EA032270B1

EA032270B1 - Способы и композиции для уменьшения слипания окатышей оксида железа, применяемых в способах прямого восстановления

Info

Publication number: EA032270B1
Application number: EA201690720A
Authority: EA
Inventors: Мохамед Бахгат Саддик; Сайед Ниаз Ахсан
Original assignee: Сауди Бэйсик Индастрис Корпорейшн
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2019-05-31
Also published as: CN111893235A; CN105705661A; EA201690720A1; EP3055434A1; WO2015068104A1; EP3055434B1; US20160251735A1

Abstract

Здесь раскрыты способы и композиции для приготовления окатышей оксида железа с покрытием, включая наружное покрытие с цементом, обладающих пониженным индексом слипания и сохраняющих после восстановления высокий уровень металлизации. Усовершенствованные окатыши оксида железа с покрытием можно использовать для приготовления железа прямого восстановления (DRI) с повышенной производительностью.

Description

Данное изобретение относится к способам и композициям для уменьшения слипания окатышей оксида железа с цементным покрытием, которые применяют в способах прямого восстановления (ЭК.).

Предпосылки создания изобретения

В способах прямого восстановления в шахтной печи с движущимся слоем, таких как М1бгех и НУЬ III, важным является отсутствие слипания. Тенденция к слипанию определяет верхний предел температуры восстановления и, следовательно, производительность способа. В способах ΌΡ. (прямого восстановления) продуктом является свежевосстановленное железо в твердом состоянии. Поэтому необходимо, чтобы в потоке веществ в восстановительном модуле не образовывались агрегаты, блокирующие поток внутри и снаружи реактора. Если окатыши проявляют слабую тенденцию к слипанию или эта тенденция отсутствует, то температуру восстановления и, следовательно, производительность можно повысить. Было показано, что повышение температуры восстановления на 100°С значительно увеличивает производительность. Высокая температура восстановления также необходима для минимизации разложения и реокисления восстановленного продукта, что требует дополнительного внимания к слипанию окатышей. Однако снижение температуры восстановления для того, чтобы избежать указанной проблемы, может привести к значительному уменьшению выхода продукта. Например, снижение температуры от 850 до 750°С может привести к уменьшению выхода на 30-40%.

Результаты предшествующих работ показывают, что слипание происходит в результате роста волокон железа (усов железа), изогнутых относительно друг друга, и кристаллизации на начальных стадиях металлизации. Поэтому одним из возможных способов предотвращения спекания окатышей является разделение поверхностей железа в отдельных окатышах.

Соответственно остается необходимость в способах ΌΡ. и веществах, которые могли бы обеспечить пониженную кристаллизацию частиц железа, получаемых прямым восстановлением в шахтной печи, при сохранении или увеличении производительности. Эту и другие потребности удовлетворяют различные варианты настоящего изобретения.

Сущность изобретения

В соответствии с подробно описанными здесь целями изобретения данное изобретение относится в способу прямого восстановления. Обычно этот способ включает следующие стадии: а) приготовление цементной смеси, содержащей цемент, Ь) нанесение цементной смеси на один или более окатышей оксида железа с получением окатыша оксида железа с покрытием, с) внесение окатыша оксида железа в вертикальную печь и б) восстановление окатыша оксида железа с покрытием. Частицы с покрытием обладают пониженным индексом слипания, что уменьшает слипание или склеивание окатыша оксида железа во время прямого восстановления. Например, окатыш оксида железа с покрытием может проявлять индекс слипания менее или равный около 5%. Кроме того, металлизация окатыша оксида железа после восстановления в вертикальной печи может составлять по меньшей мере около 92%.

В следующем иллюстративном варианте данное изобретение относится к окатышу оксида железа с покрытием, содержащим цементное покрытие.

В следующих вариантах данное изобретение также относится к изделиям, содержащим указанные окатыши оксида железа с покрытием и железо, полученное прямым восстановлением с использованием предлагаемых окатышей оксида железа с покрытием, и способам их получения.

Дополнительные варианты изобретения будут частично описаны в последующих разделах заявки и частично станут очевидными из практики применения изобретения. Преимущества данного изобретения будут реализованы с помощью элементов и их комбинаций, конкретно указанных в прилагаемой формуле. Следует понимать, что как общее, так и подробное описание являются лишь иллюстративными и разъяснительными и не ограничивают данное изобретение.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение можно легче понять из последующего подробного описания и приведенных примеров.

Прежде чем раскрыть и описать соединения, композиции, изделия, системы, устройства и/или способы, следует понять, что если не указано иное, эти понятия не ограничены конкретными синтетическими способами или особенными реагентами, которые, несомненно, можно варьировать. Следует также понимать, что использованная терминология служит только для описания конкретных вариантов и не является ограничивающей. Хотя на практике или при тестировании настоящего изобретения можно использовать любые способы и материалы, близкие или эквивалентные описанным, здесь приведены примеры таких способов и материалов.

Кроме того, следует понимать, что если точно не указано другое, то не предполагается, что любой описанный здесь способ будет организован таким образом, что его стадии будут осуществляться в заданном порядке. Соответственно если формула изобретения не устанавливает точно порядок стадий или четко не определяет в формуле или описании, что стадии ограничены конкретным порядком, то не пред

- 1 032270 полагается, что порядок будет определен в любом отношении. Это верно для любой возможной не сформулированной основы для интерпретации, включая логику в отношении расположения стадий или технологического потока, прямое значение, следующее из грамматической организации или пунктуации, и число или тип вариантов, описанных в спецификации.

Все упомянутые публикации включены здесь ссылками для раскрытия и описания способов и/или веществ, в связи с которыми цитируются публикации.

А. Определения.

Также следует понимать, что использованная здесь терминология имеет целью только описание конкретных вариантов и не является ограничивающей. Использованный в описании и формуле термин содержащий включает варианты состоящий из и состоящий исключительно из. Если не определено иное, все использованные здесь технические и научные термины имеют значения, общепринятые у специалистов в той области, к которой относится данное изобретение. В описании и приложенной формуле будут даны ссылки на термины, которые здесь будут определены.

Использованные в описании и приложенной формуле формы единственного числа с артиклем а, ап и 111с включают множественные ссылки, если в контексте не будет четко указано иное. Таким образом, например, ссылка на цементную композицию включает смеси двух или нескольких цементных композиций.

Использованный здесь термин комбинация включает смеси, сплавы продуктов реакции и т.п.

Приведенные здесь интервалы означают расстояние от одной конкретной величины и/или до другой конкретной величины. Обозначения такого интервала включают другой вариант от одной конкретной величины и/или до другой конкретной величины. Аналогично если величины даны как приближения с использованием слова около, то будет понятно, что конкретная величина образует другой вариант. Также будет понятно, что конечные точки каждого интервала важны в отношении другой конечной точки независимо от другой конечной точки. Также понятно, что здесь раскрываются многие значения, и каждая величина также раскрывается здесь как примерная конкретная величина вдобавок к самой величине. Например, если приводится величина 10, то раскрывается также величина около 10. Также понятно, что раскрывается каждая единица между двумя конкретными величинами. Например, если раскрыты 10 и 15, то 11, 12, 13 и 14 также раскрыты.

