[发明专利]压力控制

说明书

本发明涉及在含有熔融液的冶金容器中，由含金属的原料，如矿石、部分提炼的矿石和含金属的废物流制造熔融铁和/或铁合金的方法。

本发明尤其涉及由含金属的原料制造熔融铁和/或铁合金的基于熔融液的直接熔炼的方法。

术语“直接熔炼方法”可理解为由含金属的原料制造熔融金属(该术语包括合金)，此处为铁和/或铁合金的方法。

本发明更特别地涉及基于熔融液的直接熔炼方法，该方法依赖熔融金属层作为熔炼介质，一般称为HIsmelt方法。

一般来说，HIsmelt方法包括以下步骤：

(a)在直接熔炼容器中形成具有金属层和在金属层上的渣层的熔融液；

(b)通过多个喷枪/喷口将含金属的原料和固体碳素物射入金属层中；

(c)在金属层中将含金属的原料熔炼为金属；

(d)使熔融材料以飞溅、液滴和流体形式射入熔融液的名义静止表面之上的空间中，以形成过渡区；以及

(e)通过一个或多个喷枪/喷口将含氧气体喷入容器中，对从熔融液中释放出的气体后燃烧，因此在过渡区中上下翻腾的熔融材料的飞溅、液滴和流体促进了向熔融液传热，而且过渡区使容器通过与过渡区接触的侧壁的热损失最小。

HIsmelt方法一个优选形式的特征为，通过斜向下穿过容器侧壁伸入容器的喷枪，将输运气体、含金属的原料、固体碳素物和任选的助熔剂喷入熔融液中形成过渡区，使得输运气体和固体材料穿过金属层，造成熔融材料从熔融液中射出。

这种形式的HIsmelt方法是对先前形式方法的改进，后者通过喷口将输运气体和固体碳素物从底部喷入熔融液中，造成熔融材料的液滴、飞溅和液流从熔融液中射出，以形成过渡区。

本申请人通过从直接熔炼容器中连续排放熔融铁和间歇排放熔融渣来操作HIsmelt方法，进行了大量的试制工作，并取得了与该方法相关的一系列显著发现。

其中一个发现，也是本发明的主题，是直接熔炼容器中的压力是控制容器中熔融金属液位的有效手段。该发现尤其适用于，尽管决不仅仅适用于，连续排出熔融金属和间歇排出熔融渣的直接熔炼方法。

在通常意义上，本发明是从含金属的原料制造熔融铁和/或铁合金的直接熔炼方法，包括以下步骤：

(a)在直接熔炼容器中形成具有金属层和在金属层上的渣层的熔融液；

(b)将含金属的原料、碳素材料和助熔剂送入容器中；

(c)在熔融液中将含金属的原料熔炼成熔融铁；

(d)将含氧气体喷入容器，对该过程中生成的气体后燃烧；

(e)从容器中连续排出熔融金属；

(f)从容器中间歇排出熔融渣；

且其特征为通过调节容器内压力控制容器内熔融金属的液位。

该方法优选的包括通过以下步骤控制容器内熔融金属的液位：

(ⅰ)在排渣期间和完成排渣后达15分钟内的任何时刻，将容器内的压力升高到预定的压力P1，以补偿容器排渣导致的金属高度的增加；和

(ⅱ)容器内压力达到P1后，调节压力，使压力在下一次排渣时达到较低的压力P2，以补偿该阶段在金属高度上增加炉渣的总量带来的影响。

在步骤(ⅰ)中升高的压力优选的至少为51kPa。

优选的步骤(ⅰ)包括在排渣期间和完成排渣后达10分钟内的任何时刻升高容器内的压力。

优选的步骤(ⅰ)包括仅仅在排渣期间升高容器内的压力。

可以在步骤(ⅰ)中分步或连续地升压。

优选的步骤(ⅰ)包括分步升高容器内的压力。

压力调节步骤(ⅱ)可包括分步或连续地降压。   

优选的调节步骤(ⅱ)包括分步降压。

优选的降压步骤之间的时间间隔为20-30分钟。

可以注意到，在上述从压力P1到压力P2的降压范围内，可存在短期的压力波动，其中有一个或多个与已建立的降压到压力P2的趋势相反的压力变化。例如，在容器包括排出熔融金属的前炉室的情况下，在排渣之间需要在短时间内将容器压力降到低于P2的压力，使容器中金属的液位充分升高，以便前炉室中的金属液位降到比前炉室出口处液位低，从而实现出渣槽和鱼雷形渣车的安全转换。转换完成后，压力可按要求升高。

压力调节步骤(ⅱ)可包括到下次排渣前的整个时期内将压力调节到较低的压力P2。可选的是，压力调节步骤可在下次排渣前的一段时间内完成，然后将压力保持在较低压力P2，直到下次排渣为止。

两次排渣间的间隔随下列因素的范围而不同，如容器的尺寸和原料的喷射速度及组成。