[发明专利]生产金属和金属合金的方法和装置

说明书

本发明是关于利用电能由含金属供料生产熔融金属(该术语包括金属合金)的方法和装置。

本发明尤其是关于，但也不排除，用电炉生产铁、钢和铁合金。

术语“电炉”应理解为包括任何全部或部分以电流加热含有金属的金属装料的炉子。

作为实例，术语“电炉”通常包括炼钢中通用的a/c和d/c电弧炉、生产铁合金和生铁中通用的埋弧炉、和熔融废钢铁中通用的感应电炉。

本发明的目的是提供一种用电炉从含金属供料生产熔融金属的改进方法和装置。

根据本发明提供的用电炉从含金属供料生产金属的方法，该方法包括如下步骤：

(a)在炉内形成具有金属层和金属层上的熔渣层的熔融浴；

(b)向炉子供电能，并使电能转变成热能，以此向方法提供必要的热量输入；

(c)通过一个或多个喷枪/风管向熔融浴中注入载气和固体碳质料；

(d)使熔融料以喷溅、熔滴和液流形式从熔融浴喷射到标称熔融浴静面上的空间内，并形成过渡区；和

(e)通过一个或多个喷枪/风管向炉内注入含氧气体，使从熔融浴释放出的反应气体后燃烧，由此再一次向方法提供必要的热量。

术语“金属层”应理解为是指以金属为主的浴液区域。

术语“熔渣层”应理解为是指以熔渣为主的浴液区域。

术语“过渡区”应理解为是指熔融浴的标称静面上的区域，在该区域内熔融物料的熔滴或喷溅，先上升然后降落。

与熔融浴有关的术语“静面”应理解为是指在工艺条件下熔融浴的表面，在该表面上没有气体/固体注入，因此没有熔浴液的搅动。

形成熔融浴的步骤(a)包括将含金属供料的原始固体装料供入到炉内，利用向炉子提供的电能所产生的热能，使装料至少部分熔融。

或者，步骤(a)包括以熔融形式将含金属供料供入炉内，并由此形成熔融浴。

在上两节中描述的任何一种情况下，该方法包括在方法中的后面步骤内可再向炉内加入含金属供料。

过渡区域对反应气体的后燃烧是一个有效的区域。此外，熔融物料的熔滴、喷溅和液流在浴液和过渡区之间的移动是将通过反应气体的后燃烧所产生的热量传递到熔融浴的有效方式。进而，过渡区内的熔融物料，尤其是熔渣是一种在与过渡区接触中通过炉壁辐射而减少热损失的有效方式。

过渡区与熔渣层完全不同。作为说明，在方法的稳定运行条件下，熔渣层包括液体连续容积中的气泡，而过渡区包括气体连续相的熔融物料的喷溅、熔滴和液流。尤其是，过渡区是一种无泡沫的熔渣环境，因此，与通常的电弧炉中产生的区域完全不同，在这些炉内由于碳沸腾并形成泡沫状的熔渣。

在电炉的情况下，包括伸入炉内的向炉内提供电能的电极，优选的方法包括在电极上形成熔融物料的防护层。

尤其是，最好在步骤(d)中，从熔融浴中喷射的熔融物料的喷溅、熔滴和液流，形成防护涂层。

从熔融浴释放出的反应气体可包括任何适宜燃烧的气体，如CO和H₂。

按照本发明，后燃反应气体，并把能量传递到浴液以对方法提供必要的热能，并从而减少炉子对电能的需求。

后燃的量至少为40％，优选是至少60％。后燃定义如下： [ C O 2 ] + [ H 2 O ] [ C O 2 ] + [ H 2 O ] + [ C O 2 ] + [ H 2 ] ]]>

其中：

[CO₂]=释放气体中CO₂的容积％，