CN113913570A - 利用炼钢工艺中的烯烃焦炭的方法及由其制造的产品 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于生产碳足迹减少的钢组合物的方法和组合物，包括提供具有碳含量的钢水；和将含碳试剂引入所述钢水中；其中至少一部分所述含碳试剂包括回收的烯烃焦炭。

Description

利用炼钢工艺中的烯烃焦炭的方法及由其制造的产品
本申请为申请号201580053074.4、申请日为2015年7月14日、发明名称为“利用炼钢工艺中的烯烃焦炭的方法及由其制造的产品”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及通过使用烯烃生产的含碳副产物生产碳足迹减少的钢的方法和组合物。
背景技术
钢是包含铁和碳的金属合金。钢中的铁可以由氧化铁制成。然而，将氧化铁还原为铁通常需要输入大量的能量。此外，在一些炼钢工艺中，例如在将氧化铁还原成铁的过程中，作为副产物产生作为温室气体的CO2。此外，还原过程中的燃料源和反应物通常是煤或冶金焦炭，它们也已知有助于增加碳足迹。在其他过程中，氧化铁的还原反应可以通过使用废产物并因此使总CO2释放最小化来实现。仍然需要用于生产碳足迹减少的钢的改进的工艺和系统。这种需要和其他需要通过本公开的各个方面来满足。
发明内容
根据本发明的目的，如本文所实施和广泛描述的，本发明涉及一种方法，其包括以下步骤：a)提供具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭。
在另一个示例性方面，本发明涉及一种方法，其包括以下步骤：a)形成具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化(recarburized)的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂(recarburizing agent)引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭；并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在另一个示例性方面，本发明涉及一种方法，其包括：a)在电弧炉中形成钢水；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)将精炼的钢水组合物的至少一部分与炉渣层分离；其中至少一部分所述含碳发泡剂包含回收的烯烃焦炭。
在另一个示例性方面，本发明涉及一种方法，其包括：a)在电弧炉中形成钢水组合物；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)分离精炼的钢水组合物的至少一部分；其中至少一部分所述含碳发泡剂包括回收的烯烃焦炭；其中所述方法具有比利用基本上相同量的参考发泡剂的基本上相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅含有煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在另外的方面，本发明还涉及组合物，其包含：a)包含回收的烯烃焦炭的第一焦炭组分；和b)包含煤或冶金焦炭的第二焦炭组分。
在其它方面，本发明还涉及包含所公开的钢组合物的制品和使用所公开的方法和组合物制备的钢组合物。
本发明的另外方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践而了解。通过所附权利要求书中特别指出的要素和组合将会实现或获得本发明的优点。应当理解的是，上面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例和解释性的，而不是如所要求保护的那样对本发明是限制性的。
附图说明
包含在说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了几个方面并与说明书一起用于解释本发明的原则。
图1A-1D是显示本发明的四种示例性的回收烯烃焦炭组合物的粒度和形态的光学显微镜图像。
图2示出了表示本发明的示例性的回收烯烃焦炭组合物的XRD数据的图。
图3示出了表示本发明的示例性的回收烯烃焦炭组合物的XRD数据的图。
图4示出了表示本发明的示例性的回收烯烃焦炭组合物的XRD数据的图。
图5示出了表示本发明的示例性的回收烯烃焦炭组合物的XRD数据的图。
具体实施方式
通过参考本发明的以下详细描述和其中包括的实施例，可以更容易地理解本发明。
在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法之前，应当理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的合成方法，或除非另有说明，否则它们不限于特定的反应物，当然可以变化。还要理解的是，本文使用的术语目的仅仅是用于描述特定方面的目的，和不是限制性的。尽管与本文所述相似或等同的任何方法和材料可用于本发明的实践或测试中，但现在描述示例性方法和材料。
此外，应当理解，除非另有明确说明，否则不打算将本文所阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，如果方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵循的顺序，或者在权利要求或说明书中没有另外具体地规定这些步骤被限制为特定的顺序，则绝不意味着在任何方面推断一个顺序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：关于步骤或操作流程的安排的逻辑问题；从语法组织或标点符号导出的纯意义；和在说明书中描述的方面的数量或类型。
本文提及的所有出版物通过引用并入本文，以公开和描述与所引用的出版物相关的方法和/或材料。
A.定义
还要理解的是，本文使用的术语目的仅仅是用于描述特定方面的目的，和不是限制性的。如说明书和权利要求书中所使用的，术语“包括”可以包括“由...组成”和“基本上由...组成”的方面。除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本说明书和随后的权利要求中，将参考本文中定义的许多术语。
本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多数的引用，除非上下文中另外有明确说明。因此，例如，提到“含碳材料”包括两种或更多种含碳材料的混合物。
如本文所使用的，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。
如本文所使用的，术语“约”和“在...处或约”是指所讨论的量或值可以是指定为大致或大约相同的一些其它值的值。如本文所使用的，通常理解的是，除非另有说明或推断，标称值指示±10％变化。该术语旨在表达类似的值促进权利要求中所述的等效结果或效果。也就是说，应当理解的是，量、尺寸、配方、参数和其它数量和特性不是和不需要是精确的，而是可以根据需要是近似的和/或更大或更小，反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其它因素。一般来说，量、尺寸、配方、参数或其它数量或特性是“约”或“大致”，无论是否明确说明是这样。应当理解，除非另有具体说明，否则在定量值之前使用“约”时，参数还包括具体的数量值本身。
