[发明专利]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

说明书

相关申请的交叉引用

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，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉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。

发明背景

在移动床竖式直接还原法中，如在Midrex和HYLIII中，避免黏结是重 要的。黏结倾向对还原温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，那么可以增加还原温度并因此增加生产量。已经报道过还原温度 增加100℃可以引起产量的显著增加。高的还原温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，这是对球团黏结行为进行另外强调的重 要因素。然而，降低还原温度来避免该问题会引起生产量的显著下降。例如， 从850℃降低至750℃会导致生产量30％-40％的降低。

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。

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。这种需要和其他需要通过本公开的各个 方面满足。

发明内容

依据本发明的目的，如本文具体地和宽泛地描述的，本发明涉及一种直 接还原法。该方法一般包括以下步骤：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以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；以及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 可以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以是至少约92％。

在又一示例性方面，本发明涉及一种包含水泥涂层的经涂覆的铁氧化物 球团。

在另一方面，本发明还涉及包含所公开的经涂覆的铁氧化物球团的制品 以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。

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，或者可以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

通过参考以下本发明的详细描述和包含于其中的实施例可以更加容易地 理解本发明。

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，因此这些当然可以变化。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以用于本发明的实施或测试，但是现在描述示例方 法和材料。

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 理解为其步骤需要以特定的顺序来实施。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。这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。

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。

A.定义

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。