[发明专利]制备金属及金属合金的方法与设备

权利要求书

1．一种自含金属的原料制备金属的方法，所述的方法包括在预还原/熔化装置中部分还原并至少部分熔化含金属的原料和在还原装置中完全还原已部分还原的原料的步骤；所述的预还原/熔化装置直接定位于所述的还原装置之上并与该还原装置相通，以便至少部分熔化并部分还原的原料向下流入还原装置中心区域，该还原装置包括一转炉，该转炉包含一熔池，所述的熔池具有金属层和位于该金属层之上的炉渣层，而且该方法的特征在于：

(a)将固体的含碳材料随着载气一起注入熔池的金属富集区；

(b)造成材料的溅射物、液滴和液流自金属层向上运动，该运动：

    (ⅰ)促进金属层的材料在炉渣层的混合和炉渣层的材料在金属层的

    混合；并且

    (ⅱ)延伸至熔池上面的空间形成过渡区；

(c)将含氧气体注入转炉并后燃烧部分产生于熔池的反应气体；

(d)将至少部分来自还原装置的热反应气体传送至预还原/熔化装置作

   为还原气体，并部分地还原含金属的原料；和

(e)将含氧气体注入预还原/熔化装置并后燃烧一部分反应气体，从而产生热量，该热量至少部分地熔化已部分还原的含金属的原料，由此步骤(c)和(e)后燃烧产生于熔池的反应气体至至少70％的后燃烧水平。

2．权利要求1的方法，其中步骤(a)中的将固体含碳材料和载气注入熔池金属富集区，造成了步骤(b)中的材料溅射物、液滴和液流自金属层的向上运动。

3．权利要求2的方法，其中所述的固体含碳材料和载气是通过一个或一个以上的朝金属层向下延伸的喷管/风口注入的。

4．权利要求2或3的方法，其中所述的固体含碳材料和气体是通过一个或一个以上的风口注入的，所述的风口位于转炉底部或与金属层接触的转炉侧壁上。

5．前述权利要求任一项的方法，其中产生于还原装置的热反应气体向上流入预还原/熔化装置。

6．前述权利要求任一项的方法，包括在所述含金属的原料供给预还原/熔化装置之前，对该含金属的原料进行预热的步骤。

7．权利要求6的方法，包括排放作为废气的来自预还原/熔化装置的反应气体，和用所述的废气预热含金属的材料。

8．前述权利要求任一项的方法，其中所述将含氧气体注入转炉中是通过一个或一个以上的喷管/风口注入转炉的，所述的喷管/风口向下和向内延伸至转炉中，并且充分地后缩以避开由预还原/熔化装置向下流入转炉的材料。

9．一种自含金属的原料制备金属的设备，包括预还原/熔化装置和还原装置，所述的预还原/熔化装置部分还原并部分熔化所述的含金属的原料，所述的还原装置完全熔化并还原已至少部分熔化并且部分还原的原料；该还原装置包括一转炉，该转炉包含一熔池，所述的熔池具有金属层和位于该金属层之上的炉渣层；该预还原/熔化装置直接定位于转炉之上，并与转炉相通，由此，至少部分熔化并且部分还原的原料向下流入转炉的中心区域；而且该还原装置进一步包括：

(a)一个或一个以上的向熔池的金属富集区注入固体含碳材料和载气的

   喷管/风口；

(b)一个或一个以上的向转炉中注入含氧气体的喷管/风口，所述的转

   炉后燃烧转炉中所产生的反应气体，所述的一个或一个以上的喷

   管/风口向下和向内延伸至转炉中，并且如此定位，以便减少与至

   少部分熔化并部分还原的原料的接触，所述的原料自预还原/熔化

   装置向下流动；和

(c)一个或一个以上的向预还原/熔化装置注入含氧气体的喷管/风口，

   该预还原/熔化装置至少后燃烧一部分来自转炉的反应气体。