[其他]从自熔的或非自熔的自还原的结块或矿石生产黑色或有色金属的设备

说明书

本发明涉及这样一种冶金设备，通过还原由铁矿石或氧化铁或其它矿石或其它金属氧化物所形之自熔的或非自熔的自还原的结块，来生产生铁、铸铁或其它浇注金属合金;同时还涉及到对金属炉料或金属炉料再加上按任何配比的自还原结块的简易熔化方法，用以获取这样一类液态金属，例如液态生铁、液态铸铁或其它液态金属合金。

在已知的用于制取生铁的一些传统工艺中，例如采用鼓风炉或电还原炉以及与之相类似的方法，从经过粒度调整的氧化铁和铁矿石开始，以及从常规的球团或其它传统的结块开始，通过用于这类炉子的典型作业，以获得具有预定组成的固态或液态铁。

在鼓风炉中，炉料包括分选过的矿石、球团、烧结块与其它标准的结块、焦炭与石灰石，此种炉料相续地加到顶部，形成一个连续的料柱。将大气中的空气引入到炉子的下部，此种空气在再生式或非再生式加热器中预热至300到1200℃的某个温度，通过此炉膛上部的一排风口。在这里，由于CO₂与来自焦炭的碳起反应形成的一氧化碳之压力，而形成了一个还原气氛区域。该CO即与氧化铁中的氧结合，使氧化铁还原成金属铁而生产出生铁。

这时的杂质，即矿渣与焦灰，形成一层浮置在在熔融生铁表面上的较疏松的液态渣。

与加料方向逆流的气体则将此炉料预热并经顶部排出。这类气体主要包含CO、CO₂、N₂与H₂，此种气体被输送到再生式预热器，作为助燃空气进入炉中与其它加热设备中。

本发明涉及到的设备包括一台竖炉，得以在比采用常规鼓风炉与其它还原炉的传统车间更有利的经济条件下，为铸造车间和冶金车间提供铸铁、生铁和其它金属合金。

对于标准的球团，是通过焦炭部分燃烧产生的CO来进行还原的。CO扩散入此种结块中，按照反应：MeO+CO→Me+CO₂发生还原反应。上述反应下发生的CO₂以逆于CO扩散的方向扩散。此种反应要求有一定的时间使CO完全扩散入矿石或常规的团球中，也就是要求采用对于其中的炉料能有较长停留时间的炉子，而这段时间在鼓风炉中属典型的时间。

另一方面，自还原的球团则提供了更加有利于还原的条件。矿石或氧化物与细碎的木炭或焦炭之间的更紧密接触则提供较短的反应时间，这是因为CO扩散入这种球团中的步骤是不需要的，而此种还原是由以下一些反应所发生的：

在这个意义上，此类结块本身在其中有碳存在的整个时期内，实际上提供了一个具有还原气氛的半封闭系统。换言之，此种自述还原的结块，正如它的名称所表明的那样，将在其中保留一种不取决于外部气氛特征的自还原气氛，这种外部气氛是指存在于竖炉之内且由上流气体提供的气氛。

这样，就可以把出现在炉子气氛中的，以及来自燃料部分燃烧与 来自这些球团内所发生之还原反应的CO转变为用于这一过程的能量。

另一方面，在鼓风炉的熔化过程中，于作业期间由顶部加入的焦炭或另一种固体燃料，将随着其余的炉料经过一个下降的路程，沿着逆向与下降的CO₂按照CO₂+C→2CO起反应，使得含碳材料有较高的消耗而未能有效地增进此还原一熔化过程的效益。要是能在实际过程中进行CO燃烧，就可获得较高的效益，得以在化铁炉中节省燃料焦炭，在鼓风炉中以及在用作还原/熔化目的或仅用作熔化任何其它金属合金之竖炉中节省燃料与还原剂。

图1表示实施本发明之竖炉的立面图。

图2表示通过图1炉子中顶部-排风口的平面所截取的剖面图。