[发明专利]启动一种熔炼工艺

说明书

披露了一种启动用于熔炼含金属材料的基于熔浴的工艺的方法。该方法包括使用在熔炼容器的下部部分中的水冷的元件的热通量以提供在该启动方法的至少早期部分过程中熔浴温度的指示，并调节含氧气体和/或含碳材料向熔炼容器内的注入速率以控制在启动过程中的熔浴温度而没有超过临界热通量水平和使该启动方法中断。

技术领域

本发明涉及一种启动用于熔炼含金属的材料的工艺的方法。

术语“含金属的材料”在此应理解为包括固体进料和熔融进料。该术语在其范围内还包括部分地还原的含金属的材料。

本发明更具体地，虽然决不排他地，涉及一种启动基于熔浴的熔炼工艺的方法，该熔炼工艺用于在具有由熔浴中的气体析出而产生的强浴/熔渣喷泉的熔炼容器中从含金属的进料生产熔融金属，其中气体析出至少部分地是含碳材料进入熔浴的脱挥发的结果。

本发明具体地，虽然决不排他地，涉及一种启动用于熔炼含铁材料，如铁矿石，并生产熔融铁的工艺的方法。

本发明具体地，虽然决不排他地，涉及一种在熔炼容器中启动熔炼工艺的方法，该熔炼容器包括一个用于熔炼含金属的材料的熔炼腔室。

背景技术

一种已知的基于熔浴的熔炼工艺通常被称为HIsmelt工艺，其以申请人的名义在相当多的专利和专利申请中进行了描述。

另一种基于熔浴的熔炼工艺在下文中被称为为“Hisarna”工艺。HIsarna工艺和设备以申请人的名义在国际申请PCT/AU99/00884(WO 00/022176)中进行了描述。

该HIsmelt和HIsarna工艺与由铁矿石或另一种含铁材料生产熔融铁特别相关联。

在生产熔融铁的背景下，该HIsmelt工艺包括以下步骤：

(a)在熔炼容器的熔炼腔室内形成熔融铁和熔渣的熔浴；

(b)向该熔浴中注入：(i)铁矿石，典型地处于细粉的形式；和(ii)一种固体含碳材料，典型地为煤，该固体含碳材料用作铁矿石进料的还原剂和能量的来源；以及

(c)在该熔浴中将铁矿石熔炼成铁。

术语“熔炼”在此理解为热处理，其中发生还原金属氧化物的化学反应以产生熔融金属。

在该HIsmelt工艺中，处于含金属的材料形式的固体进料和固体含碳材料用载气通过多个喷枪注入熔浴中，这些喷枪与竖直方向倾斜以便向下并向内延伸通过熔炼容器的侧壁并进入容器的下部区域，从而将固体进料的至少一部分递送到熔炼腔室底部的金属层中。固体进料和载气渗入熔浴并引起熔融金属和/或熔渣被投射到熔浴表面上方的空间内并形成过渡区。将一股含氧气体(典型地富氧空气或纯氧)通过向下延伸的喷枪注入容器的熔炼腔室的上部区域以引起从熔浴中释放的反应气体在容器的上部区域中的后燃烧。在过渡区中有适量的上升并随后下降的熔融金属和/或熔渣的熔滴或飞溅物或液流，它们提供了一种有效的介质以便将通过在熔浴之上后燃烧反应气体所生成的热能传给熔浴。

典型地，在生产熔融铁的情况下，当使用富氧空气时，它是在1200℃的量级的温度下进料并在热鼓风炉中生成。如果使用工业纯冷氧气，它典型地是在环境温度或接近环境温度下进料。

该熔炼容器中反应气体的后燃烧所产生的废气通过废气管从熔炼容器的上部区域排出。

该熔炼容器包括在下部炉缸中的耐火材料衬里的部分和在容器的侧壁和顶壁中的水冷板，并且水在连续的回路中连续循环通过这些板。

该HIsmelt工艺能够通过在单个紧凑容器中熔炼来生产大量的熔融铁，典型地至少0.5Mt/a。