本文中的范围可以表达为从一个大约的具体值和/或到另一个大约的具体值。当表达这样的范围时，另一个方面包括从一个具体值和/或到另一个具体值。类似地，当使用前缀“大约”表示某值为大致时，将要理解为所述具体值形成另一个方面。将要进一步理解的是，每一范围的端点相对于另一端点是重要的，也独立于该另一端点。还应理解，本文公开了多个值，并且除了该值本身之外，每个值还在本文中被公开为“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则还公开“约10”。还应当理解，还公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。
当在本文中使用时，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，并且用于将一个元件与另一个区分开，除非具体说明。
如本文使用的，术语“任选”或“任选地”是指随后描述的事情或情形可以发生或也可以不发生，并且这样的描述包括其中所述事情或情形发生的情况和不发生的情况。
此外，应当理解，除非另有明确说明，否则不打算将本文所阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，如果方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵循的顺序，或者在权利要求或说明书中没有另外具体地规定这些步骤被限制为特定的顺序，则绝不意味着在任何方面推断一个顺序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：关于步骤或操作流程的安排的逻辑问题；从语法组织或标点符号导出的纯意义；和在说明书中描述的方面的数量或类型。
公开了用于制备本发明的组合物的组分以及在本文公开的方法中使用的组合物本身。本文公开了这些材料和其它部件，并且理解为，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，尽管可能没有明确公开这些化合物的每个各种单独和集合组合和排列的特定引用，本文都具体地进行了预期和描述。例如，如果公开和讨论了特定化合物并且讨论了可以对许多分子(包括化合物)进行的许多修饰，则特别考虑的是可能的化合物和修饰的每个组合和排列，除非特别相反指出。因此，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F以及组合分子的实例A-D，则即使没有单独列举每一个，每一个被单独和集合地考虑为是指组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F被认为是公开的。同样，也公开了这些的任何子集或组合。因此，例如，A-E、B-F和C-E的子组将被认为是公开的。该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组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可以执行的各种附加步骤，则应理解，这些附加步骤中的每一个可以利用本发明方法的任何具体方面或方面的组合来执行。
说明书和后面的权利要求书中提及的组合物或制品中特定元素或组分的重量份数表示组合物或制品中所述元素或组分与任何其它元素或组分的重量关系，表达为重量份。因此，在含有2重量份的组分X和5重量份的组分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且以这样的比例存在，而不管化合物中是否含有另外的组分。
除非另有明确说明，组分的重量百分比(“重量％”)基于其中包含该组分的制剂或组合物的总重量。例如，如果组合物或制品中的特定元素或组分被称为具有8重量％，则应当理解，该百分比是相对于100重量％的总组合物百分比。
如本文所使用的，术语“ppm”和“百万份之几”可互换使用，并且是指所公开的元素在所述总组合物中的量的量度单位，以所公开的元素份数与百万份的总组合物之比表示。
如本文所使用的，术语或短语“有效的”，“有效量”或“对...有效的条件”是指能够执行表达有效量的功能或性质的量或条件。如下面将要指出的，取决于所识别的变量，例如所使用的材料和观察到的加工条件，所需的精确量或特定条件将从一个方面到另一方面变化。然而，应当理解，本领域普通技术人员仅使用常规实验就可容易地确定适当的有效量。
如本文所用，术语“泡沫炉渣层”，“炉渣层”或“炉渣”可以互换使用，并且是指炼钢工艺的副产物，其将期望的金属级分与不需要的级分分离。例如但无限制地，在本发明的一些方面，为了示例性目的，炉渣可以包括金属氧化物、石灰石或白云石，或它们的任何组合。在本发明的又一些方面，炉渣可以进一步包含炼钢原料中存在的任何一种或多种杂质。
如本文所用的，术语“基本相同的参考方法”是指包括与本发明方法基本上相同的步骤的方法，在与本发明条件基本相同的条件下进行，并使用基本相同比例的组分，但使用所述组分的替代物。例如但无限制地，在本发明的一些方面，为了与本文所使用的相应参考方法进行比较，相应的参考方法包括与仅使用煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)的本发明方法基本上相同的步骤，或者备选地，在不使用烯烃生产方法的含碳副产物的情况下。
本文公开的每种材料是可商购的和/或其生产过程的方法是本领域普通技术人员已知的。
应当理解，本文公开的组合物具有某些功能。本文公开了用于执行所公开的功能的某些结构要求，并且应当理解，存在可以执行与所公开的结构相关的相同功能的各种结构，并且这些结构通常将实现相同的结果。
在本申请中，引用了各种出版物。这些出版物的全部公开内容通过引用并入本申请，以便更完全地描述本发明所属领域的现有技术。所公开的参考文献也单独地和具体地通过引用而并入本文中，为了其中所包含的在参考文献所依赖的句子中讨论的材料。本文中的任何内容不应被解释为承认本发明没有资格由于在先发明而早于这样的公开。此外，本文提供的公开日期可能与实际公开日期不同，这可能需要独立确认。
B.炼钢方法
常规的炼铁和炼钢技术总是能量密集的，其中使用大量的燃料来提供所需的能量用于加热以及促进将氧化铁还原成铁所必需的化学反应。这些方法的常规燃料源主要是煤或冶金焦炭。在炼钢过程中使用煤或冶金焦炭的一个消极方面是它们提供大的碳足迹。此外，用于冶金焦炭生产的碳足迹为每吨生产的焦炭约0.56吨CO2，还必须向其添加用于从焦炭生产地点运输到炼钢地点的碳足迹。如果冶金焦炭生产地点和炼钢操作之间的距离相当大，则负碳足迹可能会更大。例如，在道路上运输聚集材料时，每吨公里产生约0.163kg二氧化碳。
如上简要描述的，在一个方面，本公开涉及一种炼钢方法。在一个方面，所述方法包括以下步骤：a)提供具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭。
在烯烃裂解操作期间，共产生催化或热解焦炭。积聚在蒸汽裂化器的辐射管中的这种焦炭负面影响裂化过程，因此需要以规则的间隔进行除焦。所产生的废焦炭通常在填埋场处理。
