金属还原和熔化方法及预热设备技术

一种金属还原和熔化方法，该方法包括在一种槽型感应炉中，加热包括含金属组分和含碳组分的炉料，以还原这种含金属组分，该方法包括利用本过程的至少一部分气态产物用于预热炉料的步骤。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及比如炼钢方法，以及该方法中进行预热的设备。在该方法中，含有金属和碳的炉料在一种槽型感应炉中被加热，以使炉料中的金属部分被还原及熔化。在众所周知的的有关方法中，炉料中的含金属组分包括金属矿石、或部分已还原的金属矿石(如含铁炉料情况下的海绵铁)、和含碳组分包括煤。在这种已知的方法中，炉料通过沿着炉壁设置的一个或多个加料口基本垂直地加入炉内，其加料方式使炉料沿着炉子的每一个侧壁形成连续的纵向伸展的料堆，并漂浮在炉内已熔化的金属池的上面。在这种已知的方法中，所形成的气态产物，主要是CO和与煤有关的挥发物，在位于炉内漂浮的炉料上方的空腔中与氧进行燃烧。氧气是从炉外引入到这一位置的。由所述燃烧产生的燃烧气体，一般约为1600℃左右，被抽出炉外并在其它的地方利用。本专利技术的目的是提供一种可更好利用这种燃烧气体的。根据本专利技术，涉及在一种槽型感应炉中，加热包括含金属组分和含碳组分的炉料，以还原这种含金属组分，该方法包括至少利用本过程中的一部分气态产物用于预热炉料，即在炉料入炉前对其预热的步骤。可以理解，如果因为这种预热，炉料的温度升高并超过了预定的值，炉料中含有金属的组分在炉料入炉前将被还原。这将导致在炉料入炉之前，至少在炉料中会形成一些气相还原产物。炉料入炉前，其中的这种还原反应开始的具体温度，当然将取决于炉料中具体含金属组分的特性。另外，炉料入炉之前，由于这种预热至少会有一些与炉料中含碳组分有关的挥发物也将被释放在炉料中。上述的气相物质，入炉后，会相应地含有上述挥发物质以及所述还原过程中形成的CO和CO2。可以理解，这种炉料的预热，将不仅降低全过程所需要的能量消耗，还将提高炉子的生产率。此外，根据本专利技术，至少有一部分以上所述的气态产物在炉中会与空气和/或氧气燃烧，而且如此产生的燃烧气体可以用于对炉料的所述预热。此外，根据本专利技术，炉料通过一个长形的加料室被送进炉内。围绕该加料室的周围或贯穿该加料室，配有一个或数个通道，所述燃烧气体可以穿过这些通道，对加料室中的炉料进行预热。优选的是，加料室和通道相互密封隔离，使气态产物不可能在它们之间流通。本专利技术的一种优选形式是这些通道可含有环状套管，围绕加料室的周围沿长度方向布置。此外，根据本专利技术，所述加料室的一端或底部可延伸到炉内一定距离，使其与漂浮在炉中熔融金属熔池上方的料堆相接触。采用这种方式，可以防止加料室中的炉料通过此端口而自由落入炉内。本专利技术的一种形式中，是在所述加料室中保持正压，以保证加料室中形成的大部分气态产物可传送到炉内。这样的压力，比如说，可以通过适当的锁闭系统而将炉料引入加料室的办法予以建立。另外，作为选择方案，这种正压力可以通过在炉料进入加料室之前，向其引入压缩的惰性气体如氮气而建立起来。本专利技术的一种形式中，至少一些炉料中形成的上述气态产物，在炉料被引入到炉内之前，可以从入炉前的炉料中去掉。这样一来，至少一些氧化性气体，比如说炉料中形成的CO2和H2O蒸气，可以从炉料中去掉。去掉这种氧化性气体的理由是与下列事实有关，如果炉料的温度达到了预定值，这种氧化性气体可与炉料中的含金属和碳的组分发生反应，由此将导致含碳物质的消耗。另外，根据本专利技术，这种氧化性气体可以通过一种长形的端部开口的导管从炉料中去除，该导管沿长度方向惯穿所述长形的加料室，使其一端或底部朝着到加料室的底部安放，另一端或上部与一个排气系统相连，该导管在其全长上至少有一个排气口，该排气口设置在加料室的预定高度上。使用中，该导管将相应地被炉料包围，其所述气体排气口将设置在炉料的预定高度上。