[发明专利]直接熔炼方法

说明书

本发明涉及在盛有熔池的冶金容器中，用含金属的原料，如矿石、部分还原矿石及含金属的废物生产熔融金属(该术语包括金属合金)的方法，该熔融金属绝不仅仅是铁。

本发明尤其是涉及以金属熔池为基础的，用含金属原料生产金属液的直接熔炼方法。

应用最广泛的生产金属液的方法建立在应用高炉的基础上。将固体料加在该炉的顶部，再从炉缸放出铁水。固体料包括铁矿石(烧结状、块状或球团状)、焦炭和熔剂，它们形成可透气的向下移动的料柱。将预热过的空气(它可以是富氧的)喷入该炉底部，然后穿过透气的料床向上移动，并因焦炭燃烧而产生一氧化碳和热。这些反应的结果是生成了铁水和渣。

在低于所生成的铁的熔点时使铁还原而产生铁的方法一般归类为“直接还原法”，而其产品则被称为DRJ。

FIOR(流态化铁矿石还原)法是直接还原法的例子。该法在一系列流化床反应器中的各个反应器通过自动供应矿粉将铁矿石粉还原。该矿粉被加压的还原气体还原，该气体经一系列还原器的最下面的一个的底部进入，然后逆着向下移动的精矿流动。

其它的直接还原法包括以移动竖炉为基础的方法、以静置竖炉为基础的方法，以回转炉为基础的方法，以回转窑为基础的方法及以蒸馏炉为基础的方法。

COREX法不用高炉所需的焦炭、直接用煤生产铁水。该法包括如下的2-阶段的作业。

a)在竖炉中用铁矿石(块状或球团状)、煤及熔剂的透气的床生产DRI；

b)不经冷却将此DRI加入相连的熔融气化器中。

煤在熔融气化器的流化床中的部分燃烧产生了用于此竖炉的还原气体。

其它一些生产铁水的方法建立在气旋转换器上，在其中铁矿石因氧和还原气体在上熔融旋风器中的燃烧而熔化，然后在盛有铁熔池的下熔炼器中被熔炼。下熔炼器产生了用于上熔化旋风器的还原气体。

用矿石直接产生金属液的方法通常被称为“直接熔炼法”。

一些已知的直接熔炼法建立在采用电炉的基础上，电是熔炼反应的主要能源。

另一种已知的直接熔炼法通常被称为Romelt法，该法建立在采用作为介质的大体积、高搅动渣池的基础上，该渣池是将自顶部加入的金属氧化物熔炼成金属及使气态的反应产物后燃烧，并在需要时将此热传递，以使金属氧化物的熔炼持续进行。Romelt法包括通过一排下喷嘴将富氧空气或氧喷入渣中以使渣搅动，以及经一排上喷嘴将氧喷入渣中以促进后燃烧。在Romelt法中金属层不是重要的反应介质。

另外一些以渣为基础的直接熔炼法通常被称为“深渣”法。这些方法，如DIOS和AISI法基于形成带有三个区域的深渣层，该三个区域即是使反应气体与喷入的氧后燃烧的上部区；将金属氧化物熔炼成金属的下部区；以及将上、下区分隔开的中间区。就Romelt法而言，渣层下的金属层不是重要的反应介质。

另一种依赖熔融金属层作反应介质，并通常被称为Hlsmelt法的已知直接熔炼法被述于以申请人的名字申请的国际申请PCT/AU 96/00197(WO96/31627)中。

述于该国际申请中的Hlsmelt法包括：

(a)在容器中形成金属液和渣的熔池；

(b)将下述物料喷入该熔池中：

(i)含金属的原料，一般为金属氧化物；

(ii)固体含碳物料，一般为煤，它起着金属氧化物还原剂及能源的作用；

(c)在金属层中将此含金属的原料还原成金属。

Hlsmelt法还包括使自熔池释放出来的反应气体在熔池上方的空间中与含氧气体后燃烧，并将后燃烧所产生的热传给熔池，以便为含金属的原料的熔炼提供所需的热能。

Hlsmelt法还包括在熔池的名义上的静止表面的上方形成过渡区，其中有大量的有用的，上升然后下降的金属液和/或熔渣的液滴或飞溅物或液流，它们为将熔池上方后燃烧所生成的热能传给熔池提供了有效的传热介质。

述于该国际申请中的Hlsmelt法的特征在于：通过在该容器的与熔池接触和/或在其上方的区的侧部将载气和含金属的原料和/或固体含碳物料和/或其它固体原料喷入熔池，从而使载气和固体物料侵入熔池中，并将金属液和/或熔渣抛入熔池表面上方的空间中，结果形成与熔池接触和/或在其上方的过渡区。

该国际申请中所述的Hlsmelt法是对早期类型的Hlsmelt法的一种改进，它通过将气体和/或含碳物料底吹到熔池中形成了过渡区，底吹使得熔融金属和渣的液滴、飞溅物及液流从熔池中被抛射出来。

该申请人对Hlsmelt进行了大量工业实验，并取得了一系列与该法相关的发现。