在一个方面，回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。在进一步方面，回收的烯烃焦炭是催化焦炭。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。在又进一步方面，烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。在又进一步方面，烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭包含基于回收的烯烃焦炭的总重量以大于约80重量％至小于约100重量％的量存在的总碳含量，包括大于约85重量％，大于约90重量％，大于约95重量％或大于约99重量％的示例性的值。在又另外的方面，总碳含量以小于约100重量％，小于约98重量％，小于约95重量％，小于约90重量％或小于约85重量％的示例性量存在。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭可以包含源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围内的量的总碳含量。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约77重量％至约92.0重量％范围内的量存在的总碳含量。在又另一方面，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含范围为约80重量％至91重量％的量的总碳含量。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含小于或等于约1重量％的硫，包括约0.05重量％、0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％、0.25重量％、0.3重量％、0.35重量％、0.40重量％、0.45重量％、0.50重量％、0.55重量％、0.60重量％、0.65重量％、0.70重量％、0.75重量％、0.80重量％、0.85重量％、0.90重量％和0.95重量％的示例性的值。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭可以包含以源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围存在的硫。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约0.13重量％至约0.95重量％范围内的量存在的硫。
在另一方面，本公开涉及一种用于生产具有减少的碳足迹的钢的方法。例如，利用预先存在的碳源(即催化或热解焦炭)生产钢，抵消了在整个炼钢过程中使用煤和冶金焦炭的要求，因此减少了钢生产的碳足迹。在一个方面，本公开涉及一种方法，包括以下步骤：a)形成具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭；并且其中所述方法具有减少的碳足迹，该减少的碳足迹小于使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在一个方面，减少的碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考碳足迹小至少0.56吨CO2。
在一个方面，回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。在进一步方面，回收的烯烃焦炭是催化焦炭。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。在又进一步方面，烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。在又进一步方面，烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭包含基于回收的烯烃焦炭的总重量以大于约80重量％至小于约100重量％的量存在的总碳含量，包括大于约85重量％，大于约90重量％，大于约95重量％或大于约99重量％的示例性的值。在又另外的方面，总碳含量以小于约100重量％，小于约98重量％，小于约95重量％，小于约90重量％或小于约85重量％的示例性量存在。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭可以包含源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围内的量的总碳含量。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约77重量％至约92.0重量％范围内的量存在的总碳含量。在又另一方面，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含范围为约80重量％至91重量％的量的总碳含量。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含小于或等于约1重量％的硫，包括约0.05重量％、0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％、0.25重量％、0.3重量％、0.35重量％、0.40重量％、0.45重量％、0.50重量％、0.55重量％、0.60重量％、0.65重量％、0.70重量％、0.75重量％、0.80重量％、0.85重量％、0.90重量％和0.95重量％的示例性的值。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭可以包含以源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围存在的硫。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约0.13重量％至约0.95重量％范围内的量存在的硫。
在另一方面，本公开提供一种方法，其包括：a)在电弧炉中形成钢水；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)将精炼的钢水组合物的至少一部分与炉渣层分离；其中至少一部分所述含碳发泡剂包含回收的烯烃焦炭。
在另一方面，本公开提供一种方法，其包括：a)在电弧炉中形成钢水组合物；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)分离精炼的钢水组合物的至少一部分；其中至少一部分所述含碳发泡剂包括回收的烯烃焦炭；其中所述方法具有比利用基本上相同量的参考发泡剂的基本上相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅含有煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在一个方面，下面的炼钢工艺包括与使用常规电弧炉(EAF)的炼钢工艺相同或相似的步骤。在本发明的各个方面，电弧炉用于熔化已经供给到炉中的材料。在一个方面，并且如本领域普通技术人员将理解的，在电弧炉中熔化所需的能量通过经由一个或多个电极的电流引入，并且热量通过电弧被传递到金属炉料。在本发明的各个方面中，供给到电弧炉中的材料必须避免与电极接触并且在对炉装料时避免损坏电极。
在另一方面，这些步骤包括熔化步骤、精制步骤和出钢(tapping)步骤。在进一步方面，炼钢工艺包括液化钢、在钢包中出钢并转移到钢包加工站。在更进一步方面，当使用回收的烯烃焦炭时，炼钢工艺包括在常规电弧炉(EAF)中使用的工艺参数，例如温度、停留时间、反应器、压力和附加成分。
在一个方面，钢水可以具有任何所需的组成。在一个方面，钢包括金属铁、铁氧化物、碳、磷、硫、氧化硅、氧化铝、氮、脉石或它们的任何组合。在一个方面，存在于直接还原铁中的铁氧化物可以进一步包含Fe(II)的氧化物，Fe(III)的氧化物和Fe(II，III)的氧化物，或它们的任何组合。
在一个方面，回收的烯烃焦炭由烯烃生产方法产生，例如在蒸汽裂化期间。在另一方面，回收的烯烃焦炭通过累积在蒸汽裂化器的辐射管或盘管中而产生。在进一步方面，回收的烯烃焦炭通过从蒸汽裂化器的辐射管中除去烯烃焦炭产生。
