[发明专利]冶金炉

说明书

本发明涉及冶金工艺和设备，更具体地涉及能够使用范围广泛的原料和燃料(包括具有高杂质含量的那些)进行操作的冶金炉。为此，本发明的冶金炉包括：(i)至少一个上桶(1)；(ii)至少一个下桶(2)；(iii)基本上位于至少一个上桶(1)和至少一个下桶(2)之间的至少一个燃料供应装置；(iv)位于至少一个上桶(1)和至少一个下桶(2)中的至少一个中的至少一行风口(3、4)，至少一行风口(3、4)使炉的内部与外界环境流体连通；以及(v)位于至少一个上桶(1)和至少一个下桶(2)的至少一个中的至少一个燃烧器(10)。至少一个燃烧器(10)与至少一行风口(3、4)的共同使用由于通过该组合所发生的发热反应而导致非常强烈的放热。

技术领域

本发明涉及冶金工艺和设备。更具体地，本发明涉及用于制造金属合金等的冶金工艺和设备。

背景技术

获得生铁的典型方法是已知的，诸如，例如，鼓风炉和电还原炉。从粒径调整后的氧化铁或铁矿物、典型的球团矿物(pelota)或其他传统的烧结矿物(aglomerado)获得合金的其他工序也是已知的，用于通过在这些炉中的传统操作而从某一组合物获得液态或固态铁。

在鼓风炉中，装载料(所述装载料可以包括分类矿物、球团矿物、烧结物或其他典型的烧结矿物、焦炭和石灰石)通过炉的上部顺序地装载，形成连续塔。通过在熔罐的上部中的一行风口，将大气空气引入到鼓风炉的下部中，所述大气空气在蓄热式加热器等中预热至近似300至1200℃的温度。在该位置，由于一氧化碳的存在而形成具有还原性气氛的区域，该一氧化碳是由CO₂与来自焦炭的碳反应而形成的。该CO与来自铁氧化物的氧结合，将铁氧化物还原为金属铁并制造生铁。

杂质(即，脉石和焦炭灰)与石灰石一起形成密度较小的浮在熔融生铁的表面上的液态炉渣。

所形成的与装载料逆流的气体对装载料进行预热并从上部离开装载料。该气体主要包括CO、CO₂、H₂和N₂，被传送至燃料空气蓄热式预热器，进入炉内并进入其他加热装置内。

还已知的是，在典型的球团矿物中，还原是通过用焦炭的部分燃烧所生成的CO对被氧化的装载料进行还原来实现的。CO扩散至烧结矿物或矿石颗粒的内部，根据反应式MeO+CO→Me+CO₂发生还原。在该反应中生成的CO₂在与CO相反的方向上扩散并融入到通过上部离开炉的气流中。该反应需要一定时间来完成CO在矿石或典型的球团矿物内部的扩散，因此需要那种在炉内部具有较高的装载料停留时间的炉，即，典型的鼓风炉。

反过来说，自还原球团矿物提供相当多的更有利于还原的条件。精细分离的碳材料和矿石或氧化物之间的最紧密的接触提供了较短的反应时间，这是因为在通过下面的反应发生的还原中不需要CO向球团矿物内部扩散的阶段，以此目标在球团矿物的内部预形成一氧化碳：

2MeO+C→2Me+CO₂

CO₂+C→2CO

MeO+CO→Me+CO₂

在这个意义上，烧结矿物本身实际上建立了半封闭的系统，在该系统中，在内部可获得碳的整个时间段内，气氛是还原性的。可替换地，自还原烧结矿物，正如其名字本身，在其内部保持自还原气氛，该自还原气氛不依赖于外部气氛特征而是依赖于竖炉内存在的由上升气体提供的气氛的类型。

因此，有可能将存在于炉的气氛中的源自于燃料的部分燃烧以及源自于在球团矿物内进行的还原反应的CO转换为用于过程的能量。