[發明專利]鐵合金的生產

在審

• 申請號: 201410131106.5
• 申請日: 2005-05-20
• 公開（公告）號: CN103911539A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 威那·薩哈瓦拉
• 申請（專利權）人: 紐索思創新有限公司
• 主分類號: C22C33/00
• 分類號: C22C33/00;C21B3/06;C21B11/00;C21B13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;冷永華

本申請是申請日為2005年5月20日、申請號為200580033761.6、發明名稱為“鐵合金的生產”(PCT/AU2005/000720，進入國家階段日期2007年4月3日)之申請的分案申請。

技術領域

本發明公開了一種使用新型添加劑在電弧爐(EAF)中生產鐵合金(例如鋼)的方法。在其主要的功能中，所述新型添加劑起熔渣起泡劑、還原劑的作用。然而，所述添加劑可以另外作為燃料和/或作為再增碳劑。

背景技術

在過去50年中，塑料行業經歷了巨大的發展，使得塑料材料和產品現在對社會是必不可少的。塑料生產在例如日本的國家中已經達到每年約1500萬噸，這導致每年約9百萬噸的相關廢物，其中50％與城市固體廢物相關。

塑料處理的問題越來越多，國際上塑料再循環使用只占材料回收的小部分，余下的通過填埋或在焚化爐中焚燒處理。塑料材料不易降解并且在填埋場滲出有毒元素，同時傳統的燃燒通常產生有害排放例如二類化合物。。

世界范圍內，鋼鐵工業面對通過改進能效和資源利用最小化它們對環境的影響的壓力。例如，已經做了具體的努力來減少鼓風爐的碳強度。鼓風爐能源管理的一個策略包括降低燃料或焦炭的消耗。作為替代燃料，已經提出將塑料注入鼓風爐的風口中來減少CO₂排放，這是因為塑料的燃燒能至少與通常注入的粉末化煤一樣高，而且其氫與碳的比率較高，產生較少的作為燃燒產物的CO₂。

向其它類型的煉鋼爐中加入塑料是已知的，包括電弧爐(EAF)。例如，US5,554,207公開了一種方法，其中EAF廢粉塵與廢塑料結合以形成固體，其然后被加入到EAF中。類似地，JP2004-052002公開了一種方法，其中廢塑料與煉鋼粉塵捏合(knedaded)在一起形成軟固體，然后加入EAF中。沒有一個文獻涉及加入添加劑來促進熔渣起泡。

發明內容

本發明的第一方面中，提供了在電弧爐中生產鐵合金的方法，其包括用未結塊的含碳聚合物裝料所述爐的步驟，使得所述聚合物起熔渣起泡劑的作用。

術語“未結塊的含碳聚合物”包含微細的和粗糙的微粒化和顆粒化聚合物，并且排除與EAF廢粉塵或煉鋼粉塵一起形成的聚合物。這種結塊固體不起熔渣起泡劑的作用。

事先沒有預期，在電弧爐中未結塊的含碳聚合物可以用來引起熔渣起泡。在電弧爐中，增加的熔渣起泡更好地覆蓋熔融的金屬并且更好的保持熱量(即絕熱)，這樣導致EAF中的電消耗顯著的降低。

在生產鐵合金方法中，未結塊的含碳聚合物可以另外起還原劑的作用，起燃料和/或再增碳劑的作用。隨后所述聚合物可以使得爐進料中存在的和/或金屬加工期間產生的金屬氧化物還原；和/或作為燃料源；和/或作為再增碳劑來增加最終的鐵合金中碳與鐵一起存在的碳的量。例如，在電弧爐中主要燃料源是電。

因此，廢塑料可以提高能量效率(即通過利用較少的電)，并且可以減少傳統碳源例如焦炭和煤的消耗(并因此降低成本)。廢塑料還可以代替或減少昂貴的再增碳劑的使用，例如無煙煤和石墨。

當術語“鐵合金”用于本文時，它包括寬范圍的鐵-碳合金(包括鋼)和其它鐵-碳和/或鐵-基合金，包括鉻鐵、硅鉻鐵、錳鐵、硅錳鐵、硅鐵、鎂硅鐵、鉬鐵、鎳鐵、鈦鐵、磷鐵、鎢鐵、釩鐵、鋯鐵等。

典型地將未結塊的含碳聚合物裝料于爐中，使得其至少部分燃燒并產生含碳殘渣。由于其燃燒，聚合物作為燃料。含碳殘渣可以氧化以引起熔渣起泡。殘渣可以另外起還原劑或再增碳劑的作用。因此，裝料于爐中的未結塊含碳聚合物通常起熔渣起泡前體的作用。其還可以起再增碳劑前體或還原劑前體的作用。

盡管未結塊的含碳聚合物可以包含裝料到爐中的唯一添加劑，但是在典型的實施方案中，未結塊的含碳聚合物與其它的碳源一起裝料于爐中。這種其它的碳源可以燃燒以作為燃料。它還可以有助于熔渣起泡，并可以起還原劑或再增碳劑的作用。其它的碳源可以是煤、焦炭、碳焦(carbon?char)、木炭或石墨。

作為實施例，可以將未結塊的含碳聚合物和其它碳源大約以1∶1的重量比裝料于爐中，盡管這個比值可以根據爐而改變。

在典型的變化的方法中，所述含碳聚合物是廢塑料。將廢塑料裝料于爐中提供了有效的處理廢塑料的方式，否則其造成環境問題。