直接熔融装置和方法制造方法及图纸

直接冶炼法的容器包括含有金属层和渣层的熔池，在渣层上有气体连续空间，该容器包括一个或多个喷枪／风口，向下延伸到容器中，将含氧气体喷入金属和渣层之上。该容器包括数对喷枪／风口，向下和向内延伸到容器中，喷射供料和载气到熔池中，穿过金属层，并形成产生自熔池的带动熔融材料向上的气体流。成对的喷枪／风口分配在容器的周围，每对喷枪／风口之一在至少２００℃的温度下喷射供料，另一个在低于２００℃的温度下喷射供料。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在含有熔池的冶金容器中，从含金属的供料如铁矿石、特别是还原的铁矿石和含金属的废液来生产熔融金属(该述语包括金属合金)，特别是但不仅仅是铁的装置和方法。本专利技术特别涉及熔融金属熔池基直接冶炼装置和从含金属的供料生产熔融金属的方法。直接从铁矿石〔部分还原的铁矿石〕生产熔融金属的方法通常称为“直接冶炼方法”。一种已知的直接冶炼方法，通常称为Romelt法是基于使用大体积、高搅动渣池作为媒介用于将顶装金属氧化物冶炼成金属和用于二次燃烧(post-combustion)气体反应产物和传递所需的热继续冶炼金属氧化物。Romelt法包括通过低排风口把富氧空气或氧气喷入渣中从而提供渣搅动、通过上排风口把氧气喷入渣中以便促进二次燃烧。在Romelt法中在渣下面形成的金属层不是重要的反应媒介。其他渣基直接冶炼法通常描述为“深渣法”。这些方法如DIOS和AISI法基于形成深层渣。与Romelt法相同，渣层下的金属层不是重要的反应介质。依靠熔融金属层作为反应媒介的另外的已知直接冶炼法，通常称为HIsmelt，在国际申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)中以申请人的名字被描述。在该国际申请中描述的Hismelt法包括a．在容器中形成具有金属层和在金属层上的渣层的熔池；b．喷入熔池(ⅰ)含金属的供料，特别是金属氧化物；和(ⅱ)固体碳材，特别是煤，作为金属氧化物的还原剂和能源；和c．在金属层中将含金属的供料冶炼成金属。HIsmelt法也包括用含氧气体二次燃烧反应气体，如CO和H2，该反应气体从熔池上部空间释放出来，和将二次燃烧产生的热传递到熔池用于冶炼含金属的供料所需的热能。HIsmelt法还包括在熔池的名义静止表面之上形成过渡区，其中含有上升和其后下降的熔融金属和渣的液滴或溅沫或流束，它们提供有效的媒介来把在熔池上二次燃烧反应产生的热能传递到熔池。HIsmetl法的优选形式特征在于，借助于通过容器侧壁向下和向内延伸的喷枪，通过把载气、含金属的供料、固体碳材和任选的助熔剂喷入熔池，形成过渡区，从而载气和固体材料穿过金属层并引起熔融材料从熔池被投射出来。该种形式的HIsmelt法较较早形成的该法有所改善，它通过风口把载气和固体碳材从底部喷入熔池，引起熔融材料的液滴、溅沫和流束从熔池被投射出来，从而形成过渡区。申请人在中间试验容器中对上述HIsmelt法的优选形式进行了细致的中间试验工作，该中间试验容器的炉缸直径2.74m。中间试验容器的尺寸，认为每年生产100000吨熔融金属，比工业尺寸容器小。工业尺寸容器每年至少能够生产500000吨熔融金属。典型地，工业尺寸容器每年能够生产1-1.5百万吨熔融金属。这样的工业尺寸容器必须具有大于2.74m的炉缸直径。在中间试验工作和中间试验工作之后申请人进行了容器的开发工作，用于工业操作。在开发工作中获得本专利技术。按照本专利技术，提供了用直接冶炼法从含金属的供料生产金属的容器，该容器包括含有金属层和在金属层上的渣层的熔池，在渣层上具有气体连续空间，该容器包括a．壳体；b．由耐火材料构成的炉缸，具有与熔池接触的底部和侧面；c．侧壁，从炉缸的侧面向上延伸并且与渣层和气体连续空间接触；d．一个或多个喷枪/风口，向下延伸到容器中，将含氧气体喷入容器中金属层和渣层的上方；e．数对喷枪/风口，向下和向内延伸到容器中，喷射包括含金属的供料和碳材和载气的供料到熔池中，从而穿过金属层，并产生来自熔池的气体流，该气体流载有从金属层和渣层向上的熔融材料作为熔融材料的溅沫、液滴和流束并形成在气体连续空间的过渡区，成对的喷枪/风口分配在容器的周围，每对喷枪/风口中的一个喷射供料，主要是含金属的供料，在至少200℃的温度下进行(此后称作“热”喷枪/风口)，每对喷枪/风口的另外一个喷射供料，主要是碳材，在低于200℃的温度下进行(此后称作“冷”喷枪/风口)；和f．用于从容器排放熔融金属和渣的装置。