直接熔炼法制造技术

一种用于在容纳熔融浴的直接熔炼容器中直接熔炼金属物料并产生熔融金属的基于熔融浴的方法，其中熔融浴具有至少900mm深的金属层。该方法包括选择方法的工作参数，以便进料（固体物料和载气）从金属层上方通过至少一个固体注入喷枪以足以穿透到金属层的标称静态表面下方至少100mm的深度以引起来自金属层的熔融物料和气体向上运动的动量被注入金属层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于直接熔炼金属物料的基于熔融浴的方法。特别地，本专利技术涉及在根据本专利技术直接熔炼金属物料的基于熔融浴的方法中将固体物料注入熔融浴所需的参数。
技术介绍
已知的用于金属物料的直接熔炼法(其在原理上依靠作为熔炼介质的熔融浴且通常被称为HIsmelt法)在本申请人名义下的国际申请PCT/AU96/00197 (W096/31627)中被描述。如在该国际申请中描述的HIsmelt法在直接熔炼氧化铁形式的金属物料且产生熔融铁的情况下包括以下步骤:(a)在直接熔炼容器中形成铁水和炉渣的熔融浴；(b)将以下物质注入该熔融浴；(i)金属物料，典型的是氧化铁jP(ii)含碳固体物料；典型的是煤，其用作氧化铁的还原剂和能量源；以及(C)将金属物料熔炼成熔融浴中的铁。术语“熔炼”在这里被理解为表示热处理，其中发生了还原金属氧化物的化学反应以产生熔融金属。HIsmelt法也包括:后燃烧(post — combuste)在熔融浴上方的空间内的反应气体(例如从熔融浴释放的CO 和H2)与含氧气体(典型的是空气);和将由后产生的热传递到熔融浴，以有助于熔炼金属物料所需的热能。HIsmelt法也包括在熔融浴的标称静态表面上方形成过渡区域，在该区域中存在有利的量的上升且随后下降的熔融金属和/或炉渣的液滴或喷溅或流(其提供有效介质，以将由在熔融浴上方后燃烧反应气体而产生的热能传递给熔融浴)。在HIsmelt法中，金属物料和含碳固体物料通过多个固体注入喷枪(有时称为“风口 ”)被注入熔融浴，喷枪相对于竖直方向倾斜，以向下且向内延伸经过直接熔炼容器的侧壁并进入容器的下部区域，从而将固体物料的至少一部分输送进入在容器底部中的熔融金属层内。为了促进反应气体在容器上部中的后燃烧，一股热空气(其可以是富氧的)通过向下延伸的热空气注入喷枪被注入容器的上部区域。源自容器中的反应气体的后燃烧的废气从容器的上部区域经过废气管道被带走。容器包括在容器的侧壁和顶部中的有防火衬里的水冷板，并且水连续地循环经过连续回路中的板。HIsmelt法使大量的熔融铁通过直接熔炼熔融浴中的金属物料而产生。为了能实现这种生产水平，大量的金属物料和含碳的物料必须被提供到容器。上面的描述不认为是承认澳大利亚或其他地区的公知常识。本申请人名下的美国专利6，989，042公开了 HIsmelt法中的用于将进料(固体物料或载气)通过固体注入喷枪注入熔融浴的参数。这些参数包括注入速度、喷枪直径、喷枪取向和由于固体注入而产生的来自金属层的表面气体流量。具体地，该美国专利中的权利要求1限定了用于生产金属(该术语包括来自黑色金属物料的金属合金)的直接熔炼法的步骤，其包括以下步骤:(a)在冶金容器中形成熔融金属和熔融炉渣的熔融浴；(b)以至少40m/s的速度通过向下延伸的固体注入喷枪将进料(其是固体物料和载气)注入熔融浴，该喷枪具有内径为40-200mm的输送管，该喷枪布置成喷枪的出口端的中心轴线相对于水平轴线成20-90度角；和至少部分通过熔融浴中的被注入的物料的反应在熔融浴内产生至少0.04Nm3/s/m2 (其中m2涉及熔融浴的水平截面的面积)的表面气体流量，这引起熔融金属向上突出成为喷溅、液滴和流且形成膨胀的熔融浴区域，气流和向上突出的熔融物料使熔融浴内的物料明显移动并剧烈地混合熔融浴，进料被选择成，整体意义上说，进料在熔融浴中的反应是吸热的；和(c)将含氧气体通过至少一个气体注入喷枪注入容器的上部区域，和后燃烧从熔融浴释放的可燃气体，从而使膨胀的熔融浴区域中的熔融物料上升随后下降，这都有助于将热传递给熔融浴。本申请人认定，实现来自金属层的熔融物的所需的向上流动的范围是个难题，因为直接熔炼容器的尺寸增大了。