[发明专利]在冶金容器中制造铁的方法

说明书

在冶金容器中制造铁的方法，所述容器包含熔铁熔池，熔铁熔池顶部有一层炉渣，其中将含金属进料、含碳材料、造渣材料和氧气或含氧气体引入容器，以便将含金属进料转化为熔铁，该熔铁被收集在熔铁熔池中并通过容器的出铁口连续或半连续地从容器中排出，并且其中选择造渣材料的组成以获得预定的炉渣化学成分，定期地通过出渣口从容器排出所述炉渣，并且所述造渣材料包括来自炼钢工艺的炉渣。

本发明涉及在冶金容器中制造铁的方法，所述容器包括熔铁熔池(bath)，该熔铁熔池顶部具有一层炉渣(slag)，其中将含金属进料、含碳材料、造渣材料(fluxingmaterial)和氧气或含氧气体引入容器，以便将含金属进料转化成熔铁，该熔铁被收集在熔铁熔池中并通过容器的出铁口连续或半连续地从容器中排出，并且其中选择造渣材料的组成以获得预定的炉渣化学成分，定期地通过出渣口从容器排出炉渣。

EP-B-1 112 387和EP-A-0 726 326各自公开了这样的方法。

EP-B-1 112 387涉及所谓的HI熔炼工艺，并且教导一种用于在冶金容器中从含金属进料生产金属的直接熔炼工艺，该工艺包括步骤：

(a)形成具有金属层和金属层上的炉渣层的熔池；

(b)通过多个喷枪/风口将至少部分含金属进料和固体含碳材料与载气一起注入熔池中并熔炼金属层中的含金属材料，由此固体注入导致气体从金属层流出，其携带金属层中的熔融材料并以飞溅物、液滴和流股的形式携带熔融材料向上，并在炉渣层上方的容器中的气体连续空间中形成过渡区，从而熔融材料的飞溅物、液滴和流股与容器侧壁接触并形成炉渣保护层；

(c)通过一个或多个喷枪/风口将含氧气体注入容器中，并使从熔池中释放出的反应气体进行后燃烧，由此上升和随后下降的熔融材料的飞溅物、液滴和流股促进热传递到熔池。

EP-A-0 726 326涉及在预还原阶段和随后最终还原阶段中使用含金属进料的直接还原来生产熔融生铁的方法。在预还原阶段中，铁矿石(＝含金属进料)在熔炼旋流器中通过源自最终还原阶段的还原性工艺气体进行预还原。在熔炼旋流器中的还原性工艺气体中发生后燃烧，使得在所述熔炼旋流器中的所述铁矿石至少部分熔化。部分熔化的铁矿石向下进入位于旋流器下方的冶金容器中，在该容器中通过供给煤(＝含碳材料)和氧气进行最终还原，从而形成还原性工艺气体。通过供给到其中的所述氧气，在冶金容器中的还原性工艺气体中发生部分后燃烧。将煤直接供给到炉渣层，使得冶金容器中的部分后燃烧至少部分地在炉渣层中进行。

在这两种已知工艺中，造渣材料用于改善或促进所生产的铁的清洁度。正如维基百科所解释的，石灰石和其它材料在添加到熔炼炉的内容物中时用作“造渣剂”，以便清除金属中的化学杂质(如磷)，并使炉渣在熔炼温度下更加液态。炉渣是灰分、造渣剂和其它杂质的液体混合物。

根据本发明，引入冶金容器中的造渣材料包括来自于炼钢工艺的炉渣，例如来自电弧炉但优选来自LD炼钢工艺的炉渣。这具有几个显著的优点，如下文将解释的。例如，来自炼钢工艺的炉渣可以作为(破碎的)材料团块引入容器中。

据称LD炼钢工艺是技术人员熟知的；LD炼钢工艺或林茨-多纳维茨炼钢工艺涉及一种将富碳的熔融生铁制成钢的炼钢方法。将氧气吹入熔融生铁会降低合金的碳含量并将其变为低碳钢。在该LD炼钢工艺中，加入生石灰或白云石的造渣剂以促进杂质去除并保护炼钢转炉的炉衬。

发明人已发现，通过在本发明的铁制造过程中使用来自炼钢工艺的炉渣，可以根据其要求操作这种制造铁工艺，并且减少向该工艺中引入新鲜石灰石、白云石和石灰的需要。同时，来自炼钢工艺的炉渣中相对较高的铁含量至少可以部分回收，并可作为铁制造过程产生的生铁获得。这两个方面都代表着成本节省，也可能代表着CO₂生产的节省。另一方面，发现根据本发明的炼钢工艺的炉渣的品质得到改善，从而使其有资格作为水泥生产的原料，从而无需将其作为填埋物或其它低价值应用进行处置。