Использованные здесь термины около и при или около означают, что рассматриваемое количество или величина могут быть величиной, обозначающей некую другую, приблизительно или около такую же величину. В целом понятно, как здесь и использовано, что номинальная величина включает отклонение ±10%, если не указано иное. Термин сообщает, что близкие значения дают эквивалентные результаты или эффекты, приведенные в формуле. Т.е. понятно, что количества, размеры, составы, параметры и другие количества и характеристики могут не быть точными, и в этом нет необходимости, но они могут быть приблизительными и/или больше или меньше по желанию, что отражает допуски, коэффициенты пересчета, округления, ошибки измерения и т. п. и другие факторы, известные специалистам в данной области. В целом количество, размер, состав, параметр или другие количества или характеристики являются примерными или приблизительными независимо от того, указано ли это точно или нет. Понятно, что если перед количественным значением указано около, то сам параметр также включает конкретные количественные значения, если конкретно не указано иное.

Использованные здесь термины первый, второй, первая часть, вторая часть и т.п. не означают порядок, количество или важность и используются для различения одного элемента и другого.

Использованные здесь термины обязательный или обязательно означают, что последовательно описанное событие или обстоятельство может состояться или не состояться и что описание включает примеры, когда указанное событие или обстоятельство происходит, и примеры, когда оно не происходит. Например, фраза необязательно замещенный алкил означает, что алкильная группа может быть замещена или не замещена и что описание включает как замещенные, так и незамещенные алкильные группы.

Использованный здесь термин или фраза цемент относится к композиции или веществу с одним или несколькими компонентами, способными образовать цемент или связующие материалы. Вообще цемент может включать много сухих компонентов, выбранных на основании желаемого соотношения или класса получаемого цемента. Таким образом, цемент относится к сухой предварительно заданной композиции, если только контекст четко не указывает на иное.

Кроме того, следует понимать, что если не указано иное, то не предполагается, что любой указанный ниже способ будет определен в соответствии с требованием, что все стадии будут проводиться в определенном порядке. Соответственно если формула способа не устанавливает порядка стадий или в формуле или описаниях не заявлено конкретно, что стадии следует ограничить конкретным порядком, то не предполагается, чтобы такой порядок в любом отношении был установлен. Это относится к любой возможной основе для интерпретации, включая логику в отношении расположения стадий или технологического потока, прямое значение, следующее из грамматической организации или пунктуации, и число или тип вариантов, описанных в спецификации.

В настоящей заявке раскрыты компоненты, использованные для приготовления композиций по

- 2 032270 данному изобретению, а также сами композиции, использованные в раскрытых способах. Здесь раскрыты эти и другие материалы и понятно, что, когда раскрывают комбинации, комплекты, взаимодйствия, группы и т.д. материалов со ссылкой на каждый из материалов, каждый из них рассматривают и описывают конкретно. Например, если раскрывают конкретное соединение и обсуждают множество модификаций, которые можно приготовить из молекул, включающих соединения, то конкретно рассматривают каждую комбинацию и перестановку соединения и модификаций, что возможно, если не указано иное. Таким образом, если раскрыт класс молекул А, В и С, а также класс молекул Ό, Е и Е и пример комбинации молекул Α-Ό, то даже если каждый из них не перечислен отдельно, то он рассматривается индивидуально и коллективно, так что значащие комбинации А-Е, А-Е, Β-Ό, В-Е, В-Е, С-Э, С-Е и С-Е считаются раскрытыми. Аналогично раскрывают также любой комплект или комбинацию. Таким образом считалась бы раскрытой, например, подгуппа А-Е, В-Е и С-Е. Эта концепция применима ко всем вариантам данной заявки, включая, но не ограничиваясь этим, стадии в способах и использование композиций по изобретению. Таким образом, если существует множество дополнительных стадий, то каждую из этих дополнительных стадий можно реализовать на основании любого конкретного варианта или комбинации вариантов способов по данному изобретению.

Ссылки в описании и заключительной формуле на части по массе конкретного элемента или компонента в композиции или изделии относятся к массовому соотношению между элементом или компонентом и любыми другими элементами или компонентами в композиции или изделии, содержание которых выражено частью по массе. Таким образом, в соединении, содержащем 2 части по массе компонента X и 5 частей по массе компонента Υ, X и Υ присутствуют в массовом соотношении 2:5 и остаются в таком соотношении независимо от того, содержатся ли в соединении дополнительные компоненты.

Массовый процент (мас.%) компонента, если не указано иное, определяется общей массой препарата или композиции, в которую включен данный компонент. Например, если говорят, что конкретный элемент или компонент в композиции или изделии содержится в количестве 8 мас.%, то понятно, что этот процент относится к 100 мас.% общего состава композиции.

Использованные здесь термины или фразы эффективный, эффективное количество или условия, эффективные для относятся к такому количеству или таким условиям, которые могут реализовать функцию или свойство, для которых определяется эффективное количество. Как будет показано ниже, точное количество или конкретные условия могут изменяться от одного варианта к другому в зависимости от применяемых материалов и условий обработки. Таким образом, не всегда можно определить точно эффективное количество или условия, эффективные для. Однако следует понимать, что специалист в данной области легко определит соответствующее эффективное количество с помощью рутинного экспериментирования.

Соединения описаны с помощью стандартной номенклатуры. Например, понятно, что любое положение в молекуле, не замещенное любой указанной группой, имеет валентность, насыщенную связью, как показано, или атомом водорода. Знак - не между двумя буквами или символами используют для обозначения точки присоединения заместителя. Например -СНО присоединяется через атом углерода карбонильной группы. Если не указано иное, то использованные здесь технические и научные термины имеют значение, общепринятое у специалистов в той области, к которой относится изобретение.

Каждый раскрытый здесь материал либо имеется в продаже, либо способы его получения известны специалистам в данной области.

Понятно, что раскрытые здесь композиции имеют определенные функции. Здесь раскрыты определенные структурные требования для осуществления раскрытых функций, и понятно, что существует множество структур, которые могут выполнять те же функции, что и раскрытые структуры, и эти структуры обычно достигают такого же результата.

В. Окатыши оксида железа с пониженным слипанием.

Как кратко показано выше, настоящее изобретение относится в одном варианте к окатышу оксида железа с покрытием для применения в способе прямого восстановления (ЭК.). Суммируя сказанное выше, можно считать, что окатыш оксида железа с покрытием может проявлять пониженную слипаемость в процессе ЭК. В одном варианте окатыш оксида железа с покрытием содержит наружное покрытие. В другом варианте окатыш оксида железа с покрытием обычно содержит внутреннее ядро из оксида железа и наружное покрытие, содержащее цемент. В следующих вариантах окатыш оксида железа с покрытием содержит оксид железа, оксид кремния, оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия, углерод и серу.

