[发明专利]直接熔炼方法

说明书

本申请为国际申请日2011年5月18日、国际申请号PCT/AU2011/000580于2012年11月19日进入中国国家阶段、申请号201180024820.9、发明名称“直接熔炼方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及基于熔池的直接熔炼方法，所述方法用于在直接熔炼容器中从含有氧化铁和氧化钛的含金属进料生产熔融金属。

背景技术

所述含金属进料可以是含有氧化铁和氧化钛的任何材料。适合的进料的一个实例是含钛磁铁矿(titanium magnetite)。它也被称为钛磁铁矿(titanomagnetite)或“铁矿砂”。另一个实例是钛铁矿。在中国西南部和新西兰发现含钛磁铁矿的适合来源。在澳大利亚西部和马达加斯加发现钛铁矿的适合来源。本发明不限于含钛磁铁矿和钛铁矿，并且不限于来自于这些来源的含钛磁铁矿和钛铁矿。

含金属进料也可以是含有氧化铁和氧化钛以及其他金属氧化物例如氧化钒的任何材料。适合的进料的一个实例是钛钒磁铁矿，例如在中国西南部和新西兰发现的，或作为来自于TiO₂颜料进料过程(例如Becher方法)的残渣。

已知的基于熔池的直接熔炼方法一般被称为HIsmelt方法，并被描述在本申请人名下的相当多数量的专利和专利申请中。

HIsmelt方法具体来说与从铁矿石生产熔铁相关。

在生产熔铁的情形中，HIsmelt方法包括以下步骤：

(a)在直接熔炼容器中形成熔铁和炉渣的熔池；

(b)向所述熔池中注入：(i)铁矿石，典型地为细铁矿石的形式；和(ii)固体含碳材料，典型地为煤，其起到铁矿石进料的还原剂和能量来源的作用；以及

(c)在所述熔池中将铁矿石熔炼成铁。

在本文中，术语“熔炼”被理解为是指其中发生了使金属氧化物还原产生熔融金属这样的化学反应的热加工。

在HIsmelt方法中，将含金属材料和固体含碳材料这样的形式的固体进料与载气一起通过多个喷管注入到熔池中，所述喷管向竖直方向倾斜以向下并向内延伸通过直接熔炼容器的侧壁并延伸到容器的下部区域内，以便将至少一部分固体进料递送到容器底部的金属层中。固体进料和载气透过熔池，并引起熔融金属和/或炉渣被喷射到熔池表面上方的空间中并形成过渡区。将一股含氧气体、典型地为富氧空气或纯氧通过向下延伸的喷管注入到容器的上部区域中，以引起从熔池释放的反应气体在容器的上部区域中后燃烧。在过渡区中存在相当大量的熔融金属和/或炉渣的上升并随后下降的液滴或溅液或液流，其提供了有效介质来将熔池上方的反应气体后燃烧所产生的热能转移到熔池中。

典型地，在生产熔铁的情形中，当使用富氧空气时，它在约1200℃的温度下进料，并在热风炉中产生。如果使用工业纯的冷氧气，它典型地在等于或接近室温的温度下进料。

由直接熔炼容器中反应气体的后燃烧产生的废气，通过废气管道从容器的上部区域移走。

直接熔炼容器包括下部炉床中的衬有耐火材料的部分和容器侧壁与顶壁中的水冷式板材，并且水以连续的回路持续循环通过所述板材。

HIsmelt方法使得能够在单个紧凑型容器中通过直接熔炼生产大量熔铁，典型地为至少0.5Mt/a。

然而，到此时为止，本申请人的观点是HIsmelt方法不适用于熔炼含有氧化铁和氧化钛例如钛磁铁矿和钛铁矿并任选还含有其他金属氧化物例如氧化钒的含金属进料。现在，本申请人已对HIsmelt方法进行了研究和开发工作，特别是调查该方法中炉渣的特性的工作，所述工作表明，在HIsmelt方法中，通过适当地控制过程条件，能够熔炼含有氧化铁和氧化钛以及任选的氧化钒的含金属进料。这一发现也适用于具有与HIsmelt方法类似的特征或包含HIsmelt方法的其他基于熔池的方法。

上面的讨论并不旨在承认这是澳大利亚和其他地方的公知常识。

发明内容

本发明提供了基于熔池的直接熔炼方法，所述方法包括控制直接熔炼容器中的过程条件，使得当所述容器中的熔池中的炉渣温度在1400-1550℃范围内时，容器中的金属和炉渣的熔池中的熔融炉渣具有0.5-5泊范围内的粘度。