在一个方面，回收的烯烃焦炭的粒度为约0.01mm至约150mm，包括约0.02mm，0.05mm，0.07mm，0.1mm，0.5mm，0.7mm，1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm，20mm，30mm，40mm，50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm，110mm，120mm，130mm，和约140mm的示例性值。在又另一方面，回收的烯烃焦炭的粒度小于或等于约150mm，小于或等于约125mm，小于或等于约100mm，小于或等于约50mm，小于或等于约25mm，小于或等于约1mm。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭的粒度在从上面列出的示例性值中的任意两个得到的任何范围内。例如，粒度可以在约0.01mm至约135mm的范围内。在又另一方面，粒度可以在约1mm至约100mm的范围内。在一个方面，可以根据本领域可用的各种标准方法测量粒度。
在一个方面，回收的烯烃焦炭的平均粒度为约0.01mm至约12mm，包括约0.02mm，0.05mm，0.07mm，0.1mm，0.5mm，0.7mm，1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm，和约11mm的示例性值。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭的平均粒度小于或等于约6mm，小于或等于约5mm，小于或等于约4mm，小于或等于约3mm，小于或等于约2mm，小于或等于约1mm。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭的平均粒度在从上面列出的示例性值中的任意两个得到的任何范围内。例如，平均粒度可以在约0.01mm至约3.5mm的范围内。在又另一方面，平均粒度可以在约0.1mm至约6mm的范围内。在一些方面，回收的烯烃焦炭可包含平均尺寸等于或小于约6mm的基本上小的细粒。在其它方面，回收的烯烃焦炭可包含平均尺寸等于或大于约6mm的较大细粒。
在一个方面并且根据本文公开的方法，铁或钢进料和含碳试剂的进料可以使用传送带、篮、细粒注射或它们的任何组合单独或组合地引入到炉中。在一个方面，可以使用传送带将包含炼钢原料的铁或钢进料引入炉中。在另一方面，可以使用传送带将包含回收的烯烃焦炭的碳进料引入炉中。在又另一方面，可以通过本领域普通技术人员已知的任何方式将材料供给到炉中。在一些方面，含碳试剂是含碳增碳剂。在其它方面，含碳试剂是含碳发泡剂。
在本发明的各个方面，用于生产钢组合物的方法包括提供包含炼钢原料的铁或钢进料，并将铁或钢进料引入炉中。在一个方面，炉是高炉(BF)、碱性氧气炉(BOF)或电弧炉(EAF)或它们的任何组合。在另一个方面，炉是电弧炉。在本发明的各个方面，电弧炉用于熔化已经供给到炉中的材料。在一个方面，并且如本领域普通技术人员将理解的，在电弧炉中熔化所需的能量通过经由一个或多个电极的电流引入，并且热量通过电弧被传递到金属炉料。在本发明的各个方面中，供给到电弧炉中的材料必须避免与电极接触并且在对炉装料时避免损坏电极。
在一个方面，用于生产钢组合物的方法包括将包含炼钢原料的铁或钢进料引入空炉中。在另一方面，所述方法可进一步包括使炉达到有效提供钢水的条件。在一个方面，有效地提供钢水的条件包括通过点燃电弧炉中的电极来熔化引入的进料。在另一方面，有效地提供钢水的条件包括使炉达到约1,400℃至约1,700℃范围内的温度，包括约1,420℃、1,450℃、1,480℃、1,500℃、1,520℃、1550℃、1580℃、1600℃、1620℃、1650℃和约1680℃的示例性值。在又另外的方面，可以使炉达到在从上面列出的示例性值中的任意两个得到的任何范围内的温度。例如，炉温可以在约1,450℃至约1,650℃的范围内。在又另一方面，温度可以在约1,550℃至约1,700℃的范围内。还应当理解，炉可以保持在期望的温度或温度范围持续任何所需的时间段。考虑到本公开，这样的持续时间将是本领域普通技术人员容易知道的。
在本发明的各个方面，含碳试剂通过本领域普通技术人员已知的任何方法注入钢水中。在一个方面，含碳试剂通过加料管注入。在一个方面，含碳试剂包括含碳增碳剂，其中至少一部分含碳增碳剂包括回收的烯烃焦炭。在另一个方面，含碳试剂包括含碳发泡剂，其中至少一部分含碳发泡剂包括回收的烯烃焦炭。
在一个方面，加料管可以包括下行管、喷枪、压缩细线或它们的任何组合。在本发明的各个方面中，喷枪可以具有本领域普通技术人员已知的任何常规配置的孔，只要孔口没有拐角和尖锐边缘过渡部。在进一步方面，至少一个喷枪可用于注入含碳试剂。在又进一步方面，两个或更多个喷枪可用于注入含碳试剂。在本发明的各个方面，含碳试剂包括回收的烯烃焦炭。
在一个方面，本发明中使用的喷枪可具有在约30至约1500mm范围内的内径，包括约40mm，50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm，120mm，150mm，180mm，200mm，250mm，300mm，400mm，500mm，600mm，700mm，800mm，900mm，1000mm，1100mm，1200mm，1300mm，和约1400mm的示例性值。在又另外的方面，喷枪的内径可以在从上面列出的示例性值中的任意两个得到的任何范围内。例如，内径可以在约30mm至约100mm的范围内。在又另一方面，内径可以在约300mm至约600mm的范围内。在进一步方面并且无限制地，如果使用两个或更多个喷枪，则每个喷枪可以具有相同或不同的内径。
在一个方面，包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以借助重力通过喷枪注入。在另一方面，可以使用至少一个气动喷枪。在又另一方面，可以使用气动喷枪和基于重力的喷枪的任何组合。在进一步方面，可以使用两个或更多个气动喷枪。
在一个方面，包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以在没有载气的情况下注入钢水中。在另一方面，包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以使用载气注入钢水中。在一个方面，载气可包括碳进料、惰性气体或它们的任何组合。在一个方面，可以使用的示例性惰性气体包括氩气。在又另一方面且无限制地，碳进料可以是气体、固体或液体。示例性的碳进料气体可以包括二氧化碳。在一个方面，包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以与其它进料组合地注入钢水中。在进一步方面，包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以与其它进料组合地注入钢水中，其中含碳试剂和其它进料使用单独的喷枪注入，并且其中喷枪可以包括气动喷枪。
在一个方面，如本领域普通技术人员容易理解的，用于注入包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂的喷枪可以在有效地产生所需钢的任何方向或位置处设置在炉中。在一个方面，喷枪可垂直定位。在另一方面，喷枪可以以如下方式定位：喷枪孔保持在泡沫层炉渣上方，使得包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以分配在泡沫炉渣上方。在另一方面，喷枪可以以如下方式定位：喷枪孔在泡沫层炉渣内，使得包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以分配在泡沫炉渣之中。在进一步方面，喷枪可以以如下方式定位：喷枪孔在钢水中，使得包含回收的烯烃焦炭的含碳试剂可以分配在钢水中。在这些方面中，喷枪可以定位在钢液表面下方的一定深度处的钢水内，所述深度例如约30mm至约1500mm的范围内，包括约50mm，100mm，200mm，300mm，400mm，500mm，600mm，700mm，800mm，900mm，1000mm，1100mm，1200mm，1300mm，和约1400mm的示例性值。在又另一方面，喷枪可以位于钢水表面下方在从上面列出的示例性值中的任意两个导出的任何范围内的深度处的钢水中。例如，深度可以在约50mm至约300mm的范围内。在又另一方面，深度可以在约600mm至约1000mm的范围内。