В различных вариантах окатыш оксида железа с покрытием может иметь любую нужную форму. В одном варианте окатыш оксида железа с покрытием имеет форму сферы или шара. В других вариантах окатыш оксида железа с покрытием формуют без образования кластеров.

В другом варианте оксид железа содержит гематит (Ее₂О₃, оксид железа(111)), магнетит (Ее₃О₄, магнетит), лимонит (ЕеО(ОН)»п(Н₂О), гидратированный гидроксид железа(111)), сидерит (ЕеСО₃, карбонат железа(11)), железный пирит (Ее8₂, дисульфид железа(11)), гетит (ЕеО(ОН), оксогидроксид железа(111)) или их комбинации.

В одном варианте окатыш оксида железа с покрытием содержит железо в количестве от 66,0 до 69,0 мас.% в расчете на общую массу окатыша оксида железа с покрытием, включая представленные в

- 3 032270 качестве примеров величины 66,5, 67,0, 67,5, 68 и 68,5 мас.%. В следующих вариантах окатыш оксида железа с покрытием может содержать железо в интервале, ограниченном любыми двумя указанными величинами.

В одном варианте окатыш оксида железа с покрытием содержит углерод в количестве от более 0 до 0,1 мас.% в расчете на общую массу окатыша оксида железа с покрытием, включая представленные в качестве примеров значения 0,02, 0,04, 0,06 и 0,08 мас.%.

В одном варианте внутреннее ядро содержит железо в количестве от 66,0 до 69,0 мас.% в расчете на общую массу внутреннего ядра, включая примерные значения 66,5, 67,0, 67,5, 68 и 68,5 мас.%. В следующих вариантах окатыш оксида железа с покрытием может содержать железо в интервале, ограниченном любыми двумя указанными выше величинами.

В различных вариантах покрытие содержит цемент. Цемент может присутствовать в соотношении от около 0,5 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В еще одном варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,6 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,7 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. И даже в еще одном варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,8 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В другом варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,9 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В одном варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,5 до около 0,9 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. И даже в еще одном варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,5 до около 0,8 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,5 до около 0,7 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В другом варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,5 до около 0,6 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия.

В следующем варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,4 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,4 до около 0,9 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. И в другом варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,4 до около 0,8 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В еще одном варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,5 до около 0,7 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении от около 0,4 до около 0,6 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия.

В другом варианте цемент присутствует в соотношении по меньшей мере около 0,5 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия, например, по меньшей мере около 0,6, 0,7, 0,8 или 0,9 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В еще одном варианте цемент присутствует в соотношении около 0,50, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58 или 0,59 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении около 0,60, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68 или 0,69 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В другом варианте цемент присутствует в соотношении около 0,70, 0,71, 0,72, 0,73, 0,74, 0,75, 0,76, 0,77, 0,78 или 0,79 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении около 0,80, 0,81, 0,82, 0,83, 0,84, 0,85, 0,86, 0,87, 0,88 или 0,89 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия. В следующем варианте цемент присутствует в соотношении около 0,90, 0,91, 0,92, 0,93, 0,94, 0,95, 0,96, 0,97, 0,98 или 0,99 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия.

В другом варианте цемент присутствует в соотношении по меньшей мере около 0,4 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия, например по меньшей мере около 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 или 0,9 кг цемента на тонну таблеток оксида железа без покрытия. В еще одном варианте цемент присутствует в соотношении около 0,40, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49 или 0,50 кг цемента на тонну окатышей оксида железа без покрытия.

В различных вариантах покрытие может необязательно содержать один или несколько дополнительных компонентов. В одном варианте цемент также содержит наполнитель. В другом варианте наполнитель представляет собой песок, гравий, известняк, гранит, мрамор или камень или их комбинацию. В еще одном варианте наполнитель представляет собой мелкий материал или грубый материал. В этом варианте наполнитель может включать частицы разных размеров и их распределение.

В различных вариантах покрытие может необязательно содержать по меньшей мере один дополнительный химический компонент. В одном варианте химический компонент включает ускоритель, замедлитель, пластификатор, суперпластификатор, пигмент, ингибитор коррозии, связующее или компонент для облегчения перекачки либо их комбинацию.

В одном варианте составной окатыш оксида железа может иметь любой желаемый средний размер. В другом варианте средний размер окатыша может находиться в интервале от около 10 до 15 мм, включая примерные значения 10, 11, 12, 13 и 14 мм. В еще одном варианте средний размер окатыша может находиться в интервале, ограниченном двумя любыми указанными выше значениями. Например, сред- 4 032270 ний размер окатыша может находиться в интервале от 11 до 13 мм.

В различных вариантах окатыш оксида железа с покрытием обладает по меньшей мере одним улучшенным свойством. Например окатыш оксида железа с покрытием может обладать улучшенными физическими, механическими, химическими или металлургическими свойствами или их комбинацией.

В одном варианте окатыши оксида железа с покрытием имеют индекс слипания менее или равный 5,0 %, включая примерные значения 4,7, 4,5, 4,3, 4,0, 3,7, 3,5, 3,3 и 3,0%. В другом варианте индекс слипания находится в интервале, ограниченном любыми двумя приведенными выше примерными значениями. Например, индекс слипания может варьироваться от 3,0 до 5,0 %.

С. Способы изготовления окатышей оксида железа с покрытием.

Здесь также раскрыты способы изготовления описанных выше окатышей оксида железа с покрытием. В одном варианте данное изобретение предлагает способ изготовления окатыша оксида железа с покрытием. Обычно такой способ включает а) приготовление цементной смеси, Ь) нанесение цементной смеси на окатыш оксида железа для получения окатыша оксида железа с покрытием и с) сушку окатыша оксида железа с покрытием. В другом варианте способ также включает внесение окатыша оксида железа с покрытием в вертикальную печь и восстановление окатыша оксида железа с покрытием. В некоторых вариантах цементная смесь содержит также связующее.

В одном варианте цементная смесь включает цемент и воду, например водно-цементную суспензию. В другом варианте цементная смесь может необязательно включать один или несколько дополнительных компонентов. Так согласно различным вариантам изобретения цементная смесь может включать также наполнитель. В другом варианте наполнитель включает песок, гравий, известняк, гранит, мрамор или камень или их комбинацию. В еще одном варианте наполнитель включает мелкий или грубый наполнитель или их комбинацию. В этом варианте наполнитель может содержать частицы разных размеров. В еще одном варианте покрытие может необязательно включать по меньшей мере дополнительный химический компонент. В другом варианте химический компонент представляет собой ускоритель, замедлитель, пластификатор, суперпластификатор, пигмент, ингибитор коррозии, связующее или компонент для облегчения перекачки или их комбинацию.