优选容器是工业尺寸容器，每年能够至少生产500,000吨熔融金属。优选热喷枪/风口在至少600℃下喷射供料。在指定的供料的情况中术语“主要的”被理解为通过给定喷枪/风口喷射的至少50％重量的供料是指定的供料。优选供料是固态。供料可以是液态或气态和固态。顺便提及，碳材可以是固态、液态或气态。优选热喷枪/风口不喷射挥发性的碳材。热喷枪/风口可以喷射非挥发性碳材，如焦炭。典型的是，热喷枪/风口在至少200℃的温度下喷射含金属的供料和非挥发性碳材。通过冷喷枪/风口喷射给料不限定为碳材，可以包括装置返料。优选任何给定的成对的喷枪/风口的喷枪/风口相对于彼此而放置，从而喷枪/风口朝着喷枪/风口分开的点喷射。术语“冶炼”这里被理解为热加工，其中发生还原金属氧化物的化学反应，从而产生液体金属。术语“金属层”这里被理解为金属占大部分的熔池的区域。特别地，该术语覆盖了包括在金属连续体中散布的熔融渣的区域或地区。术语“渣层”这里被理解为渣占大部分的熔池的区域。特别地，该术语覆盖了包括在渣连续体中散布的熔融金属的区域或地区。含金属的供料可以是任何适合的材料和任何的形式。优选的含金属的供料是含铁的材料。含铁的材料可以是铁矿石、部分还原的铁矿石、DRI(直接还原的铁)、碳化铁、轧制铁鳞、高炉灰、烧结细粉末、BOF灰或这些材料的混合物。在部分还原铁矿石的情况下，预还原程度可以从相对低的水平(如到FeO)到相对高的水平(如70-95％金属化)。热喷枪/风口的载气可以相同于或不同于冷喷枪/风口的载气。优选冷喷枪/风口的载气不含氧或为氧不足的气体。优选载气含有氮。过渡区不同于渣层。顺便解释的是，在工艺中稳定的操作条件下，渣层包括在液体连续体中的气泡，而过渡区包括在气体连续体中的熔融材料主要是渣的溅沫、液滴和流束。优选喷入到容器中的含氧气体二次燃烧反应气体，如在熔池表面之上的上部空间(包括过渡区)熔池中产生的一氧化碳和氢，和二次燃烧产生的热传递到金属层以保持熔池的温度-从在该层的吸热反应角度这是必要的。固体给料如含金属的给料和固体碳材，通过成双的喷枪/风口朝向和其后喷入金属层，步骤如下a．喷入的固体材料/载气(和任何液体或气体给料)的动量引起固体材料/载气穿过金属层；b．碳材，典型的是煤，被去除挥发份，从而在金属层中产生气体；c．碳大部分溶解进入金属，部分仍为固体；d．来自于上述c.的喷入碳的碳将含金属的材料冶炼成金属，冶炼反应产生一氧化碳气体；和e．传输进入到金属层的气体和通过去挥发份和冶炼所产生的气体产生熔融金属、固体碳和渣从金属层显著地上升浮力，这导致熔融材料的溅沫、液滴和流束的向上移动，当这些溅沫、液滴和流束向上移动时夹带更多的渣。优选选择喷射含氧气体的一个或更多个喷枪/风口的位置和操作参数和控制过渡区的操作参数，从而a．朝向和穿过过渡区喷射含氧气体；b．过渡区在每个喷枪/风口的下部周围向下延伸，从而在一定程度上防护容器的侧壁免受每个喷枪/风口末端产生的燃烧区的伤害；和c．存在描述为“自由空间”的气体连续空间，它实际上在每个喷枪/风口末端不含有金属和渣。c．项是重要的特征，因为可以使容器顶部空间的反应气体被吸入到每个喷枪/风口末端的区域，并使反应气体在该区域二次燃烧。优选容器包括至少两个喷射含氧气体的喷枪/风口。优选容本文档来自技高网...

【技术保护点】
用直接冶炼法从含金属的供料生产金属的容器，该容器包括含有金属层和在金属层上的渣层的熔池，并在渣层上具有气体连续空间，该容器包括： ａ．壳体； ｂ．耐火材料构成的炉缸，具有与熔池接触的底部和侧面； ｃ．侧壁，从炉缸的侧面向上延伸并且与渣层和气体连续空间接触； ｄ．一个或多个喷枪／风口，向下延伸到容器中，将含氧气体喷入容器的金属和渣层之上的容器中； ｅ．数对喷枪／风口，向下和向内延伸到容器中，喷射包括含金属的供料和碳材的供料和载气到熔池中，从而穿过金属层，并形成产生自熔池的气体流，该气体流载有从金属层和渣层向上的熔融材料作为熔融材料的溅沫、液滴和流束并形成在气体连续空间的过渡区，成对的喷枪／风口分配在容器的周围，每对喷枪／风口之一喷射供料，主要是含金属的供料，在至少２００℃的温度下进行，称作“热”喷枪／风口，每对喷枪／风口的另外一个喷射供料，主要是碳材，在低于２００℃的温度下进行，称作“冷”喷枪／风口；和 ｆ．用于从容器排放熔融金属和渣的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗德尼J德赖，
申请(专利权)人：技术资源有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]