在本发明的各种其它方面，喷枪可以相对于钢水的水平轴线以约20°至约70°的角度定位。在一个方面，喷枪可以以相对于钢水的水平轴线以约25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°和约65°的示例性角度定位。在又进一步方面，喷枪可以定位在从上面列出的示例性值中的任何两个导出的任何范围内的任何角度。例如，喷枪可以以约30°至约50°的角度定位。在又另一方面，喷枪可以以约40°至约70°的角度定位。在又进一步方面，喷枪可以相对于钢水的水平轴线成约45°的角度定位。
在进一步方面，喷枪可以相对于钢水的水平轴线成约20°至约70°的角度定位，其中喷枪在钢液表面之下从约30mm至约1500mm的范围内的深度处插入钢水中。在又进一步方面，喷枪可以相对于钢水的水平轴线以约25°、30°、35°、40°、45°，50°、55°、60°和约65°的示例性角度定位，其中喷枪以在从约30mm至约1500mm的范围内的示例性深度值插入钢水中，包括约50mm，100mm，200mm，300mm，400mm，500mm，600mm，700mm，800mm，900mm，1000mm，1100mm，1200mm，1300mm，和约1400mm的示例性值。在又进一步方面，喷枪可以定位任何角度并插入到在从上面列出的示例性值中的任何两个导出的任何范围内的任何深度。例如，喷枪可以约30°至约50°的角度定位，其中喷枪插入在钢水表面之下从约50mm至约300mm的范围内的深度处。在又另一方面，喷枪可以约40°至约70°的角度定位，其中喷枪插入在钢水表面之下从约600mm至约1000mm的范围内的深度处。在又进一步方面，喷枪可以约45°的角度定位，其中喷枪插入在钢水表面之下从约600mm至约1000mm的范围内的深度处。
在本发明的各个方面并根据本文所述的方法，将含有回收的烯烃焦炭的含碳增碳剂引入具有碳含量的钢水中。在进一步方面，钢水经受有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件，并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。例如，再碳化的钢水组合物可以显示出比在引入增碳剂之前钢水的碳含量高的碳含量。在又进一步方面，将所述增碳剂在熔炉或钢包炉处引入所述钢水中。
在本发明的各个进一步方面并根据本文所述的方法，将含有回收的烯烃焦炭的含碳发泡剂引入钢水中。在进一步方面，钢水经受有效地提供炉渣层和精制的钢水组合物的条件，并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考发泡剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。例如，精制的钢水组合物可以显示出比在引入发泡剂之前钢水的杂质含量低的杂质含量。在进一步方面，存在于所述炉渣层中的氧化铁的至少一部分被还原成铁。
在又进一步方面，有效提供的条件可包括在通常的大气环境下加热炉。在另一方面，有效提供的条件还可以包括在包含一种或多种另外的气体的受控环境中加热炉。在又另一方面，所述一种或多种气体可以包括含氧气体、碳进料、惰性气体或它们的任何组合。
在一个方面，所述钢水被提供在熔炉中。在进一步方面，所述钢水提供在氧气高炉、感应炉或电弧炉中。
C.钢组合物
本文还公开了通过上述方法形成的钢组合物。在一个方面，本公开提供了通过以下方法生产的钢组合物：a)提供具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭。
在另一方面，本公开提供了通过以下方法生产的钢组合物：a)形成具有碳含量的钢水；和b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭；并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在另一方面，本公开提供了通过以下方法生产的钢组合物：a)在电弧炉中形成钢水；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)将精炼的钢水组合物的至少一部分与炉渣层分离；其中至少一部分所述含碳发泡剂包含回收的烯烃焦炭。
在另一方面，本公开提供了通过以下方法生产的钢组合物：a)在电弧炉中形成钢水组合物；b)在有效形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和c)分离精炼的钢水组合物的至少一部分；其中至少一部分所述含碳发泡剂包括回收的烯烃焦炭；其中所述方法具有比利用基本上相同量的参考发泡剂的基本上相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅含有煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
在一个方面，通过上述方法形成的钢组合物与通过参考方法生产的参考钢组合物相比可具有减少的碳足迹。在进一步方面，所述钢组合物碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考钢组合物碳足迹小至少0.56吨CO2。
在一个方面，钢组合物可以包括低碳钢、中碳钢或高碳钢。在进一步方面，钢组合物可包括铸铁组成范围。
D.焦炭组合物
本文还公开了包含回收的烯烃焦炭的组合物。在各个方面，包含回收的烯烃焦炭的组合物可以用于上述方法中。
在一个方面，本公开提供一种组合物，其包含：a)包含回收的烯烃焦炭的第一焦炭组分；和b)包含煤或冶金焦炭的第二焦炭组分。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。在进一步方面，回收的烯烃焦炭是催化焦炭。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。在又进一步方面，烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。在又进一步方面，烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭包含基于回收的烯烃焦炭的总重量以大于约80重量％至小于约100重量％的量存在的总碳含量，包括大于约85重量％，大于约90重量％，大于约95重量％或大于约99重量％的示例性的值。在又进一步方面，总碳含量以小于约100重量％，小于约98重量％，小于约95重量％，小于约90重量％或小于约85重量％的示例性量存在。在又进一步方面，回收的烯烃焦炭可以包含源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围内的量的总碳含量。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约77重量％至约92.0重量％范围内的量存在的总碳含量。在又另一方面，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含范围为约80重量％至91重量％的量的总碳含量。
在进一步方面，回收的烯烃焦炭包含小于或等于约1重量％的硫，包括约0.05重量％、0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％、0.25重量％、0.3重量％、0.35重量％、0.40重量％、0.45重量％、0.50重量％、0.55重量％、0.60重量％、0.65重量％、0.70重量％、0.75重量％、0.80重量％、0.85重量％、0.90重量％和0.95重量％的示例性的值。在又另外的方面，回收的烯烃焦炭可以包含以源自上述列出的示例性值中的任意两个的任何范围存在的硫。例如，基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭可以包含以约0.13重量％至约0.95重量％范围内的量存在的硫。