Например, цементная смесь включает от около 12 до около 22 мас.% цемента. В еще одном варианте цементная смесь включает от около 12 до около 21 мас.% цемента. В еще одном варианте цементная смесь содержит от около 12 до около 20 мас.% цемента.

В еще одном примере цементная смесь содержит от около 18 до около 20 мас.% цемента. В следующем варианте цементная смесь содержит от около 18 до около 21 мас.% цемента. В еще одном следующем варианте цементная смесь содержит от около 18 до около 22 мас.% цемента.

Следует понимать, что общее содержание всех компонентов не превышает около 100 мас.%, и все массовые проценты рассчитаны на общую массу композиции, например общую массу композиции цементной смеси. Так если указано, что цементная смесь содержит от около 18 до около 22 мас.% цемента, то полный состав композиции, содержащей меньшее количество любых необязательных дополнительных компонентов, обеспечивается за счет воды.

В различных вариантах цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до около 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси, включая около 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 19 мас.%. В еще одном варианте цементная смесь содержит количество цемента в пределах любого интервала, ограниченного приведенными выше значениями. Например, цемент может содержаться в цементной смеси в количестве от 13 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь включает цемент в количестве от 14 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 15 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 16 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь сдержит цемент в количестве от 17 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 18 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 19 до 20 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси.

Например, в другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до 19 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до 18 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до 17 мас.% в расчете на общую массу покрытия. В другом варианте покрытие содержит цемент в количестве от 12 до 16 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до 15 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте покрытие содержит цемент в количестве от 12 до 14 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до 13 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси.

В различных вариантах цементная смесь содержит цемент в количестве от 12 до около 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси, включая примерные значения 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20 мас.%. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в пределах интервала, ограниченного

- 5 032270 указанными значениями. Например цементная смесь содержит цемент в количестве от 13 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 14 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 15 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте покрытие содержит цементную смесь в количестве от 16 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 17 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 18 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 19 до 21 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 19,5 до 20,5 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве от 19,8 до 20,2 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси.

В различных вариантах цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 12,0, 12,1, 12,2, 12,3, 12,4, 12,5, 12,6, 12,7, 12,8 или 12,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 13,0,

13.1, 13,2, 13,3, 13,4, 13,5, 13,6, 13,7, 13,8 или 13,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 14,0, 14,1,

14.2, 14,3, 14,4, 14,5, 14,6, 14,7, 14,8 или 14,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 15,0, 15,1, 15,2,

15.3, 15,4, 15,5, 15,6, 15,7, 15,8 или 15,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 16,0, 16,1, 16,2, 16,3,

16.4, 16,5, 16,6, 16,7, 16,8 или 16,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В следующем варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 17,0, 17,1, 17,2, 17,3, 17,4,

17.5, 17,6, 17,7, 17,8 или 17,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 18,0, 18,1, 18,2, 18,3, 18,4, 18,5,

18.6, 18,7, 18,8 или 18,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В еще одном варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 19,0, 19,1, 19,2, 19,3, 19,4, 19,5,

19.6, 19,7, 19,8 или 19,9 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси. В другом варианте цементная смесь содержит цемент в количестве по меньшей мере около 20,0, 20,1, 20,2, 20,3, 20,4, 20,5, 20,6, 20,7, 20,8, 20,9 или 21,0 мас.% в расчете на общую массу цементной смеси.

Обычно можно применять любой цемент. В одном варианте цемент включает гидравлический цемент. В другом варианте цемент включает портландцемент, например, портландцемент общего назначения (ОРС) типа I, типа ΙΑ, типа II, типа ΙΙΑ, типа III, типа ΙΙΙΑ, типа IV или типа V или их комбинацию. В еще одном варианте негидравлический цемент представляет собой пуццолан-известковый цемент, шлакизвестковый цемент, суперсульфатированный цемент, кальций сульфоалюминатный цемент, природный цемент или геополимерный цемент.

В другом варианте цемент представляет собой смесь гидравлического цемента с портландцементом. В еще одном варианте смешанный гидравлический цемент представляет собой цемент типа ΙΡ, типа Ι8 или типа ΙΤ(ΑΧ)(ΒΥ). В следующем варианте цемент включает кладочный цемент, например раствор для кирпичной кладки, и жидкий цементный раствор и т.п. В следующем варианте применяют сухой цемент. При необходимости воду обычно добавляют после смешения цемента с другими компонентами, например при получении готовой для применения водно-цементной суспензии. В следующем варианте воду и один или несколько компонентов смешивают с цементом одновременно.

В разных вариантах окатыши оксида железа с покрытием по настоящему изобретению можно готовить различными способами. Так в вариантах по изобретению нанесение цементной смеси на окатыш оксида железа может включать смешение не покрытых окатышей оксида железа, цементной смеси по настоящему изобретению и необязательных дополнительных компонентов традиционными способами, такими как смешение в высокопроизводительном миксере типа ΚΌ2 ΕιγιοΗ или в любом другом оборудовании для перемешивания.

Альтернативно ввиду доступности на промышленных производствах оборудования для распыления нанесение цементной смеси на окатыш оксида железа может включать различные способы распыления, чтобы нанести цементную смесь на пеллеты оксида железа. В различных вариантах используемое оборудование в таких способах включает, но не ограничивается этим, устройство для разбрызгивания и другие типы.

В различных вариантах на стадии сушки, т.е. вышеупомянутой стадии (с), удаляется по меньшей мере практически вся вода, изначально присутствующая в цементной смеси, нанесенной на окатыш оксида железа. В следующем варианте на стадии сушки удаляется около 100, около 95, около 90, около 85, около 80, около 75, около 70, около 65, около 60, около 55, около 50, около 45, около 40, около 30, около 20 или около 10% воды, изначально присутствующей в цементной смеси, нанесенной на окатыш оксида железа. В следующем варианте на стадии сушки удаляется около 100, около 99, около 98, около 97, около 96, около 95, около 94, около 93, около 92, около 91, около 90, около 89, около 88, около 87, около 86, около 85, около 84, около 83, около 82, около 81 или около 80% воды, изначально присутствовавшей в

- 6 032270 цементной смеси, нанесенной на пеллету оксида железа. Количество воды, удаляемой на стадии сушки, можно регулировать с помощью как температуры, так и длительности стадии сушки. В различных вариантах желательно на стадии сушки удалять практически всю воду, изначально присутствующую в цементной смеси, нанесенной на окатыш оксида железа. Альтернативно в различных вариантах желательно на стадии сушки сохранить в покрытии остаточное количество воды, присутствующей в исходной цементной смеси, нанесенной на окатыш оксида железа.