特别地，在具有6m或更大的等量炉缸直径的容器中，相比于具有该等量直径的大约一半的较小的容器，该混合要求明显更难达到。另外，本申请人认定，实现来自金属层的熔融物料的所需的向上流动的范围对于较大尺寸的HIsmelt法的稳定且廉价的工作来说是非常关键的。申请人:意识到，通过选择用于HIsmelt法的工作参数，以便用于该方法的进料(固体物料和载气)具有充分的动量从而穿透达到熔融浴的至少900_深的金属层内至少IOOmm的深度，能而实现熔融物料的所需的向上流动的范围。用于实现进 入金属层的给定的穿透深度的数值计算不是精确的科学。利用不同的计算假定和方法能计算出不同的穿透深度(对于名义上相同的条件来说)。出于明确术语“穿透深度”的意义的目的，已经采用加基于拿大麦克马斯特大学的模型的标准计算方法。该模型的细节在附录中给出，并且该模型自身是可免费获得的。这里所使用的术语“穿透深度”被隐含地限定为利用在附录中描述的麦克马斯特模型计算出的穿透深度。因此，在前面的段落中涉及的进入熔融浴的金属层至少100_的穿透表示利用附录中描述的麦克马斯特模型计算出的至少100_的穿透深度。
技术实现思路
本专利技术提供了用于在直接熔炼容器中直接熔炼金属物料和产生熔融金属的基于熔融浴的方法，直接熔炼容器容纳具有至少900_深的金属层的熔融浴，该方法包括选择该方法的工作参数，以便包括固体物料和载气的进料从金属层上方通过至少一个固体注入喷枪利用足以穿透到金属层的标称静态表面下方至少100_的深度从而使来自金属层的熔融物料和气体向上运动的动量被注入金属层。提供具有足够动量的进料的该方法的工作参数可包括以在固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)中的至少I巴的喷枪压降来注入进料。在固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)中的喷枪压降是加速度的测量值，因而是经过固体注入喷枪或每个固体注入喷枪的进料的动量和/或速度。术语“喷枪压降”在这里理解为表示从喷枪和喷枪的“加速部分”(见下文)的上游的点(A)(在这里气体的速度比喷枪出口端处的速度低至少两倍)到喷枪自身的出口端(B)的压降。在很多情况下，在点(B)处的压力是无法获得的(例如，在该位置没有压力传感器)，但在这些情况下，喷枪端部的压力能借助估算的炉渣浓度和喷枪端浸没的深度根据熔融物上方的压力合理地计算出来。术语“加速部分”在这里被理解为表示喷枪的一部分，其中经过该部分的进料的表面气流速度从该部分的入口端到出口端至少改变两倍。喷枪压降在固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)中可以至少是1.5巴。喷枪压降在固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)中可以至少是2巴。喷枪压降在固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)中可以至少是3巴。提供具有足够动量的进料的该方法的工作参数可包括将固体注入喷枪或每个固体注入喷枪的下端定位成尽可能靠近熔融物/炉渣界面。提供具有足够动量的进料的用于该方法的工作参数可包括选择该方法的工作参数，例如炉渣的化学组成，以促进固体注入喷枪(或多个固体注入喷枪)的管延伸部的形成，从而使注入的固体物料经过喷枪(或多个固体注入喷枪)的行进距离最小，因而有助于使固体注入喷枪或每个固体注入喷枪的下端定位成尽可能靠近熔融物/炉渣界面。提供具有足够动量的进料的用于该方法的工作参数可包括被注入的进料的至少40m/s的注入速度。提供具有足够动量的进料的用于该方法的工作参数可包括至少50m/s的注入速 度。提供具有足够动量的进料的用于该方法的工作参数可包括至少60m/s的注入速度。提供具有足够动量的进料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·德赖，
申请(专利权)人：技术信息有限公司，
类型：
国别省市：