在一个方面，所述组合物具有比仅含有煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)的基本相同的参考组合物的参考碳足迹少的减少的碳足迹。
在进一步方面，减少的碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考碳足迹小至少0.56吨CO2。
在一个方面，组合物能够充当荷电剂、发泡剂或增碳剂。在进一步方面，所述组合物能够在炉中消耗氧。在又进一步方面，所述组合物能够在炉中提供还原环境。在又进一步方面，所述组合物能够增加钢组合物中的碳含量。
在一个方面，所述组合物能够使钢水组合物中的炉渣层发泡。在进一步方面，所述组合物能够将存在于炉渣层中的金属氧化物的至少一部分还原为金属态。在又进一步方面，所述组合物能够将存在于炉渣层中的铁氧化物的至少一部分还原为铁金属。
E.制造的制品
在各个方面，本发明公开的钢组合物可用于制造目前由常规钢材料形成的任何期望的制品。这些制品可包括任何所需形状和/或尺寸的制品。示例性制品无限制性地包括长产品、扁平产品或它们的组合。
F.方面
在各个方面，本发明涉及并且包括至少以下方面。
方面1：一种方法，其包括：
a)提供具有碳含量的钢水；和
b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；
其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭。
方面2：根据方面1所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。
方面3：根据方面1-2所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。
方面4：根据方面3所述的方法，其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。
方面5：根据方面3-4所述的方法，其中烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
方面6：根据方面1-5所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
方面7：根据方面1-6所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
方面8：根据方面1-7所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭。
方面9：根据方面1-8所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
方面10：根据方面1-9所述的方法，其中所述钢水被提供在熔炉中。
方面11：根据方面1-9所述的方法，其中所述钢水提供在氧气高炉(blast oxygenfurnace)、感应炉或电弧炉中。
方面12：根据方面1-11所述的方法，其中将所述增碳剂在熔炉或钢包炉处引入所述钢水中。
方面13：一种方法，其包括：
a)形成具有碳含量的钢水；和
b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中；
其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭；并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
方面14：根据方面13所述的方法，其中减少的碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考碳足迹小至少0.56吨CO2。
方面15：根据方面13所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。
方面16：根据方面13-14所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。
方面17：根据方面16所述的方法，其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。
方面18：根据方面16-17所述的方法，其中烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
方面19：根据方面13-18所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
方面20：根据方面13-19所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
方面21：根据方面13-20所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭。
方面22：根据方面13-21所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
方面23：根据方面13-22中任一项的方法，其中所述钢水被提供在熔炉中。
方面24：根据方面13-22所述的方法，其中所述钢水提供在氧气高炉、感应炉或电弧炉中。
方面25：根据方面13-24所述的方法，其中将所述增碳剂在熔炉或钢包炉处引入所述钢水中。
方面26：一种方法，其包括：
a)在电弧炉中形成钢水；
b)在有效地形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和
c)将精炼的钢水组合物的至少一部分与炉渣层分离；
其中至少一部分所述含碳的发泡剂包括回收的烯烃焦炭。
方面27：根据方面26所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。
方面28：根据方面26-27所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。
方面29：根据方面28所述的方法，其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。
方面30：根据方面28-29所述的方法，其中烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
方面31：根据方面26-30所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
方面32：根据方面26-31所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
方面33：根据方面26-32所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭。
方面34：根据方面26-33所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
方面35：根据方面26-34所述的方法，其中存在于所述炉渣层中的氧化铁的至少一部分被还原成铁。
方面36：一种方法，其包括：
a)在电弧炉中形成钢水组合物；
b)在有效地形成炉渣层和精炼钢水组合物的条件下将含碳发泡剂引入钢水中；和
c)将精炼的钢水组合物的至少一部分分离；