В различных вариантах окатыш железа с покрытием сушат на воздухе при переносе на ленту конвейера и затем наносят смесь путем распыления в точке загрузки печи ΌΚΙ. Альтернативно составной окатыш с железом можно сушить традиционными способами, такими как, например, сушка на солнце в течение от 1 ч до около 4 дней или нагревание в сушильном шкафу.

Ό. Способы применения окатышей оксида железа с покрытием.

Также здесь раскрыты способы применения описанных выше окатышей оксида железа с покрытием, когда необходимо пониженное слипание окатышей оксида железа. В различных вариантах пеллету оксида железа с покрытием по настоящему изобретению можно применять для получения железа различными способами. В одном варианте окатыш оксида железа с покрытием по настоящему изобретению можно применять для получения напрямую восстановленного железа (ΌΚΙ). Например окатыш оксида железа с покрытием можно применять в способе ΌΚΙ традиционными способами, например в присутствии восстановителя в печи, включая печи МШКБХ или НУЙ III, или любое другое обрудование для ΌΚΙ.

Прямое восстановление (ЭК) железа, например оксида железа или железной руды, приводит к образованию металлического железа в твердом виде, также называемого напрямую восстановленным железом (ΌΚΙ), путем удаления кислорода с помощью газа-восстановителя, содержащего водород и монооксид водорода. В некоторых случаях можно использовать восстановительный газ из синтез-газа, полученного из природного газа путем риформинга метана с водяным паром. Альтернативно восстановительный газ можно получить ίπ 8йи в реакторе для восстановления из природного газа и кислорода. Способ восстановления можно проиллюстрировать следующими химическими реакциями, в которых вода и диоксид углерода образуются как побочные продукты:

Ге₂0з + Н₂ —> 2Ге + ЗН₂О

Ге₂0з СО > 2Ге + СО₂ .

Железо, полученное способом ΌΚ, можно охладить и карбонизировать, например, с помощью противотока газа в нижней части реактора прямого восстановления согласно следующей реакции:

ЗГе + СО + Н₂ ГезС + Н₂О

ЗГе + СН₄ ГезС + 2Н₂

ЗГе + 2СО ГезС + СО₂ .

С помощью следующих химических процессов можно получить такие продукты, как железо холодного прямого восстановления, горячебрикетированное железо и железо горячего прямого восстановления.

Кроме описанных выше химических реакций можно также проводить реакции риформинга метана и конверсии водяного газа в газовой фазе в зависимости от состава подаваемого в реакцию газа и рабочих температур в реакторе восстановления. Эти дополнительные реакции в газовой фазе включают следующие:

СН₄ + 2Н₂О СО₂ + 4Н₂

СО₂ + Н₂ -> СО + Н₂О .

Таким образом, газ, выходящий из реактора прямого восстановления, т.е. отходящий газ или колошниковый газ, содержит как непрореагировавшие газы, присутствующие в смешанном подаваемом восстановительном газе, так и газообразные продукты указанных реакций. Кроме того в подаваемой газовой восстановительной смеси могут содержаться дополнительные компоненты типа азота. Колошниковый газ представляет собой сложную смесь, содержащую азот, метан, водяной пар, водород, диоксид углерода и монооксид углерода. В различных способах ΌΚ колошниковый газ можно очистить и удалить диоксид углерода. Например, колошниковый газ после очистки и удаления диоксида углерода можно возвратить в поток восстановительного газа и использовать для дальнейшего прямого восстановления железа.

В различных вариантах прямое восстановление включает первый модуль для восстановления оксида железа и первую подачу восстановительного газа, первый реактор восстановления и выход колошникового газа, причем в первом модуле во время работы получают металлическое железо и отводят колошниковый газ через выход этого газа. Примером первого модуля для восстановления железа путем прямого восстановления является производственный модуль или установка, в которой обычно используют способ прямого восстановления М1йгех®. В другом варианте в первом модуле для восстановления оксида железа путем прямого восстановления используют способ М1йгех® прямого восстановления и включает первый ввод восстановительного газа, первый реактор восстанавления и отвод колошникового газа,

- 7 032270 причем в первом модуле во время работы получают металлическое железо и отводят колошниковый газ через выход колошникового газа.

В различных вариантах в первом модуле прямого восстановления используют восстановительный газ низкого давления, подаваемый в шахтный реактор с движущимся слоем, где восстановительный газ движется противотоком к кусковому оксиду железа (или альтернативно к окатышам кускового оксида железа). В этом случае восстановителный газ (от около 10 до около 20 мол % СО и от около 80 до около 90 мол % Н₂) в первом модуле способа прямого восстановления обычно получают из природного газа путем риформинга СО₂ в присутствии катализатора, например риформинга Мтбгех в присутствии собственного катализатора МИгех. Кроме того, в первом модуле прямого восстановления используется комбинация одного аппарата риформинга/нагревателя и отсутствует оборудование для охлаждения восстановительного газа до его подачи в шахтный реактор.

В различных вариантах первый реактор восстановления представляет собой шахтный реактор с движущимся слоем. Соответствующий дизайн реактора доступен от МИгех Тесйпо1од1е8, 1пс. (Сйаг1ойе, ΝογΙΙι СагоИпа, и§). В другом варианте первый реактор восстановления включает вертикальный цилиндрический сосуд, содержащий внутреннюю огнеупорную изоляцию, причем поток оксида железа движется вниз под действием силы тяжести и контактирует с восходящим потоком восстановительного газа. В еще одном варианте оксид железа присутствует в виде окатышей или кусков железной руды.

В другом варианте восстановительный газ подают через первый вход в первый реактор восстановления при давлении от около 1 до около 1,5 бар и при температуре от около 800 до около 850°С. Восстановительный газ может представлять собой природный газ или другой газовый поток, который можно подвергнуть риформингу или крекировать с образованием Н2 или СО для использования в восстановлении оксида железа. В целом природный газ с высоким содержанием метана является самой обычной формой подаваемого газа для образования восстановительного газа. Подаваемый газ может побочным продуктом других процессов. В еще одном варианте восстановительную газовую смесь получают из природного газа и воды. В следующем варианте восстановительный газ включает монооксид углерода и водород.

Альтернативно способ прямого восстановления включает первый модуль для восстановления оксида железа, состоящий из первого ввода восстановительного газа, реактора восстановления, нагревателя восстановительного газа и бойлера для получения водяного пара, причем в первом модуле во время работы получают металлическое железо, в реакторе восстановления, который работает при давлении по меньшей мере около 5 бар, образуется металлическое железо. Примером альтернативного первого модуля для восстановления железа путем прямого восстановления является производственный модуль или установка, обычно использующая способ прямого восстановления НУЬ®. В другом варианте в первом модуле для восстановления оксида железа путем прямого восстановления используют способ прямого восстановления НУЬ®, включающий подачу восстановительного газа, реактор восстановления, нагреватель восстановительного газа и бойлер для водяного пара, причем в реакторе восстановления во время работы образуется металлическое железо и во втором модуле, который работает при давлении по меньшей мере около 5 бар, во время работы образуется металлическое железо.

