[发明专利]生产金属和/或金属合金的方法及所用的熔融还原容器

说明书

本发明涉及一种在熔融还原容器中，自金属氧化物和矿石，如铁矿石，包括部分预还原的矿石和含金属氧化物的渣生产金属和金属合金，特别是铁和铁合金的方法，在该容器中细颗粒固体，如碳、含碳燃料、金属氧化物、造渣剂和/或它们的混合物，及氧化气体，如氧、空气和含氧气体在熔池表面之下和/或从其上方导入金属液，本发明还涉及用于实施该方法的熔融还原容器。

近年来，大量涉及钢铁生产的新工艺已为公众所知。这些方法共同之处是都用常规质量的煤全部代替较贵的高炉焦炭，及或是在预还原步骤之后，不然直接就在铁水反应器中还原铁矿石。

通过利用来自铁熔池的反应气体在该铁水反应器的气体空间中的二次燃烧，使得某些这类新方法变得更为经济。由于煤在铁熔池中燃烧成一氧化碳期间所发的热仅可达到其发热值的三分之一，所以最大限度地使来自铁熔池的反应气体CO和H₂在熔池上方的气体空间中二次燃烧对这类工艺的热效率是有益的。但反应气体二次燃烧的缺点是：所产生的废气不能用于预还原。欧洲专利申请NO.0126391通过一种组合工艺克服了这一缺点。该工艺包括一个矿石预还原步骤，如竖炉，以及一个熔化气化器，在其中从铁水中逸出的反应气体至少部分地被二次燃烧，所产生的热大量地传给熔体，然后在该反应气体向预还原容器的通道上输送时，用还原剂将该反应气体还原，并同时将之冷却至最佳还原温度。

德国专利NO.3607774和NO.3607775涉及了铁矿石的熔融还原方法，并以在熔融还原容器中使反应气体的二次燃烧优越的性能为特点。例如，这些专利公开了使用温度为800℃-1500℃的热空气以及多级的二次燃烧。

德国专利NO.3903705叙述了一种首次使有选择地控制二次燃烧成为可能的方法及相应的设备。这种二次燃烧气流以涡流被吹到熔池表面上，而二次燃烧的程度可通过改变涡流值而变化。

尽管上述新方法是在特殊形状的熔融还原容器，如一种鼓型反应中进行的，而还有一些可在常规的炼钢转炉，如具有底吹风嘴的LD转炉（BOF）或OBM/KMS转炉中操作的方法也是已知的。基于这一技术的熔融还原法已由例如日本的Kobe    Steel和Kawasaki和欧洲的British    Steel、Klockner-Werke及Krupp成为公知。

德国专利NO.3607776涉及了一个所有熔融还原法都共同遇到的难题，即如何处理来自熔融还原容器的废气流中的液体和固体，例如铁滴，以使之不会在该容器开口处及在随后的管道中造成不希望有的粘结和沉积。在该专利中所公开的解决方案是：将带入废气流的铁滴在废气道中保持在铁滴的凝固温度以上，然后再于单独的空间中将废气冷却至1000℃以下。

本发明涉及到提供一种在熔融还原容器中从金属氧化物和矿石，如铁矿石包括部分预还原的矿石和含金属氧化物的渣生产金属和金属合金，特别是铁和铁合金的方法，该方法可在废气离开容器之前，自废气中分离出高比例的，存在于熔融还原容器的熔池表面上部空间中的废气里的液体和固体，以便减少离开该熔融还原容器的废气流中的液体和固体的损失，从而改善生产金属和金属合金，特别是铁和铁合金的熔融还原法的经济性。

本发明的主题是一种在盛有金属液的熔融还原容器中，从金属氧化物和/或矿石，如铁矿石，包括部分预还原后的矿石和含金属氧化物的渣生产金属及金属合金，特别是铁和铁合金的方法，金属氧化物和/或矿石以细粒状供入此容器，而含碳燃料和氧化气体，如氧、空气和含氧气体以及必要时加入的造渣剂则在低于和/或高于熔池表面之处另外导入该金属液中，在容器中形成的废气则通过一出口排放，该方法的特征是：通过使熔池表面上方空间中的废气、氧化气体，液体和固体绕容器的竖直轴旋转，借此迫使液体和固体向外趋向于容器壁来减少通过废气出口的液体和固体的损失。

本发明的主题是一种在盛有金属液的熔融还原容器中，从金属氧化物和/或矿石，如铁矿石，包括部分预还原后的矿石和含金属氧化物的渣生产金属和金属合金，特别是铁和铁合金的方法，金属氧化物和/或矿石以细粒状供入该容器，而含碳燃料和氧化气体，如氧、空气及含氧气体以及必要时加入的造渣剂在低于和/或从高于熔池表面处另行导入该金属液中，在容器中所形成的废气则通过一个出口排放，该方法的特征是：通过使熔池表面上方的空间中的废气、氧化气体、液体和固体绕容器的竖直轴旋转，借此迫使液体和固体向外趋向于容器壁来减少通过废气出口的液体和固体的损失，其特征还在于：细粒矿石和/或其它的金属氧化物（它们也可以是经部分预还原的）由熔池的上方直接供入金属液中。