其中至少一部分所述含碳的发泡剂包括回收的烯烃焦炭；并且其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考发泡剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅包含煤、冶金焦或煅烧石油焦(CPC)。
方面37：根据方面36所述的方法，其中减少的碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考碳足迹小至少0.56吨CO2。
方面38：根据方面36所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。
方面39：根据方面36-37所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。
方面40：根据方面39所述的方法，其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。
方面41：根据方面39-40所述的方法，其中烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
方面42：根据方面36-41所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
方面43：根据方面36-42所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
方面44：根据方面36-43所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭。
方面45：根据方面36-44所述的方法，其中回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
方面46：根据方面36-44所述的方法，其中存在于所述炉渣层中的氧化铁的至少一部分被还原成铁。
方面47：一种通过权利要求1-12所述的方法制备的钢组合物。
方面48：一种通过方面13-25所述的方法制备的钢组合物。
方面49：根据方面48所述的钢组合物，其中与通过参考方法生产的参考钢组合物相比，所述钢组合物具有减少的碳足迹。
方面50：根据方面49所述的钢组合物，其中所述钢组合物碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考钢组合物碳足迹小至少0.56吨CO2。
方面51：一种通过方面26-35所述的方法制备的钢组合物。
方面52：一种通过方面36-50所述的方法制备的钢组合物。
方面53：根据方面52所述的钢组合物，其中与通过参考方法生产的参考钢组合物相比，所述钢组合物具有减少的碳足迹。
方面54：根据方面53所述的钢组合物，其中所述钢组合物碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考钢组合物碳足迹小至少0.56吨CO2。
方面55：一种组合物，其包含：
a)含有回收的烯烃焦炭的第一焦炭组分；和
b)含有煤或冶金焦的第二焦炭组分。
方面56：根据方面55所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭是催化或热解焦炭，或它们的组合。
方面57：根据方面55-56所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物。
方面58：根据方面57所述的组合物，其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化。
方面59：根据方面57-58所述的组合物，其中烯烃生产方法包括生产乙烯、丙烯或它们的组合。
方面60：根据方面55-59所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
方面61：根据方面55-60所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
方面62：根据方面55-61所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭。
方面63：根据方面55-62所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭是热解焦炭。
方面64：根据方面55-63所述的组合物，其中组合物能够充当荷电剂、发泡剂或增碳剂。
方面65：根据方面55-63所述的组合物，其中所述组合物能够在炉中消耗氧。
方面66：根据方面55-63所述的组合物，其中所述组合物能够在炉中提供还原环境。
方面67：根据方面55-63所述的组合物，其中所述组合物能够使钢水组合物中的炉渣层发泡。
方面68：根据方面67所述的组合物，其中所述组合物能够将存在于炉渣层中的金属氧化物的至少一部分还原为金属态。
方面69：根据方面67所述的组合物，其中所述组合物能够将存在于炉渣层中的铁氧化物的至少一部分还原为铁金属。
方面70：根据方面55-63所述的组合物，其中所述组合物能够增加钢组合物中的碳含量。
无需进一步详细描述，相信使用本文的描述的本领域技术人员可以利用本发明。包括以下实施例以向实施要求保护的本发明的本领域技术人员提供附加指导。所提供的实施例仅仅是工作的代表，并有助于本发明的教导。因此，这些实施例不打算以任何方式限制本发明。
C.实验
提出以下实施例以向本领域普通技术人员提供如何制备和评价本文要求保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完全公开和描述，并且旨在纯粹示例性的并且不旨在限制本公开。已经做出努力以确保关于数字(例如量，温度等)的准确性，但是应当考虑一些误差和偏差。除非另有说明，否则份数是重量份，温度是℃或环境温度，压力是大气压或接近大气压。
实施例1:
对本发明的四种示例性的回收烯烃焦炭组合物进行组成分析(图1A-1D)。首先，使用XRF和碳/硫分析来分析回收的烯烃焦炭组合物。简而言之，数据提供了每种回收的烯烃焦炭组合物中存在的每种元素的百分比以及可能形成的化合物或氧化物。每种回收的烯烃焦炭组合物(烯烃焦炭A、B、C和D)的XRF和碳/硫数据分别报告在下表1-4中。
表1.–烯烃焦炭A
Figure BDA0003171506770000251
Figure BDA0003171506770000261
表2.–烯烃焦炭B
Figure BDA0003171506770000262
Figure BDA0003171506770000271
表3.–烯烃焦炭C
Figure BDA0003171506770000272
Figure BDA0003171506770000281
表4.–烯烃焦炭D
Figure BDA0003171506770000282
Figure BDA0003171506770000291
如数据所示，回收的烯烃焦炭组合物中的碳含量为约77％至约96％。此外，发现所有回收的烯烃焦炭组合物的硫含量低于0.3％。
还对四种回收的烯烃焦炭组合物的样品进行XRD分析，并用于鉴定回收的烯烃焦炭组合物中的潜在结晶化合物或元素。四种回收的烯烃焦炭组合物中的每一种的XRD数据报告于图2-5中。如XRD相数据所示，回收的烯烃焦炭样品表明小百分比的结晶碳或石墨以及其它结晶相，例如赤铁矿、磁铁矿和碳化铁。
接下来，对四种回收的烯烃焦炭组合物进行着火损失(LOI)试验。简而言之，连续着火损失(LOI)是一种常用的广泛使用的方法来估计沉积物的有机物和碳酸盐含量。在第一反应中，有机物在500-550℃下被氧化为二氧化碳和灰分。在第二反应中，在900-1000℃从碳酸盐中释放出二氧化碳，留下氧化物。反应期间的重量损失通过在加热前后称重样品来测量，并且与回收的烯烃焦炭组合物的有机物质和碳酸盐含量相关。LOI试验结果报告在表5中。
表5.
