[发明专利]直接熔炼方法及装置

权利要求书

1.一种用于从金属供给原料中生产金属的直接熔炼方法，包括如下步骤：

(a)在冶金炉中形成一个熔池，它具有一个金属层以及一个在金属层之上的熔渣层；

(b)将金属供给原料和含碳固体料用载气通过多个喷管/风枪喷入熔池中，在金属层将金属供给原料熔炼成金属；

(c)从金属层产生一个夹带熔融材料的上升气体流，将熔融材料带到熔渣层，并至少在熔渣层和金属层的界面上形成一个紊流区；和

(d)通过多个喷管/风枪将气体喷入熔池层，并：

   (i)在熔渣层的上部区域产生紊流；和

   (ii)从熔渣层出来的熔融材料的飞溅、液滴和液流进入熔渣层上面的熔炉顶部空间；和

(e)在顶部空间和/或在熔渣层上部区域后燃反应气体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔渣层和金属层界面上的紊流区与熔渣的其它区域相比是富金属区域。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，熔渣层上部区域的紊流区与熔渣层和金属层界面上的紊流区相比是富渣区。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括将金属供给原料和/或含碳固体料和载气喷入熔池，这样固体料和载气穿入金属层并从金属层产生一个向上的气流。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，供应给本方法的至少80％重量比金属供给原料喷入熔池并穿入金属层。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，步骤(c)中在金属层和熔渣层区域上所产生气流速度最小为0.04Nm³/s/m²，其为在静止条件下。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤(d)中喷入熔渣层中的气体是从一组气体选择的，该组气体包括含氧气体、惰性气体如氮气以及熔炉所释放的废气。

8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，步骤(d)包括将含碳原料和含氧气体喷入熔渣层。

9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤(e)包括将含氧气体通过一个或一个以上喷管/风枪喷入顶部空间，该含氧气体作为顶部空间进行反应气体后燃的氧源。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将含氧气体喷入顶部空间的一个或多个喷管/风枪的位置和操作参数是这样选择的：

(a)含氧气体喷向熔渣层；和

(b)含氧气体流使在熔池中由气体所产生的向上移动的熔融材料的飞溅、液滴和液流发生偏转，所述熔融材料的飞溅、液滴和液流围绕该或每个喷管/风枪的较低部分，和一个称为“自由空间”的气体连续空间形成在该或每个喷管/风枪的端部的周围。

11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，包括维持一个较高的熔渣总量，并用熔渣数量来作为本方法控制的手段。

12.一种用于通过上述直接熔炼方法从金属供给原料生产金属的熔炉，该熔炉含有一个熔池，该熔池具有一个金属层、一个在金属层之上的熔渣层和熔渣层上方的顶部气体连续空间，该熔炉包括：

(a)一个炉膛，它具有与熔融金属接触的一个底部和侧面。

(b)侧壁，从炉膛侧面向上延伸，并与熔渣层和顶部空间接触。

(c)多个喷管/风枪，向下延伸并将金属供给原料和含碳原料用载气喷入熔池中，穿入金属层并至少在金属层和熔渣层的分界面上形成一个紊流区；

(d)多个喷管/风枪，将气体喷入熔渣层中以在熔渣层的上部区域产生紊流；

(e)至少一个喷管/风枪，将含氧气体喷入顶部空间，并在顶部空间和/或在熔渣层的上部区域进行反应气体的后燃。

13.根据权利要求12所述的熔炉，其特征在于，(c)项中固体材料/载气喷射喷管/风枪与竖直方向成30-60度。

14.根据权利要求12或13所述的熔炉，其特征在于，(d)项中气体喷射喷管/风枪的角度范围为：与水平线成-20度至与水平线成60度，也就是相对于水平线向上20度至相对于水平线向下60度。