad.

[0045] La(s) biomasa(s) antes mencionada(s) pueden ser especialmente adecuadas porque la proporción de lignina no sólo representa un portador de carbono, sino que también mejora considerablemente la formación de partículas sólidas en la compactación. Por ejemplo, la biomasa contiene lignina.

[0046] Además, el objeto de la invención consiste en crear un agente reductor a partir de biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial, que pueda utilizarse de forma resistente como sustituto del carbón en las instalaciones. Además, ese agente reductor debe presentar una densidad de energía gravimétrica y volumétrica elevada.

[0047] La invención soluciona dicho objeto mediante la reivindicación 14.

[0048] Un agente reductor en forma de polvo, proporcionado mediante el procedimiento según la invención, a diferencia de otros agentes reductores producidos a partir de biomasa, puede presentar una esfericidad especial. De este modo, según la invención, esos granos de polvo presentan una esfericidad s<50,3>> 0,7, más particularmente > 0,8, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021. Para ello, puede utilizarse el equipo "Sympatec-QICPIC".

[0049] Con éste, el polvo de biomasa puede transportarse con facilidad. Se reducen las fallas en la instalación de transporte, donde también es posible transportar mayores cantidades. Por esto, el agente reductor de biomasa según la invención puede reemplazar sin problemas el carbón proveniente de la minería.

[0050] Preferentemente, el valor calorífico del agente reductor de biomasa se encuentra en el rango de 20 a 30 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08.

[0051] Por ejemplo, el contenido de carbono del agente reductor a partir de biomasa se encuentra en el rango de 50 a 85 por ciento en peso, medido según DIN 51732:2014‑07. Con ello, ese agente reductor presenta una densidad de energía suficiente para una pluralidad de procesos de reducción.

[0052] La densidad aparente a granel del agente reductor a partir de biomasa puede ser de > 450 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01.

[0053] Lo anterior puede mejorarse más, cuando el agente reductor presenta un tamaño medio del grano x50 en el rango de 40 a 90 μm, medido según ISO 13320‑1. Para ello, puede utilizarse un aparato HELOS de la empresa SYMPATEC GmbH System-Partikel-Technik, Alemania, que también es conocido como "Sympatec-HELOS".

[0054] El agente reductor según la invención, más particularmente, puede ser adecuado en la producción de acero, más particularmente como sustituto al menos parcial de hulla, coque fino, coque grueso o menudo de coque. Otros casos de aplicación son, por ejemplo, la sustitución de menudo de coque en la producción de aglomerados o la utilización como aditivo en otros procesos metalúrgicos, como por ejemplo el proceso de fusión por arco eléctrico.

[0055] Modo de realización de la invención

[0056] Para evaluar los efectos técnicos alcanzados, el agente reductor a partir de biomasa se produjo varias veces con distintos procedimientos.

[0057] Ejemplo de ejecución 1:

[0058] Biomasa a base de madera, a saber, madera de rotación corta, incluyendo corteza, se trituró previamente mediante una trituradora o una picadora para obtener material troceado con tamaños de grano G30-G50, se secó hasta alcanzar un contenido de agua del 14 % y se procesó con un molino de martillos para obtener virutas. En este caso, el tamaño de los granos, en promedio, fue de 4 - 6 mm.

[0059] La biomasa proporcionada de ese modo presenta un contenido medio de lignina de 23 %.

[0060] Esta biomasa proporcionada se compactó después formando pellets (diámetro de 6 a 12 mm) mediante una prensa de pellets a una presión de 320 MPa, un tiempo de permanencia de 5 segundos y una temperatura de 90 a 110 °C y, a continuación, se enfrió hasta su endurecimiento. Con ello, la densidad aparente a granel aumento por encima de 600 kg/m<3>y la densidad aparente a aproximadamente 1100 kg/m<3>.

[0061] A continuación, los pellets se pirolizaron en un reactor de torrefacción (reactor tubular giratorio con atmósfera pobre en oxígeno), en donde éstos se calentaron a 330 - 340 °C por 60 minutos y se desgasificaron. A continuación, se refrigeró. Debido a esto, también en el agente reductor terminado resultó un contenido de carbono de alrededor de 65 a 75 por ciento en peso y un valor calorífico de alrededor de 25 - 28 MJ/kg. A continuación, para su aplicación como agente reductor de mineral de hierro, la biomasa pirolizada se pulverizó en un molino vertical de rodillos hasta alcanzar un tamaño de grano en el que el 95 por ciento en peso es menor que 300 µm y un valor x50 (corresponde al valor del tamaño de grano por debajo o por encima del cual se encuentra el 50 por ciento en peso del material de molienda) de entre 40 y 90 µm (medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS).

