[發明專利]利用全燃燒的直接熔煉法

在審

• 申請號: 201980022930.8
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN111936642A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: H·K·A·邁耶
• 申請（專利權）人: 塔塔鋼鐵荷蘭科技有限責任公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;F27B3/22;F27D17/00;F27D3/16
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李躍龍

一種在熔煉裝置中熔煉含金屬原料以形成熔融的金屬的方法，該裝置包括：(i)適于容納熔融的金屬液和熔渣的熔煉爐，和(ii)位于熔煉爐上方并與之連通的熔煉旋流器，該方法包括步驟：(i)在熔煉旋流器中部分還原和熔化含金屬原料，并使熔融的部分還原的含金屬原料向下流入所述熔煉爐中，(ii)向所述熔煉爐供應含氧氣體和含碳材料，并在熔煉爐中于熔融的金屬液和熔渣中熔煉熔融的部分還原的含金屬原料，形成最終從所述熔煉爐排出的熔融的金屬和從熔池向上投射的反應產物(包括固體和氣體)，(iii)在熔池上方的所述熔煉爐內的空間中至少部分燃燒反應產物中的可燃材料，(iv)向熔煉旋流器供應含氧氣體，并進一步燃燒熔煉旋流器內反應產物中的可燃材料，(v)將廢氣從熔煉旋流器排出，廢氣包括反應產物，以及(vi)將含氧氣體供應到廢氣管道的上游(沿廢氣通過管道的運動方向)高溫部分的廢氣管道中，使得當廢氣足夠熱時使廢氣中剩余的可燃材料燃燒，以確保安全點火從而避免對任何類型的管理下游燃燒器的焚燒裝置的需要。

技術領域

本發明涉及一種熔煉含金屬材料的方法和裝置。

特別是，雖然絕不是排他性的，本發明涉及一種熔煉含鐵材料，諸如鐵礦石，并生產鐵的熔煉方法和裝置。

背景

熔煉含金屬材料的已知方法在下文中稱為“Hlsarna”方法。

術語“熔煉”在這里被理解為意味著熱加工，其中發生還原金屬氧化物的化學反應以產生熔融的金屬。

Hlsarna方法特別是與從鐵礦石或其他含鐵材料生產鐵水有關。

該方法在熔煉裝置中進行，該裝置包括(a)熔煉爐，該熔煉爐包括固體燃料噴槍和含氧氣體噴槍，并且適于容納熔融金屬液和熔渣；以及(b)用于預處理含金屬原料的熔煉旋流器，其限定了旋流室并包括用于將固體原料和含氧氣體注入旋流室中的風口，位于熔煉爐上方并與熔煉爐直接連通。申請人名義的國際申請PCT/AU99/00884(WO 00/022176)中描述了Hlsarna方法和裝置。

術語“熔煉旋流器”在本文中被理解為是指一種容器，其通常限定了一個垂直的圓柱形腔室，并且包括用于將固體原料和含氧氣體注入所述腔室中的風口，并且構造為使得供應到所述腔室的原料沿著圍繞所述腔室的垂直中心軸的路徑移動并且能夠承受足以至少部分熔化含金屬原料的高操作溫度。

熔煉爐包括下部敞爐中的耐火襯里部分和熔煉爐側壁和頂部中的水冷面板，水在連續回路中通過面板連續循環。

熔煉爐還包括一個通過前爐連接部分而連接到熔煉室的前爐，該連接部分允許金屬產品從熔煉爐連續流出。前爐作為填充熔融的金屬的虹吸密封，在生產時從熔煉爐中自然“溢出”多余的熔融的金屬。這使得可以知道熔煉爐的熔煉室中的熔融金屬水平，并將其控制在小的公差范圍內，這對工廠安全至關重要。

在Hlsarna方法的一種形式中，將含碳原料(通常是煤)和任選地將熔劑(通常是煅燒石灰石)注入熔煉爐內的熔池中。所述含碳材料作為還原劑源和能量源提供。含金屬原料，諸如鐵礦石，任選地與熔劑混合，被注入熔煉旋流器中，并被加熱、部分熔化和部分還原。這種熔融的、部分還原的含金屬材料從熔煉旋流器向下流入熔煉爐中的熔池，并在熔池中熔煉為熔融的金屬。

熔池中產生的熱的反應氣體(通常為CO、CO₂、H₂和H₂O)在熔煉爐上部被含氧氣體(通常為工業級氧)部分燃燒。由二次燃燒產生的熱被傳遞到上部的熔滴中，這些熔滴又落回到熔池中，以保持熔池的溫度。