[发明专利]直接熔炼工艺中的压力控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于熔融熔池的直接熔炼工艺及设备，用于在直接熔炼容器中生产熔融金属。

具体而言，本发明涉及控制直接熔炼容器内的压力。

本发明尤其但并不排他地涉及基于熔融熔池的直接熔炼工艺，该工艺用于从含铁的金属供给材料，例如铁矿石、部分还原了的铁矿石和(如来自炼钢厂的)含铁废物流生产熔融铁。

背景技术

公知的基于熔融熔池的直接熔炼工艺通常称为HIsmelt工艺。在生产熔融铁的情形下，该HIsmelt工艺包括以下步骤：

(a)在直接熔炼容器中形成熔融铁和炉渣的熔池；

(b)向熔池中注入：(i)含金属供给材料，通常为呈细粉形式的铁矿石；和(ii)固体含碳材料，通常为煤，用作含金属供给材料的还原剂和能量源；以及

(c)将含金属供给材料熔炼为熔池中的铁。

在此，术语“熔炼”应理解为是指热处理，其中，进行还原金属氧化物的化学反应，以产生熔融金属。

在HIsmelt工艺中，将含金属供给材料和固体含碳材料通过多个喷枪/鼓风口注入到熔融熔池，所述喷枪/鼓风口相对于垂直方向倾斜，以向下向内穿过直接熔炼容器的侧壁并进入该容器下部区域，从而将至少部分固体物质输送到容器底部中的金属层。通过向下延伸的喷枪将热的含氧气体(通常为空气或富氧空气)鼓风注入到容器的上部区域，从而使熔融熔池释放的反应气体在容器的上部区域内进行后燃烧。通常，在生产熔融铁的情况下，热空气或热富氧空气的温度大约为1200℃，并且在热鼓风炉中产生。通过尾气管道从容器的上部区域带走容器内反应气体的后燃烧产生的尾气。容器包括在容器的侧壁和炉顶衬垫中的水冷式耐火板，而且水以连续回路的方式通过所述板连续循环。

该HIsmelt工艺使得能通过在一个单独紧凑容器内直接熔炼来生产大量的熔融铁，通常至少为0.5Mt/a。

然而，为了在HIsmelt工艺中获得高的熔融铁生产率，需要(a)产生大量的热空气或热富氧空气以及运载气体(用于固体注入)，并将这些气体输送到直接熔炼容器，(b)将大量含金属供给材料，诸如含铁供给材料输送到容器，包括产生大量的运载气体，并将该运载气体输送到容器，(c)从容器输送大量的热尾气，(d)从容器输送走在该工艺中产生的大量熔融铁和炉渣，以及(e)使大量的水通过水冷板循环，所有这些都在相对封闭的区域内进行。

有鉴于此，高的熔融铁生产率需要有这样一种HIsmelt设备，其包括(a)加压的直接熔炼容器和辅助装置，诸如用于向容器供应固体供给材料的闸斗仓，以及位于容器的尾气管道上的压力控制装置，(b)为容器产生高流量热空气或热富氧空气的炉子，以及(c)尾气处理装置，其能对从容器排出的大量尾气进行处理。

对于上述HIsmelt工艺来说，在熔融金属生产期间，直接熔炼容器中的压力控制是重要的问题。

发明内容

在宽泛的意义上，本发明提供了一种直接熔炼工艺，用于在直接熔炼容器内从含金属供给材料生产熔融金属，该直接熔炼工艺包括：将来自所述容器的尾气流用作(i)用于产生所述工艺用的热空气鼓风或热富氧空气鼓风的炉子和(ii)用于产生所述工艺用的蒸汽的废热回收单元中至少一个的燃料气体，该直接熔炼工艺还包括：当工艺为生产熔融金属时，通过控制所述尾气流中的压力，来控制所述容器内的压力。

更具体而言，本发明提供一种直接熔炼工艺，用于在直接熔炼容器中从含金属供给材料生产熔融金属，该工艺包括：

(a)在大气压力之上，在包含金属和炉渣的熔融熔池的直接熔炼容器中对含金属供给材料进行直接熔炼，并产生工艺产物：熔融金属、熔渣和尾气，该工艺包括将(i)经预处理的固体含金属供给材料、(ii)固体含碳供给材料和(iii)空气或富氧空气供给到所述容器；

(b)将从直接熔炼容器释放的尾气分成至少两股尾气流，将第一股尾气流用在预处理装置中，该预处理装置用于预处理随后被供给到所述直接熔炼容器的含金属供给材料，并且将第二股尾气流用作(i)用于产生热空气鼓风或热富氧空气鼓风的炉子和(ii)用于产生蒸汽的废热回收单元中至少一个的燃料气体，以及

(c)当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔融金属时，通过控制所述第二股尾气流中的尾气压力，来控制所述直接熔炼容器内的压力。

本发明是基于这些认识：与诸如经由所述第一股尾气流的压力控制和同时经由所述第一股和第二股尾气流的压力控制的选择项相比，经由所述第二股尾气流的压力控制的选择是更有效的选择项。