[0062] El agente reductor en forma de polvo terminado, como prueba, se introdujo por soplado en el alto horno, con gas inerte, mediante la tecnología de instalaciones existente para hulla.

[0063] En este agente reductor, según el Ejemplo de ejecución 1, se registraron los siguientes valores característicos:

[0064] - contenido de carbono = 73,1 % según DIN 51732:2014‑07,

[0065] - valor calorífico = 25,78 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08,

[0066] - esfericidad, de esfericidad s<50,3>= 0,85, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021 con Sympatec-QICPIC,

[0067] - densidad aparente a granel = 500 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01 y

[0068] - tamaño medio del grano x50 = 42,4 μm, medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0069] Ejemplo de ejecución 2:

[0070] La biomasa a base de madera se transportó a una instalación de trituración y se trituró previamente al tamaño de grano correspondiente (como en el Ejemplo 1). A continuación, el contenido de agua se reguló hasta alcanzar aproximadamente el 14 %.

[0071] La biomasa proporcionada de ese modo presenta un contenido medio de lignina de 23 %.

[0072] La compactación se realizó como se describe en el Ejemplo 1, donde los pellets, a diferencia del Ejemplo 1, se fragmentaron. Esa biomasa se pirolizó en un reactor de lecho fluidizado a 330 - 340 °C por 6 minutos y a continuación se refrigeró mediante refrigeración por aire, activa y directa. La trituración y la utilización como agente reductor se realizaron como se describe en el Ejemplo de ejecución 1.

[0073] En este agente reductor, según el Ejemplo de ejecución 2, se registraron los siguientes valores característicos:

[0074] - contenido de carbono = 72 % según DIN 51732:2014‑07,

[0075] - valor calorífico = 25,4 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08,

[0076] - esfericidad, de esfericidad s<50,3>= 0,83, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021 con Sympatec-QICPIC,

[0077] - densidad aparente a granel = 490 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01 y

[0078] - tamaño medio del grano x50 = 50 μm, medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0079] Ejemplo de ejecución 3:

[0080] Para la etapa parcial de la compactación, en lugar de una prensa de pellets, se recurrió a un dispositivo de briquetado. El resto de las etapas del proceso se realizó de forma análoga a los Ejemplos de ejecución 1 y 2. En este agente reductor, según el Ejemplo de ejecución 3, se registraron los siguientes valores característicos:

[0081] - contenido de carbono = 72,9 % según DIN 51732:2014‑07,

[0082] - valor calorífico = 25,6 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08,

[0083] - esfericidad, de esfericidad s<50,3>= 0,8, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021 con Sympatec-QICPIC,

[0084] - densidad aparente a granel = 450 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01 y

[0085] - tamaño medio del grano x50 = 70 μm, medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0086] Ejemplo de ejecución 4:

[0087] A diferencia de los Ejemplos de ejecución 1, 2 y 3, a la biomasa también se agregaron madera de rotación corta, incluyendo corteza, con otros eductos a base de madera, como madera de desecho, restos de aserrado y restos de poda forestal. La biomasa proporcionada de ese modo presentó un contenido medio de lignina de 23 %.

[0088] En este agente reductor, según el Ejemplo de ejecución 4, se registraron los siguientes valores característicos:

[0089] - contenido de carbono = 74,6 % según DIN 51732:2014‑07,

[0090] - valor calorífico = 26 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08,

[0091] - esfericidad, de esfericidad s<50,3>= 0,82, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021 con Sympatec-QICPIC,

[0092] - densidad aparente a granel = 490 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01 y

[0093] - tamaño medio del grano x50 = 60 μm, medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0094] Con ello, todos los agentes reductores de los Ejemplos de ejecución 1 a 4 antes mencionados, cumplen con las condiciones, con

[0095] - un contenido de carbono de > 65 por ciento en peso, medido con un analizador elemental según DIN 51732:2014‑07,

[0096] - un valor calorífico de = 25 MJ/kg, medido según DIN EN ISO 18125:2017‑08,

[0097] - una esfericidad, de esfericidad s<50,3>> 0,8, medido por medio de análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021 con Sympatec-QICPIC,

[0098] - una densidad aparente a granel = 450 kg/m<3>, medido según DIN EN ISO 60:2000‑01 y

[0099] y

[0100] - un tamaño medio del grano x50 en el rango de 40 a 90 μm, medido según ISO 13320‑1 con Sympatec-HELOS.

