[发明专利]直接熔炼容器及用于直接熔炼容器的冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及用于进行直接熔炼从而由诸如矿石、部分还原的矿石 和含金属废流的含金属供给材料生产以纯金属或合金的形式的熔融金 属的容器。

更具体来说，本发明涉及被用作容器的部分的冷却器。

背景技术

一种已知的直接熔炼工艺在以申请人名义的美国专利6267799和 国际专利公开WO/96/31627中进行了描述，该直接熔炼工艺依靠熔融 金属层作为反应介质，并且通称为HIsmelt工艺。如在用于生产熔融铁 的这些申请中所描述的HIsmelt工艺包括：

(a)在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金属氧化物的 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金属。

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 的化学反应以生产液态金属。

HIsmelt工艺还包括在熔池上方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 热能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 /鼓风口喷射入金属层，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 将至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。

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。该容器必须用作在能持续长期熔炼操作的整个过程中， 在极高的温度下含有固体、液体和气体的压力容器。如以申请人的名 义在美国专利6322745和国际专利公开WO00/01854中所描述的，该容 器可由其内包含了由耐火材料形成的炉缸的钢壳体以及从该炉缸的侧 面向上延伸并设置有水冷板的侧壁组成。HIsmelt工艺为湍流式的，则 由于朝着炉缸的上部中的耐火材料进行熔渣和熔融金属冲洗喷溅而造 成的化学侵蚀和可能的物理腐蚀会导致炉缸的上部的耐火材料腐蚀。 此腐蚀通常比鼓风炉的炉缸所经受的腐蚀更严重，该鼓风炉的炉缸中 的熔融金属和熔渣相对静止。

本发明使得能显著减少这种炉缸的耐火材料腐蚀。

发明内容

根据本发明，提供了一种直接熔炼容器，包括有耐火衬里的炉缸、 从所述炉缸向上延伸的侧壁、以及多个环绕所述侧壁设置以形成在这 些侧壁上的内部衬里的冷却板，其中所述炉缸的所述上部的内表面向 上并向外延伸至所述容器的侧壁，且所述炉缸的所述上部结合向外设 置在所述炉缸该部分的耐火衬里后面并位于所述容器侧壁上的冷却板 下面的冷却器。

举例来说，该容器可用于使用基于熔池的直接熔炼工艺来生产铁 和/或铁合金，且还可包括容器顶、用于从容器出熔融金属和熔渣的装 置、用于将包括固体含铁材料和含碳材料的固体供给材料供给到容器 中的喷枪、以及用于将含氧气体供给到容器中以后燃在直接熔炼工艺 中产生的气体反应产物的喷枪。

所述炉缸冷却器可具有紧接在所述炉缸的上部的耐火衬里后面向 上并向外延伸的冷却表面。

更具体地说，所述炉缸的底部和所述容器的侧壁可大体为圆柱形， 所述冷却器的冷却表面可向上并向外延伸且所述炉缸的上部的耐火衬 里可覆盖该冷却表面。

所述炉缸上部的耐火衬里可由覆盖冷却器的耐火砖的层列(course) 形成。

在所述炉缸的上部下面，所述炉缸衬里可由耐火砖的圆柱形层列 形成。

所述冷却器可由设置成环绕所述炉缸的上部周向延伸的排列的多 个冷却器元件形成。

所述冷却器元件可连接至所述容器侧壁的外壳体，因此，所述冷 却器元件不依赖于所述炉缸的底层部分而支承所述元件。