专利名称：用于直接熔炼工艺的冷启动方法
用于直接熔炼工艺的冷启动方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在直接熔炼容器中制备熔融铁的冷启动基于 熔池的直接熔炼工艺的方法。
在直接熔炼容器中"冷启动"直接熔炼工艺在本文中可理解为在 容器中开始该工艺而无需依赖由其他额外容器制备的熔融金属和/或熔 渣，该熔融金属和/或熔渣装入该容器中从而在其中形成熔融材料的初 始熔池。
在本文所用的术语"冷启动"包含在容器中含有来自前次直接熔 炼炉役结束后的大量固态金属和/或渣的情形以及在容器中没有残余金 属和/或渣的情形。
特别地，本发明涉及用于从含铁原料如铁矿石、部分还原的铁矿 石以及含铁废气(例如，来自钢厂)中制备熔融铁的基于熔池的熔炼 工艺。
已知的基于熔池的直接熔炼工艺通常是指Hismdt工艺。在生产 熔融铁中，在稳定状态的操作下，Hismelt工艺包括如下步骤
(a) 对直接熔炼容器中的熔融铁和熔渣的熔池进行喷射(i)含铁原 料， 一般为细粒状的铁矿石；以及(ii)作为含铁金属原料的还原剂和热 源的固体含碳材料， 一般为煤，以及
(b) 在熔池中将含铁金属原料熔炼成铁。
在本文中术语"熔炼"可以理解为意味着热处理，其中发生还原 金属氧化物的化学反应以制备熔融金属。
在Hismdt工艺的稳态操作中，将含铁原料和固态含碳材料通过若
干喷枪/喷嘴喷入熔池，该喷枪/喷嘴倾斜于垂直向从而能向下向内延伸 穿过直接还原容器的内墙并进入容器的下部区域以将至少部分的固体 材料输送到容器底部的金属层。为了促进容器上部反应气体的后燃， 通过一根向下的喷枪将热的含氧气体， 一般为空气或富氧气体，喷入 容器的上部区域。反应气体后燃产生的废气通过容器上部的废气管排 出。该容器在内墙和容器顶部包括耐火材料衬里的水冷板，并且通过 该板水在连续环路中连续循环。
基于熔池的直接熔炼工艺如Hismelt工艺的启动，是一关键步骤， 因为在启动期间存在导致直接熔炼炉的损坏的潜在可能。
对于基于熔池的直接熔炼工艺的冷启动和热启动有一选择范围。
热启动选择包括在所需的装料温度下，将所需装入的熔融金属供 应给直接熔炼容器，并且然后选择性地将包含含碳材料、含氧气体、 熔剂以及含铁金属原料供应给该容器，并且在启动操作条件下操作该 容器直至容器达到目标稳定状态的操作条件。
概括地，基于熔池的直接熔炼工艺的热启动更直观且完成的时间 较冷启动显著縮短。然而，热启动需要另外的熔融金属和/或熔渣供应 给容器作为容器的初始料。这些另外的熔融金属和/或熔渣从商业的观
点来看是可能不可行的，尤其是如果周边没有熔融金属生产设备。此 外，即使这些另外的熔融金属和/或熔渣原料为生产厂的一部分产品， 但在所需热启动的期间内其也不可能总是可随时供应。
因此，需要有效的、可靠的以及安全的冷启动方法。
根据本发明，提供了一种基于熔池的直接熔炼工艺的冷启动方法， 该熔炼工艺是在直接熔炼容器中制备熔融铁，包括以下步骤
(a) 预热容器；且然后
(b) 将含氧气体以及包括成渣料、含铁料以及含碳料的固体原料供 应给该容器，并且产生热，并在容器中形成含熔融铁和熔渣的熔融材 料的熔池，以及包含供应原料以在熔池形成的早期促进熔融铁上面的 熔渣形成这一步骤。
步骤(b)的目的是形成熔融材料熔池，该熔池足够大且具有在使容 器中耐火材料的损害最小化的条件下稳定操作直接熔炼工艺的特性。 该特性包括例如，熔融铁的量、熔渣的量、熔池温度、熔渣中FeO 的含量、以及熔池中熔融金属的碳含量。