[0101] En general, se señala que "más particularmente" puede traducirse al inglés como "more particularly". Una característica antecedida por "más particularmente" debe considerarse como característica facultativa, que puede omitirse, y no representa de ese modo una limitación, por ejemplo de las reivindicaciones. Lo mismo se aplica a "preferentemente", traducido al inglés como "preferably".

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para producir un agente reductor que presenta forma de polvo a partir de biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial, donde los granos de polvo del agente reductor presentan una esfericidad s<50,3>> 0,7, más particularmente > 0,8, medido mediante análisis dinámico de imágenes según ISO 13322‑2:2021, que comprende las siguientes etapas en el orden mencionado:

compactación de la biomasa a una presión ≥ 150 MPa,

pirólisis de la biomasa compactada a una temperatura de pirólisis ≥ 280 °C y trituración de la biomasa pirolizada para obtener polvo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la compactación se realiza a una presión en el rango de 150 a 350 Mpa y preferentemente con un tiempo de permanencia bajo esa presión en el rango de 3 a 6 segundos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque mediante la compactación la densidad aparente de la biomasa se aumenta entre 1000 y 1300 kg/m<3>.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pirólisis se realiza a una temperatura de pirólisis en el rango de 280 °C a 600 °C, más particularmente de 300 °C a 450 °C, y/o con un tiempo de permanencia a la temperatura de pirólisis en el rango de 1 minuto a 3 minutos, más particularmente de 20 minutos a 3 horas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pirólisis se realiza en un reactor de lecho fluidizado a una temperatura de pirólisis en el rango de 300 a 360 °C y con un tiempo de permanencia a esa temperatura de pirólisis en el rango de 1 a 10 minutos.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante la pirólisis, la biomasa compactada se calienta con una tasa de calentamiento en el rango de 0,01 a 2 K/s a la temperatura de pirólisis, y/o porque la pirólisis se realiza esencialmente en ausencia de aire.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la trituración se realiza mediante molienda, más particularmente por medio de un molino de impacto o molino vertical de rodillos.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque mediante la trituración, la biomasa se tritura a un tamaño medio del granos x50 en el rango de 40 a 90 μm, medido según el procedimiento conforme a ISO 13320‑1.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la biomasa, antes de la compactación, se seca a un contenido de agua en el rango de 8 a 20%, más particularmente de 8 a 13 % en peso.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la biomasa, antes de la compactación, se seca a una temperatura de secado en el rango de 40 a 130 °C y/o porque la biomasa, antes de la compactación, se tritura previamente más particularmente a un tamaño medio, en el rango de 4 a 6 mm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para la producción se utiliza biomasa, preferentemente proporcionada como sustancia inicial:

- biomasa vegetal, preferentemente biomasa puramente vegetal, que eventualmente está tratada con ligante o aditivo que contiene lignina, o

- biomasa a base de madera, o

- biomasa a base de madera, a saber, madera de rotación corta, incluyendo corteza, o

- madera de rotación corta, incluyendo corteza, con el agregado de otros eductos a base de madera, como madera de desecho, restos de aserrado y restos de poda forestal.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la biomasa contiene lignina y/o porque la biomasa proporcionada para la compactación presenta un contenido medio de lignina,

determinado según ASTM E1758‑01 con ASTM D1106‑21, de > 10 por ciento en peso, más particularmente > 13 por ciento en peso.

13. Agente reductor en forma de polvo, cuyos granos de polvo presentan una esfericidad s<50,3>> 0,7, más particularmente > 0,8, medido mediante análisis dinámico de imágenes conforme a ISO 13322‑2:2021, producido a partir de biomasa según una de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Agente reductor según la reivindicación 13, caracterizado porque el valor calorífico del agente reductor se encuentra en el rango de 20 a 30 MJ/kg, medido conforme a DIN EN ISO 18125:2017‑08, y/o porque el contenido de carbono del agente reductor se encuentra en el rango de 50 a 85 por ciento en peso, medido conforme a DIN 51732:2014‑07.

15. Agente reductor según una de las reivindicaciones 13 a 14, caracterizado porque la densidad aparente a granel es de > 450 kg/m<3>, medido conforme a DIN EN ISO 60:2000‑01 y/o porque el agente reductor presenta un tamaño medio del grano x50 en el rango de 40 a 90 μm, medido conforme a ISO 13320‑1.

16. Utilización de un agente reductor según una de las reivindicaciones 13 a 15 en la producción de acero, más particularmente como sustituto al menos parcial de hulla, coque fino, coque grueso o menudo de coque.