[发明专利]直接熔炼设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接熔炼设备，该直接熔炼设备用于由诸如矿石、 部分还原的矿石和含金属废流的含金属供给材料生产熔融金属。

背景技术

一种已知的直接熔炼工艺在以申请人名义的国际申请 PCT/AU96/00197(W096/31627)中进行了描述，该直接熔炼工艺主要依 靠熔池作为反应介质，并且通称为HIsmelt工艺。该专利申请的公开通 过交叉参引合并于此。

如在关于生产熔融铁的该国际申请中所描述的HIsmelt工艺包括：

(a)在直接熔炼容器中形成熔融铁和熔渣的熔池；

(b)将以下物质喷射入熔池：(i)含金属供给材料，通常为氧 化铁；和(ii)固体含碳材料，通常为煤，该固体含碳材料用作氧化铁 的还原剂和能量源；以及

(c)在金属层中将含金属供给材料熔炼成铁。

在这里将术语“熔炼”理解为热处理，其中进行还原金属氧化物 的化学反应以生产熔融金属。

HIsmelt工艺还包括在熔池上方的具有含氧气体的空间中后燃从熔 池释放的诸如CO和H₂的反应气体，并将该后燃产生的热量传递到熔池 以贡献熔炼含金属供给材料所需的热能。

HIsmelt工艺还包括在熔池的名义静止表面上方形成过渡区，在该 过渡区中，具有熔融金属和/或熔渣的液滴或飞溅或液流的适量上升及 随后的下降，这提供了用来将通过在熔池上方后燃反应气体而产生的 热量传递到熔池的有效介质。

在HIsmelt工艺中，含金属供给材料和固体含碳材料通过许多喷枪/ 风口喷射入熔池，这些喷枪/鼓风口相对于竖直方向倾斜以便向下且向 内地延伸通过直接熔炼容器的侧壁并进入容器的下部区域，从而将个 少部分的固体材料传送到容器底部中的金属层。为了促进容器上部中 的反应气体的后燃，通过向下延伸的热空气喷枪将一股可富含氧气的 热空气喷射入容器的上部区域中。容器中的反应气体的后燃所产生的 废气通过废气管从容器的上部被带走。在容器的侧壁和容器顶上包括 有耐火材料衬里的水冷板，并且水通过连续循环回路中的板连续地循 环。

HIsmelt工艺使得能在单个小型容器中通过直接熔炼来生产大量的 熔融金属，诸如熔融铁。为实现这个目的，必须将大量的热气传输到 直接熔炼容器并从直接熔炼容器中传输出来，将大量的含金属供给材 料，诸如含铁供给材料传输到容器，将大量在该工艺中产生的熔融金 属产品和熔渣从容器传输出来，以及使大量的水循环通过水冷板，所 有这些都需要在相对有限的区域内进行。这些功能必须在整个熔炼操 作中持续，而该熔炼操作预期持续至少12个月。还必须提供通道和处 理设施以便能够在熔炼操作之间进入容器并提升设备。

在西澳大利亚州的Kwinana已建造了基于6m直径容器(耐火炉缸 的内径)的商用HIsmelt直接熔炼设备。该设备被设计成运行HIsmetl工 艺并且每年在容器中生产800,000吨熔融铁。

申请人现已实施了设计更大规模的商用HIsmelt直接熔炼设备的研 究和开发工作，以通过HIsmelt工艺每年生产超过1百万吨熔融铁的。

申请人在扩大HIsmelt工艺中面对了许多问题并且已提出了一种用 于HIsmelt直接熔炼设备的可选设计。

本发明涉及一种直接熔炼设备，该设备是用于上述的商用HIsmelt 直接熔炼设备的一种可选设计。

本发明的直接熔炼设备还能用于实施其他直接熔炼工艺。

发明内容

根据本发明，提供了一种直接熔炼设备，该设备用于使用基于熔 池的直接熔炼工艺由含金属供给材料来生产熔融金属，该设备包括：

(a)固定的直接熔炼容器，用来容纳金属和熔渣的熔池以及在该 熔池上方的气体空间，该容器包括炉缸和侧壁；

(b)固料供给组件，用来将包括含金属供给材料和含碳材料的固 体供给材料从远离容器的固体供给材料供给位置供给到容器中；