用于减少直接还原法中所使用铁氧化物球团的黏附的方法及组合物的制作方法
【专利说明】用于减少直接还原法中所使用铁氧化物球团的黏附的方法及 组合物
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年11月5日提交的美国临时申请第61/900,257号的权益和优先 权，其通过引用W其整体并入本文。
技术领域
[0003] 本发明设及用于减少用于直接还原(DR)法中的具有水泥涂层的铁氧化物球团的 黏性的方法及组合物。
[0004] 发明背景
[0005] 在移动床竖式直接还原法中，如在Mi化ex和HYL III中，避免黏结是重要的。黏结 倾向对还原溫度并因此对方法的生产率施加上限。在DR(直接还原)方法中，产物是固态的 新还原的铁。因此，在还原模块中物料流不形成阻塞反应器内外的物料流的聚集是必要的。 如果球团具有小的或不具有黏结的倾向，那么可W增加还原溫度并因此增加生产量。已经 报道过还原溫度增加IOCTC可W引起产量的显著增加。高的还原溫度对于使还原产物的降 解和再氧化最小化同样是至关重要的，运是对球团黏结行为进行另外强调的重要因素。然 而，降低还原溫度来避免该问题会引起生产量的显著下降。例如，从850°C降低至750°C会导 致生产量30 % -40 %的降低。
[0006] 过去的研究结果表明黏结是纤维状铁沉淀物(铁晶须)生长的结果，纤维状铁沉淀 物彼此钩住并且最终在金属化的最初阶段变为结晶态。防止球团之间烧结的一个潜在方式 因此是保持单个球团的铁表面分离。
[0007] 因此，仍需要在保持或提高生产率的同时能够提供在竖式DR中减少的直接还原铁 成簇的DR方法和材料。运种需要和其他需要通过本公开的各个方面满足。
【发明内容】
[000引依据本发明的目的，如本文具体地和宽泛地描述的，本发明设及一种直接还原法。 该方法一般包括W下步骤:a)提供包含水泥的水泥混合物;b)将水泥混合物施用至一种或 更多种铁氧化物球团W提供经涂覆的铁氧化物球团；C)将经涂覆的铁氧化物球团引入到竖 炉中；W及d)还原经涂覆的铁氧化物球团。根据一些方面，经涂覆的颗粒表现出能够在直接 还原法中减少铁氧化物球团的黏结或黏附的降低的黏结指数。例如，经涂覆的铁氧化物球 团可W表现出小于或等于约5%的黏结指数。更进一步地，在竖炉中还原后铁氧化物球团的 金属化可W是至少约92%。
[0009] 在又一示例性方面，本发明设及一种包含水泥涂层的经涂覆的铁氧化物球团。
[0010] 在另一方面，本发明还设及包含所公开的经涂覆的铁氧化物球团的制品W及使用 所公开的经涂覆的铁氧化物球团和方法制得的直接还原铁。
[0011] 本发明的其他方面会部分地在随后的说明书中阐述，并且部分地根据说明书会是 明显的，或者可W通过本发明的实施而得知。本发明的优点会借助于所附权利要求中特别 指出的元素和组合物来实现和达到。应理解，之前的一般描述和之后的详细描述都仅是示 例性和解释性的，并且不限制所要求保护的本发明。
【具体实施方式】
[0012] 通过参考W下本发明的详细描述和包含于其中的实施例可W更加容易地理解本 发明。
[0013] 在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、设备和/或方法前，应理解的 是除非另有说明，它们不限于特定的合成方法，或者除非另有说明不限于具体的试剂，因此 运些当然可W变化。还应理解本文使用的术语是仅用于描述具体方面的目的，而并不旨在 限制。虽然与本文描述的那些相似或相同的任意方法和材料可W用于本发明的实施或测 试，但是现在描述示例方法和材料。
[0014] 此外，应理解的是除非另有明确规定，本文所述的任何方法决不旨在被理解为其 步骤需要W特定的顺序来实施。因此，如果方法权利要求没有实际列举其步骤要遵循的顺 序或在权利要求或说明书中没有特别规定步骤应限于特定顺序，决不旨在在任何方面推测 顺序。运适用于任何可能的非明确解释基础，包括:关于步骤或操作流程的排列的逻辑事 宜;来源于语法组织或标点的明显意义;和说明书中描述的方面的数量或类型。
[0015] 在本文提到的所有公开通过引用并入本文来公开或描述与所引用的公开相关的 方法和/或材料。
[0016] A.定义
[0017] 还应理解本文中使用的术语是仅用于描述具体方面的目的，并且并不旨在限制。 如在说明书和权利要求中使用的，术语"包含"可包括"由……组成"和"基本上由……组成" 的方面。除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域普 通技术人员通常理解的含义相同的含义。在本说明书和其后的权利要求中，会提及将在本 文中定义的一些术语。
[0018] 如在说明书和所附权利要求中使用的，除非文中另外明确规定，否则指示物前不 使用数量词的情况包括多个指示物。因此，例如，提及的"水泥组合物"包括两种或更多种水 泥组合物的混合物。
[0019] 如本文使用的，术语"组合"包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