焦炭样品 烯烃焦炭A 烯烃焦炭B 烯烃焦炭C 烯烃焦炭D
有机物重量％ 0.9539 1.0136 7.2408 3.5239
无机物重量％ 25.055 18.9927 30.686 10.2874
总LOI重量％ 26.009 20.0064 37.9268 13.8113
如数据所示，总重量损失的值为约13重量％至约37重量％。此外，有机物含量达到最大约7重量％。
实施例2:
在本实施例中，使用本文所述的本发明的回收烯烃焦炭组合物制备各种钢组合物。简言之，在钢从电弧炉中出钢到钢包期间加入回收的烯烃焦炭组合物，并评价添加的碳或碳回收。回收的烯烃焦炭组合物以15kg袋提供。在引入回收的烯烃焦炭组合物和出钢之前，使用CELOX探针测定钢的碳含量(％)。基于钢种和测量的碳含量，然后将所需量的回收的烯烃焦炭加入到钢中。接下来，在钢包炉处测量碳含量，并确定添加的碳的碳回收率(或碳(％)吸收)。在各种钢组合物中的回收的烯烃焦炭组合物性能的性能结果报告在表6中。
表6.
Figure BDA0003171506770000301
如数据所示，回收的烯烃焦炭能够增加钢组合物的碳含量。此外，钢组合物能够吸收高百分比的添加的碳，这对应于约80-约98％的％收率。
尽管可以在特定法定类别(例如系统法定类别)中描述和要求保护本发明的各方面，但是这仅仅是为了方便，并且本领域技术人员将理解，可以在任何法定的类别中描述和要求保护本发明的每个方面。除非另有明确说明，否则不打算将本文所阐述的任何方法或方面解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，在方法权利要求没有在权利要求书或说明书中具体陈述步骤被限制为特定顺序的情况下，它是不加限制的。可喜的是，意图是在任何方面推断顺序。这适用于任何可能的非明确的解释基础，包括：关于步骤或操作流程的安排的逻辑问题，从语法组织或标点符号导出的纯意义；或者在说明书中描述的方面的数量或类型。

Claims (10)

1.一种方法，其包括：
a)提供具有碳含量的钢水，其中所述钢水提供在氧气高炉、感应炉或电弧炉中；和
b)在有效地提供具有增加的碳含量的再碳化的钢水组合物的条件下，将含碳的增碳剂引入钢水中，其中将所述增碳剂在熔炉或钢包炉处引入所述钢水中；
其中至少一部分所述含碳的增碳剂包括回收的烯烃焦炭，其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭或热解焦炭，或它们的组合；
其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考增碳剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考增碳剂仅包含煤或冶金焦炭；
其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物，并且其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化；以及
基于回收的烯烃焦炭的总重量，回收的烯烃焦炭包含以0.13重量％至1重量％范围内的量存在的硫。
2.根据权利要求1所述的方法，其中烯烃是乙烯、丙烯或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中回收的烯烃焦炭包含0.2至0.95重量％的硫。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢水被提供在熔炉中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述减少的碳足迹表征为比引入钢水中的每吨回收的烯烃焦炭的参考碳足迹少至少0.56吨CO2。
6.根据权利要求1所述的方法，其中：
提供钢水包括在电弧炉中形成钢水，以及其中所述含碳的增碳剂包括在有效地形成炉渣层和具有增加的碳含量的精炼钢水组合物的条件下引入钢水的含碳发泡剂，并且其中再碳化的钢水组合物包括精炼钢水组合物，所述方法还包括：
将精炼的钢水组合物的至少一部分与炉渣层分离；
其中至少一部分所述含碳的发泡剂包括回收的烯烃焦炭；
其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物，并且其中烯烃生产方法是烯烃的蒸汽裂化；以及
其中所述方法具有比使用基本上相同量的参考发泡剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹，并且其中所述参考发泡剂仅包含煤、冶金焦炭或煅烧石油焦炭(CPC)。
7.一种组合物，其包含：
a)含有回收的烯烃焦炭的第一焦炭组分；和
b)含有煤或冶金焦炭的第二焦炭组分；
其中回收的烯烃焦炭是催化焦炭或热解焦炭，或它们的组合；
其中回收的烯烃焦炭是烯烃生产过程的副产物；以及
其中使用具有比使用基本上相同量的参考发泡剂的基本相同的参考方法的参考碳足迹少的减少的碳足迹生产所述组合物，并且其中所述参考发泡剂仅包含煤或冶金焦炭。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭包含少于或等于约1重量％的硫。
10.根据权利要求7所述的组合物，其中回收的烯烃焦炭包含至少约75重量％的碳。
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