[发明专利]直接熔炼工艺中的压力控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于熔融熔池的直接熔炼工艺及设备，用于在直 接熔炼容器中生产熔融金属。

具体而言，本发明涉及控制直接熔炼容器内的压力。

本发明尤其但并不排他地涉及基于熔融熔池的直接熔炼工艺，用 于从含铁的金属供给材料，例如铁矿石、部分还原了的铁矿石和(如 来自炼钢厂的)含铁废物流生产熔融铁。

背景技术

公知的基于熔融熔池的直接熔炼工艺通常称为HIsmelt工艺。在生 产熔融铁的情形下，该HIsmelt工艺包括以下步骤：

(a)在直接熔炼容器中形成熔融铁和熔渣的熔池；

(b)向熔池中注入：(i)含金属供给材料，通常为呈细粉形式的 铁矿石；和(ii)固体含碳材料，通常为煤，用作含金属供给材料的还 原剂和能量源；以及

(c)将含金属供给材料熔炼为熔池中的铁。

在此，术语“熔炼”应理解为是指热处理，其中，进行还原金属 氧化物的化学反应，以产生熔融金属。

在HIsmelt工艺中，将含金属供给材料和固体含碳材料通过多个喷 枪/鼓风口注入到熔融熔池，所述喷枪/鼓风口相对于垂直方向倾斜，以 向下向内穿过直接熔炼容器的侧壁并进入该容器下部区域，从而将至 少部分固体物质输送到容器底部中的金属层。通过向下延伸的喷枪将 热的含氧气体(通常为空气或富氧空气)鼓风注入到容器的上部区域， 从而使熔融熔池释放的反应气体在容器的上部区域内进行后燃烧。通 常，在生产熔融铁的情况下，热空气或热富氧空气的温度大约为 1200℃，并且在热鼓风炉中产生。通过尾气管道从容器的上部区域带 走容器内反应气体的后燃烧产生的尾气。容器包括在容器的侧壁和炉 顶衬垫中的水冷式耐火板，而且水以连续回路的方式通过所述板连续 循环。

该HIsmelt工艺使得能通过在一个单独紧凑容器内直接熔炼来生 产大量的熔融铁，通常至少为0.5Mt/a。

然而，为了在HIsmelt工艺中获得高的熔融铁生产率，需要(a) 产生大量的热空气或热富氧空气以及运载气体(用于固体注入)，并将 这些气体输送到直接熔炼容器，(b)将大量含金属供给材料，诸如含 铁供给材料输送到容器，包括产生大量的运载气体，并将该运载气体 输送到容器，(c)从容器输送大量的热尾气，(d)从容器输送走在该工 艺中产生的大量熔融铁和炉渣，以及(e)使大量的水通过水冷板循环， 所有这些都在相对封闭的区域内进行。

有鉴于此，高的熔融铁生产率需要有这样一种HIsmelt设备，其包 括(a)加压的直接熔炼容器和辅助装置，诸如用于向容器供应固体供 给材料的闸斗仓，以及位于容器的尾气管道上的压力控制装置，(b) 为容器产生高流量热空气或热富氧空气的炉子，以及(c)尾气处理装 置，其能对从容器排出的大量尾气进行处理。

当前提出的一种HIsmelt工艺流程被设计成在多种“状态”下运行， 这些“状态”在熔炼运行期期间具有不同的运行情况，所述“状态” 例如包括以下工艺状态：

(a)启动；

(b)热金属生产，即，供应经过预处理的诸如热矿石的含金属供 给材料、诸如煤的固体含碳材料以及热鼓风空气；

(c)保持，即，不供应经过预处理的含金属供给材料，供应固体 含碳材料和热鼓风空气；

(d)空转，即，不供应经过预处理的含金属供给材料并且不供应 固体含碳材料，供应热鼓风空气；以及

(e)无风，即，不供应经过预处理的含金属供给材料，不供应固 体含碳材料，也不供应热鼓风空气。

通常，在上述工艺状态中，在直接熔炼容器内产生的尾气的体积 流量是不同的。例如，通常，在热金属生产状态期间的尾气的流量较 高，而在空转状态期间的尾气的流量较低。进一步举例来说，通常， 在无风状态期间没有尾气，在空转状态期间的尾气中没有热量值。

对上述HIsmelt工艺来说，在上述“保持”和“空转”工艺状态期 间，直接熔炼容器中的压力控制是重要的问题。

发明内容

在宽泛的意义上，本发明提供了一种工艺，该工艺用于在直接熔 炼容器内直接熔炼含金属供给材料，并从容器产生熔融金属、熔渣和 尾气的工艺产物，该工艺包括，当该工艺运行在如上所述的“保持” 和“空转”的工艺状态时，通过控制在供给到流化床预处理装置的尾 气流中的尾气压力，来控制直接熔炼容器中的压力。