Альтернативный первый модуль способа прямого восстановления характеризуется использованием восстановительного газа высокого давления, который подают в шахтный реактор с движущимся слоем, где восстановительный газ движется противотоком к кускам оксида железа (или альтернативно окатышам из кусков оксида железа). В этом случае восстановительный газ генерируют путем авториформинга во втором реакторе восстановления, причем обычно природный газ подают в контур восстановительного газа, а кислород подают на входе во второй реактор восстановления. Способ прямого восстановления НУЬ®-типа также имеет нагреватель восстановительного газа. НУЬ®-тип способа прямого восстановления может необязательно включать установку риформинга метана с водяным паром.

В различных вариантах реактор восстановления представляет собой шахтный реактор с движущимся слоем. Приемлемые конструкции реакторов доступны от фирмы Тепоуа НУЬ (Согаоройк, Репп8у1уаша, Ь8). В другом варианте реактор восстановления включает вертикальный цилиндрический сосуд, причем оксид железа подают во второй реактор восстановления путем герметизации с помощью системы поддержания давления. В еще одном варианте, как только оксид железа вводят во второй реактор восстановления, он начинает двигаться вниз под действием силы тяжести и вступает в контакт с восходящим потоком восстановительного газа. В еще одном варианте оксид железа присутствует в виде окатышей оксида железа, кусков железной руды или их смеси.

Из приведенного обсуждения понятно, что ссылки на оксид железа охватывают окатыши оксида железа с покрытием по настоящему изобретению. Кроме того, окатыши оксида железа по настоящему изобретению можно использовать в других способах прямого восстановления, что очевидно для специалистов в данной области.

На практике окатыши оксида железа с покрытием применяют в способах прямого восстановления железа. Таким образом, в представленном в качестве примера варианте раскрыт способ, включающий а) получение цементной смеси, Ь) нанесение цементной смеси на окатыши оксида железа для получения

- 8 032270 окатыша оксида железа с покрытием, с) внесение окатыша оксида железа с покрытием в вертикальную печь и ά) восстановление окатыша оксида железа с покрытием. Понятно, что речь идет о цементной смеси, нанесенной на окатыш оксида железа, как показано выше.

В различных вариантах окатыш оксида железа с покрытием имеет улучшенный индекс слипания, т.е. индекс слипания меньше, чем у окатыша оксида железа без цементного покрытия по настоящему изобретению. В другом варианте индекс слипания окатыша оксида железа с покрытием составляет менее или равен около 10, менее или равен около 9, менее или равен около 8, менее или равен около 7, менее или равен около 6, менее или равен около 5, менее или равен около 4, менее или равен около 3, менее или равен около 2, менее или равен около 1%.

В различных вариантах окатыш оксида железа с покрытием после восстановления в вертикальной печи сильно металлизирован. В еще одном варианте металлизация окатыша оксида железа после восстановления в вертикальной печи составляет по меньшей мере около 90, по меньшей мере около 91, по меньшей мере около 92, по меньшей мере около 93, по меньшей мере около 94, по меньшей мере около 95, по меньшей мере около 96, по меньшей мере около 97, по меньшей мере около 98 или по меньшей мере около 99 %.

В одном варианте данное изобретение предлагает систему восстановления оксида железа, включающую а) модуль для восстановления оксида железа путем прямого восстановления, который включает подачу восстановительного газа, реактор восстановления и отвод колошникового газа, Ь) предоставление предлагаемого окатыша оксида железа с покрытием для реактора восстановления, с) проведение прямого восстановления окатыша оксида железа с покрытием и ά) выгрузку восстановленного железа из реактора восстановления.

В различных вариантах раскрытая система, аппаратура и способы необязательно могут работать или проводиться в промышленном масштабе. В одном варианте раскрытые здесь система, аппаратура и способы могут быть настроены таким образом, чтобы получить окатыши оксида железа с покрытием и сниженной слипаемостью согласно изобретению в промышленном масштабе. Например, согласно другим вариантам, систему, аппаратуру и способы можно использовать для получения промышленных партий окатышей оксида железа с покрытием и малой слипаемостью. В следующем варианте размер партии может соответствовать желаемому промышленному спросу. В еще одном варианте размер партии может необязательно составлять по меньшей мере около 50 фунтов, включая примерные размеры партии по меньшей мере около 100, по меньшей мере около 200, по меньшей мере около 250, по меньшей мере около 300, по меньшей мере около 350, по меньшей мере около 400, по меньшей мере около 450, по меньшей мере около 500, по меньшей мере около 600, по меньшей мере около 700, по меньшей мере около 800, по меньшей мере около 900, по меньшей мере около 1000 фунтов или больше. В еще одном варианте размер партии может необязательно составлять по меньшей мере около 1 т и включать примерные размеры партий по меньшей мере около 10, по меньшей мере около 25, по меньшей мере около 50, по меньшей мере около 100, по меньшей мере около 250, по меньшей мере около 500, по меньшей мере около 750, по меньшей мере около 1000, по меньшей мере около 2500 т или больше. В дополнительном варианте размер партии может необязательно варьироваться от около 1 до около 2500 т, например от около 10 до около 1000 т, от около 1000 до около 2500 т, от около 100 до около 500 т, от около 500 до около 1000 т, от около 10 до около 100 т, от около 100 до около 250 т, от около 500 до около 750 т или от около 750 до около 1000 т.

В различных вариантах раскрытые здесь система, аппаратура и способы могут работать или применяться в любом желаемом масштабе времени или в рамках методики, пригодной для промышленного производства. В различных вариантах раскрытые здесь система, аппаратура и способы могут производить окатыши оксида железа с покрытием в количестве по меньшей мере 50 фунтов в ускоренном режиме за время 1 день или меньше, в том числе в количестве по меньшей мере около 100, по меньшей мере около 200, по меньшей мере около 250, по меньшей мере около 300, по меньшей мере около 350, по меньшей мере около 400, по меньшей мере около 450, по меньшей мере около 500, по меньшей мере около 600, по меньшей мере около 700, по меньшей мере около 800, по меньшей мере около 900 и по меньшей мере около 1000 фунтов. В следующих различных вариантах раскрытые здесь система, аппаратура и способы могут произвести по меньшей мере 1 т окатышей оксида железа с покрытием за уменьшенное время около 1 дня или меньше, в том числе, например, по меньшей мере около 10, 100, 500 или 1000 т или больше за этот период времени. В следующем варианте период времени может составлять около 2, 3, 4, 5 дней или меньше, 7 дней или больше. В еще одном варианте период времени может составлять 4 ч и в том числе 8, 12, 18, 24, 36, 48, 60 ч или дольше. В еще одном варианте количество полученных окатышей оксида железа с покрытием может варьироваться от около 1 до около 100 т, а период времени может составлять от около 1 ч до около 1 дня, например 100-1000 т за время 1-24 ч. В следующем варианте количество полученных окатышей оксида железа с покрытием может составлять от около 100 до около 1000 фунтов, а период времени может составлять от около 1 ч до около 1 дня, например 100-1000 фунтов за время 1-24 час.