[0020] 本文中范围可W表达为从一个具体值和/或至另一个具体值。当表达运样的范围 时，另一方面包括从一个具体值和/或至另一个具体值。相似地，当通过使用先行词"约"将 值表达成近似值时，应理解该具体值形成另一方面。应进一步理解的是每个范围的端点在 与另一个端点相关和与另一个端点无关时都是重要的。还应理解本文公开有许多值，并且 每个值是除了该值本身之外在本文公开中还公开了 "约"该具体值。例如，如果公开了值 "10"，那么还公开了 "约10"。还应理解，还公开两个具体单元之间的每一个单元。例如，如果 公开了10和15,那么也公开了11、12、13和14。
[0021] 如本文使用的，术语"约"和"为或为约"指所讨论的量或数值可W是指大约或约相 同的一些其他数值。通常理解，如本文使用的，其指示±10%变化的标称值，除非另外指出 或推断出。该术语旨在表达促成在权利要求中记载的相同结果或效果的相似值。即，应理解 的是，量、大小、制剂、参数和其他数量或特征不是也不需要是精确的，而可W是近似的和/ 或更大的或更小的，根据需要，其反映出公差、转换因子、舍入、测量误差等，和本领域技术 人员已知的其他因子。通常，量、大小、制剂、参数或其他数量或特征是"约"或"近似"的，不 论是否明确地表达成运样。应理解当"约"用于数量值前，参数也包含该具体数量值本身，除 非另有特别地说明。
[0022] 本文使用的术语"第一"、"第二"、"第一部分"、"第二部分"等，不表示任何顺序、数 量或重要性，并且其用于区分一个元素与另一个元素，除非另外具体说明。
[0023] 如本文使用的，术语"任选的"或"任选地"指随后描述的事件或情况可W发生或可 W不发生，和该描述包括所述事件或情况发生的情况和其不发生的情况。例如，短语"任选 地经取代的烷基"指烷基可W是经取代的或可W是未经取代的，和该描述包括经取代的烧 基和未经取代的烷基两者。
[0024] 如本文使用的，术语或短语"水泥"指具有在凝固后能够形成水泥或将材料粘合到 一起的一种或更多种成分的组合物或物质。通常，水泥可W包含基于待生产的水泥所需的 比例或种类而选择的一些干燥成分。因此，除非文中另外清楚地指出，否则水泥是指干燥 的、凝固前的组合物。
[0025] 此外，应理解的是除非另有明确规定，本文所述的任何方法决不旨在被理解为其 步骤需要W特定的顺序来实施。因此，如果方法权利要求没有实际列举其步骤要遵循的顺 序或在权利要求或说明书中没有特别规定步骤应限于特定顺序，决不旨在在任何方面推测 顺序。运适用于任何可能的非明确解释基础，包括:关于步骤或操作流程的排列的逻辑事 宜;来源于语法组织或标点的明显意义;和说明书中描述的方面的数量或类型。
[0026] 公开了用于制备本发明的组合物的组分W及在本文公开的方法中使用的组合物 本身。本文公开了运些和其他材料，应理解，当公开运些材料的组合、亚组、相互作用、群组 等时，尽管未能明确地公开运些化合物的每一个的不同个体和基体组合和排列的具体提 及，但本文具体地预期和描述了每一个。例如，如果公开和讨论了具体化合物，并且讨论了 可对包括化合物的一些分子进行一些修饰，除非特别地指明相反的情况，否则具体预期化 合物的每一种和全部组合和排列W及可能的修饰。因此，如果公开了一类分子A、B和CW及 一类分子D、E和F，并且公开了组合分子的实例A-D，那么即使未单独地列举每一个，仍单独 地和共同地预期每一个的有意义组合，认为公开了 4-6、4斗、8-0、8-6、8斗、(：-0、(：-6和(：斗。 同样地，还公开运些的任何亚组或组合。因此，例如，会认为公开了 A-E、B-F和C-E的亚组。运 个概念适用于本申请的所有方面，包括但不限于，制备和使用本发明的组合物的方法中的 步骤。因此，如果存在可实施的各种其他步骤，则应理解，可W W本发明的方法的任何具体 方面或方面的组合实施运些其他步骤中的每一个。
[0027] 在说明书和所附权利要求中提及的组合物或制品中具体元素或化合物的重量份 指示重量份所表示的组合物或制品中元素或组分与任意其他元素或组分之间的重量关系。 因此，在包含2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和YW2:5的重量比例存在， 并且不管在化合物中是否包含另外的成分都W运样的比例存在。
[0028] 除非明确说明相反情况，否则组分的重量百分比（"重量％")是基于包含该组分的 制剂或组合物的总重量的。例如，如果认为在组合物或制品中具体的元素或组分具有8重 量％，则应理解，该百分比是相对于100重量％的总组成百分比的。
[0029] 如本文使用的术语或短语"有效"、"有效量"或"对……有效的条件"指的是能够实 施有效量所表达的功能或性质的运种量或条件。如会在下文中指出的，所需的确切量或具 体条件会根据公认变量如所采用的材料和观察到的工艺条件而从一个方面至另一个方面 变化。因此，并非总能指定确切的"有效量"或"对……有效的条件"。然而，应理解的是本领 域普通技术