另外，根据本专利技术，所述导管的气体排气口将设置在加料室的一定位置，炉料在该位置处的温度，恰好低于所述氧化性气体将开始与炉料中的含金属和含碳组分进行反应的温度。这种优选的位置，可以例如通过试验加以确定，比如说分析从导管中排出的气体。另外，或作为选择方案，也可以测试导管的气体排出口的温度，例如采用热电偶等。实际中，一旦导管气体排出口的优选的高度被确定下来，其位置将被固定，在该位置炉料的温度可以由例如以下方法加以控制控制氧化性气体从导管中排出的速度，和/或预热速度，和/或控制炉料通过加料室送入的速度。在含金属组分含铁、含碳组分包括煤的情况下，以上所述温度约在600℃左右。由此所排出的氧化性气体，比如说，可以在其它地方被利用，或传送到所述通道中用于预热炉料。另外，根据本专利技术，预热的氧气和/或空气被引入到导管中至所述底端，以燃烧在那部分炉料中任何存在的CO使其形成CO2，然后它们从所述气体排出口排出。为了保证气体到达所述排气口之前基本所有CO转化为CO2，恰好在排气口之下的加料室的壁相对该室其它部分保持在较低的温度。通过适当隔热，和/或通过降低加料室中炉料移动通过导管壁该部分的速率，可以获得这种较低温度。后一操作可通过例如增大加料室在该区域的截面宽度来实现。还根据本专利技术，使至少一些炉料中与含碳组分有关的挥发物在导管所述上部向其所述底部循环，在该底部它与CO一起通过氧气和/或预热空气燃烧。将会理解，由这种转化和燃烧提供的热将有助于炉料预热。所说的挥发物的流通循环，可以采用长形的端部开口的管子予以实现，该管子的一端位于导管的所述上部预定的高度，另一端朝向导管的所述底部安放。还根据本专利技术，炉料中的含碳组分可以采用这样的方式加入到加料室中，即它们沿着加料室的外壁分布，而炉料中的含金属组分沿所述导管外壁分布。采用这种方式，含碳组分(提供吸热Boudouard反应所需要的碳，该吸热反应又是将二氧化碳转变成一氧化碳所必需的反应，这种一氧化碳最终将需要用于还原炉料中的含金属组分中的金属)比含金属组分更靠近预热源，在一些情况下，含金属组分可与一氧化碳发生放热反应。还根据本专利技术，炉料中含铁化合物包括一种铁矿石，含碳组分包括煤。现在通过参照附图进行举例来进一步描述本专利技术，其中附图说明图1是根据本专利技术带有预热装置的炉子的一个实施方案的示意剖面图；图2是所述装置另一实施方案的类似图1的示意剖面图，其中有部分图示为被截去。在本专利技术的两个实施方案中，根据本专利技术的炉料预热装置10被展示为与一个槽型感应炉11一起使用。炉子11包括一个长筒式转炉12，其截面为圆形并包括至少两排平行间隔排列的炉料进料孔，沿其相对边伸入转炉12的壁中，附图中仅详细展示了其中之一13。转炉12由两排空间上相隔开的电感应加热器14从下面加热。当用于炼钢过程时，转炉12中被装入一定数量的熔化钢水以形成熔池16，含煤和铁矿石混合物的炉料15通过加料孔13引入到转炉12中，漂浮在熔化的钢水熔池16上面，而形成相互间隔的两个料堆¨，它们沿转炉12的竖侧边方向堆积，在其之上形成转炉12中的空腔18。转炉12还配有多个氧气燃烧器19和至少一个用于从转炉12放出还原的熔化钢水开口(没有画出)。在图1所示的实施方案中，装置10包括一个长形的加料室，其一端通过加料孔13伸展进入炉子11的内腔，并达到一定的深度，使其可与料堆17的上部相接。炉料15通过炉料加料斗21和一系列锁闭系统22加入到加料室20中。加料室20周围环绕一个长形的环状套管23形式的通道，该套管具有带有炉口25的底部入口24，该炉口穿过转炉12的炉壁与炉子11的区域18相连通。套管23还有一顶部的出口26，它通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：L·J·弗里，
申请(专利权)人：伊普科公司，
类型：发明
国别省市：