В дополнительных вариантах компоненты раскрытых здесь системы и аппаратуры могут быть изготовлены так и иметь такие размеры, чтобы обеспечить промышленное производство окатышей оксида

- 9 032270 железа с покрытием. Аналогично следует иметь в виду, что компоненты раскрытой системы и аппаратуры могут включать материалы и обладать такими свойствами, которые позволяют получать окатыши оксида железа с пониженной слипаемостью в промышленном масштабе. В следующих вариантах компоненты раскрытых системы и аппаратуры могут иметь такие формы и размеры, которые позволяют получать окатыши оксида железа с покрытием и пониженной слипаемостью за нужное время или в рамках желаемой методики. Аналогично следует иметь в виду, что компоненты раскрытых здесь системы и аппаратуры могут включать такие материалы, которые позволяют получать окатыши оксида железа с покрытием и пониженной слипаемостью в желаемом масштабе времени или следуя нужной методике.

Е. Варианты.

В различных случаях настоящее изобретение включает, по меньшей мере, следующие варианты. Вариант 1. Способ прямого восстановления в вертикальной печи, включающий (a) получение цементной смеси, содержащей от около 12 до около 20 мас.% цемента;

(b) нанесение цементной смеси на окатыши оксида железа для получения окатыша оксида железа с покрытием;

(c) внесение окатыша оксида железа с покрытием в вертикальную печь;

(б) восстановление окатыша оксида железа с покрытием, причем индекс слипания окатыша оксида железа с покрытием меньше или равен около 5 %;

и металлизация окатыша оксида железа после восстановления в вертикальной печи составляет по меньшей мере около 92 %.

Вариант 2. Способ по варианту 1, в котором цементную смесь наносят в соотношении от около 0,4 до около 1,0 кг цемента/тонну окатышей оксида железа.

Вариант 3. Способ по варианту 2, в котором цементную смесь наносят в соотношении от около 0,4 до около 0,6 кг цемента/тонну окатышей оксида железа.

Вариант 4. Способ по варианту 2 или 3, в котором цементную смесь наносят в соотношении около 0,5 кг цемента/тонну окатышей оксида железа.

Вариант 5. Способ по любому из вариантов 1-4, в котором цементная смесь содержит гидравлический цемент.

Вариант 6. Способ по варианту 5, в котором цемент является гидравлическим цементом.

Вариант 7. Способ по варианту 6, в котором гидравлический цемент является портландцементом.

Вариант 8. Способ по варианту 7, в котором портландцемент по А8ТМ С-150 является портландцементом типа I, типа ^, типа II, типа ПА, типа III, типа ША, типа IV или типа V.

Вариант 9. Способ по варианту 5, в котором гидравлический цемент является смешанным гидравлическим цементом.

Вариант 10. Способ по варианту 9, в котором смешанный гидравлический цемент представляет собой смешанный гидравлический цемент типа ГР, типа Р5 или типа ГТ(АХ)(ВУ).

Вариант 11. Способ по любому из вариантов 1-8, включающий также восстановление в вертикальной печи при температуре около 995°С.

Вариант 12. Способ по любому из вариантов 1-11, в котором цементная смесь содержит около 20 мас.% цемента.

Вариант 13. Способ по любому из вариантов 1-12, в котором цементную смесь распыляют прямо на окатыши оксида железа.

Вариант 14. Композиция для уменьшения слипаемости окатышей оксида железа при прямом восстановлении, включающая окатыш оксида железа и цементную смесь, содержащую от около 12 до около 20 мас.% цемента.

Без излишней проработки можно полагать, что специалисты в данной области смогут использовать данное изобретение с помощью приведенного описания. Приведенные примеры включены для дополнительного руководства тем, кто будет осуществлять заявленное изобретение на практике. Приведенные примеры просто представляют характер работ и вносят вклад в обучение настоящему изобретению. Соответственно эти примеры никоим образом не ограничивают даное изобретение.

Хотя варианты настоящего изобретения можно описать и заявить в конкретной установленной законом категории патентоспособных изобретений, таких как системные патентоспособные изобретения, каждый вариант настоящего изобретения можно описать и заявить в любой установленной законом категории патентоспособных изобретений только для удобства и понимания специалистами. Если точно не заявлено иное, не предполагается, что любой изложенный здесь способ или вариант будет требовать реализации в конкретном порядке. Соответственно если формула изобретения не устанавливает конкретно в пунктах формулы или описаниях, что стадии следует ограничить конкретным порядком, то никоим образом не предполагается, что этот порядок будет установлен в любом отношении. Это справедливо для любой возможной основы для интерпретации, включая элементы логики по отношению к расположению стадий или производственных потоков, общепринятое значение, полученное из грамматической организации или пунктуации или число или тип описанных вариантов.

При изложении данной заявки цитировались различные публикации. Эти публикации во всей пол

- 10 032270 ноте были раскрыты и включены ссылкой в данную заявку для более полного описания состояния уровня техники, к которой она относится. Раскрытые ссылки также индивидуально и конкретно включены здесь ссылкой на содержащийся в них материал, т.е. обсуждаются в том смысле, в котором на материал ссылаются. Ничто из содержащегося в настоящем документе не может быть интерпретировано таким образом, который мог бы датировать настоящее изобретение более ранним временем на основе предшествующего изобретения. Кроме того, приведенные здесь даты публикации могут отличаться от реальных дат публикации, что может потребовать независимого подтверждения.

Е. Примеры.

Следующие примеры приведены для того, чтобы специалисты в данной области смогли получить полное раскрытие и описание того, как осуществлять и оценивать заявленные соединения, композиции, изделия, устройства и/или способы, и они являются только примерами, которые не ограничивают раскрытие данного изобретения. Были сделаны попытки обеспечить точность числовых значений (например, количество, температура и т.п.), но некоторые расхождения и отклонения следует пояснять. Если не указано иное, части являются частями по массе, температура приведена в °С или как комнатная температура и давление близко к атмосферному. Если не сообщается иное, составы композиции приведены в массовых процентах.

В описанном способе существуют многочисленные вариации и комбинации условий реакции, например концентрации компонентов, желательные растворители, смеси растворителей, температуры, давление и другие условия, которые можно использовать для оптимизации чистоты продукта и выхода. Для оптимизации условий способа нужно только рутинное экспериментирование, если оно вообще доступно. В следующих примерах возможного применения проиллюстрированы некоторые способы приготовления соединений по данному изобретению.

Пример 1.

В одном варианте в табл. 1 ниже показан типичный анализ железной руды или оксидной крошки, которая может содержать окатыши оксида железа с покрытием. В следующих вариантах другие компоненты могут содержать различные количества углерода, серы, натрия, калия, цинка, хлора, фтора и/или воды.

_________________Таблица 1* Элемент Окатыш оксида железа

Ре-Τοΐ	65,7
РегОз	96,6
М_ёО	0,8
АЬОз	о,з
81О₂	0,8
Р2О5	0,2
80з	0,0
СаО	0,6
Т1О2	о,о
ν₂ο₅	о,о
МпО	0,6
ΖηΟ	о,о
РЬО	о,о
Другие	о,о

Всего 100,0 * Количества приведены в процентах от всей композиции (по массе).

В одном варианте наружное покрытие можно приготовить путем предварительного смешения всех компонентов, содержащих цемент в сухой смеси и перемешанных в течение необходимого времени. Смесь для наружного покрытия затем смешивают с водой с образованием водно-цементной суспензии, содержащей от около 12 до около 20 мас.% цемента. Затем водно-цементную суспензию наносят прямо на окатыши оксида железа с помощью кроющего устройства, например распылителя, и сушат, например, при подходящей температуре в течение нужного времени. В некоторых вариантах окатыши оксида железа с покрытием можно сушить на воздухе при обычной температуре, например от около 15 до около 45°С. В других вариантах окатыши оксида железа с покрытием можно высушить при нагревании. В различных вариантах окончательные окатыши оксида железа с покрытием могут содержать цемент в соот- 11 032270 ношении от около 0,5 до около 1,0 кг цемента на тонну окатышей оксида железа.

В другом варианте наружное покрытие можно приготовить путем преварительного смешения всех компонентов наружного покрытия, содержащих цемент в сухой смеси, и перемешивания в течение необходимого периода времени. Затем начальную смесь смешивают с водой с образованием водно-цементной суспензии, содержащей от около 12 до около 20 мас.% цемента. Водно-цементную суспензию затем наносят прямо на окатыши оксида железа с помощью кроющего устройства, например распылителя, и сушат при подходящей температуре в течение нужного времени. В некоторых вариантах окатыши оксида железа с покрытием сушат на воздухе, например от около 15 до около 50°С. В других вариантах окатыши оксида железа с покрытием сушат при нагревании. В различных вариантах полученные окатыши оксида железа с покрытием могут содержать цемент в соотношении от около 0,5 до около 1,0 кг цемент/тонну окатышей оксида железа.

В одном варианте наружное покрытие готовят предварительным смешением компонентов наружного покрытия, включающих цемент в сухой смеси, и перемешивают в течение заданного времени. Смесь для наружного покрытия затем смешивают с водой с образованием водно-цементной суспензии, содержащей от около 20 мас.% цемента и необходимое количество воды. Затем водно-цементную суспензию наносят прямо на окатыши оксида железа с помощью распылителя и сушат на воздухе при температуре от около 15 до около 45°С. В других вариантах окатыши оксида железа с покрытием сушат при нагревании. В различных вариантах полученные окатыши оксида железа с покрытием могут содержать цемент в соотношении около 0,5 кг цемент/тонну окатышей оксида железа.

Определение индекса слипания (δί)

В одном варианте с помощью приведенных способов можно получить окатыши оксида железа с покрытием, обладающие пониженным слипанием. В одном варианте индекс слипания окатышей оксида железа с покрытием можно определить, многократно сбрасывая кластеризованные окатыши, состоящие по меньшей мере из двух окатышей, с высоты 1 м на твердую поверхность. В другом варианте подсчитывают число групп, остающихся целыми после каждого сброса, и результаты выражают как процент групп, остающихся после каждого сброса. После всех сбросов наносят на график число сбросов против процента групп, как это известно специалистам в данной области. В еще одном варианте индекс слипания (81) можно рассчитать по площади под такой кривой. В другом варианте 81 равен нулю, когда нет групп по меньшей мере из двух окатышей, и 81 равен 100, когда все окатыши собраны в группу и группа не распадается во время сбросов.

Определение металлизации

В одном варианте с помощью приведенных способов можно получить окатыши оксида железа с покрытием при повышенной металлизации. В одном варианте металлизацию окатышей оксида железа с покрытием можно определить путем тестирования окатышей оксида железа с покрытием после изотермического восстановления окатышей оксида железа с покрытием в неподвижном слое при 995°С с помощью восстановительных газов, содержащих 40% СО и 60% Н₂.

Патентоспособный объем изобретения определяется формулой и может включать другие примеры, известные специалистам в данной области. Такие примеры войдут в объем изобретения, если они содержат структурные элементы, которые не отличаются от литературного языка формулы или если они включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от литературного языка формулы.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ прямого восстановления окатышей оксида железа с использованием вертикальной печи, включающий:

(a) приготовление цементной смеси, содержащей воду и от 12 до 20 мас.% цемента;

(b) нанесение цементной смеси на окатыши оксида железа для получения окатышей оксида железа с покрытием, причем указанные окатыши имеют индекс слипания менее или равный 5%;

(c) внесение окатышей оксида железа с покрытием в вертикальную печь;

2. Способ по п.1, в котором цементная смесь содержит гидравлический цемент.

3. Способ по п.2, в котором гидравлический цемент представляет собой портландцемент.

4. Способ по п.3, в котором портландцемент является по А8ТМ С-150 портладцементом типа I, типа 1А, типа II, типа ΙΙΑ, типа III, типа ΙΙΙΑ, типа IV или типа V.

5. Способ по п.2, в котором гидравлический цемент является смешанным гидравлическим цементом.

6. Способ по п.5, в котором смешанный гидравлический цемент является смешанным гидравлическим цементом типа ΙΡ, типа Ι8 или типа ΙΤ(ΑΧ)(ΒΥ).

- 12 032270

(6) восстановление окатышей оксида железа с покрытием в вертикальной печи, чтобы металлизировать оксид железа в окатыше оксида железа с покрытием по меньшей мере до около 99%, причем цементная смесь наносится в соотношении 0,40, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48 или 0,49 кг цемента/т окатышей оксида железа.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором восстановление в вертикальной печи осуществляют при температуре около 995°С.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором цементная смесь содержит от 12 до 19 мас.% цемента.

9. Способ по любому из пп.1-8, в котором цементную смесь наносят распылением прямо на окатыши оксида железа.

10. Композиция для уменьшения слипания окатышей оксида железа в процессе прямого восстановления в вертикальной печи, содержащая окатыши оксида железа и цементную смесь, содержащую от около 12 до около 20 мас.% цемента в соотношении 0,40, 0,41, 0,42, 0,43, 0,44, 0,45, 0,46, 0,47, 0,48 или 0,49 кг цемента/т окатышей оксида железа.

11. Композиция по п.10, в которой цементная смесь содержит от 12 до 19 мас.% цемента.