生成熔渣，尤其是在熔池中熔融材料形成步骤中的前期，是很重 要的，因为这样有助于减少正在形成的熔融材料中熔融铁的再氧化。
优选步骤(b)包括选择将含氧气体和固体原料供应给容器以形成 熔融材料的熔池的速度，因而其包括下述特征中的任何一种或多种
(a) 在熔熔池的熔融铁中，至少3wt。/。的碳，更优选至少3.5wt。/。的
碳；
(b) 熔池的平均温度至少为140(TC且不超过1650°C，更优选不超
过1600°C;
(c) 熔池的熔渣中不超过15wt。/。的FeO。 步骤(b)可包括将固体原料同时供应给容器。
或者，步骤(b)可包含在该步骤的不同阶段将不同比例的固体原料 供应给容器。
作为例子，优选步骤(b)包括第一阶段，在该阶段中，通过将相对 大量的成渣材料和含碳材料供应给容器并不供应或将相对少量的含铁 原量供应给容器，来形成熔渣作为熔池中熔融材料的主要部分，即至
少50wt%。
特别优选步骤(b)的第一阶段包括形成熔渣，以致于熔融材料至少
充分地含熔渣，即含80wt。/。的熔渣。
优选步骤(b)进一步包括第二阶段，在第二阶段中，通过开始向容 器中供应含铁原料或增加对容器的含铁原料的供应量，在熔池的熔融 材料中开始形成熔融铁或提高在熔融材料中熔融铁的量。
优选步骤(b)包括当熔池的熔融材料中有足够的熔渣时，开始第二 阶段，以便于当向熔池中添加足量的含铁原料以及熔融铁的总量开始 在熔融材料中增加时，熔渣中FeO的浓度能维持低于15wt%，优选低 于10wt。/c)，以及更优选低于8wte/。的熔融材料。
本申请发现，在启动时FeO能导致所不期望的耐火材料的损耗， 并且因此控制熔池中的FeO浓度是重要的。因此，对于实现冷启动且 使耐火材料损坏最小化而言，上述的渣形成阶段以及随后的铁形成阶 段是有效的选择。
优选步骤(b)包括通过延伸入容器中的固体喷枪喷射原料来向容器 供应固体原料。
优选步骤(b)包括通过延伸入容器中的固体喷枪喷射原料来向熔池 供应至少形成80wt。/。的熔池的固体原料。
每种类型的固体原料均可通过独立的固体喷枪喷入。
或者，两种或两种以上的固体原料可以共同混合且然后通过固体 喷枪喷入。
优选步骤(b)包括通过固体喷枪来运送固体材料，且从而利用载气 将固体原料喷入容器中。
载气可以是任何适合的运载气体，其包括两种或多种气体的混合物。
例如，在其可以是非氧化性气体如氮气或氩气。
载气还可以是含氧气体，要进行包含混合和输送尤其是细煤的煤 氧气的安全考虑。固体原料可以是任何适合的固体形态和尺寸。
优选成渣材料包括在前次炉役中产生的渣，以用于在相同或不同 容器中由直接熔炼工艺中制备的熔融铁。
优选渣呈碾碎状或颗粒状。
优选成渣材料包括熔剂，如石灰。
另一种适合的成渣材料为炼钢过程中产生的渣，优选呈碾碎状或 颗粒状。
优选含铁材料包括100°/。的细矿粉、铁和矿的混合物、或经过部分 还原的铁矿石，如DRI。
优选该含碳材料包括煤和/或焦炭渣。
优选步骤(b)包括通过至少一延伸入容器的气体喷枪喷射含氧气 体，来将含氧气体喷入该容器中。
优选含氧气体包括空气或富氧空气。
熔炼容器具有外部钢壳，并包括用于容纳熔池并衬有耐火材料的 炉膛。
优选该炉膛包括位于壳内部的耐火材料安全衬以及位于安全衬内 部的耐火材料工作衬。
优选该炉膛包括位于工作衬内部的耐火材料保护衬。
术语"耐火材料保护衬"在本文中可理解为意味着由于注意到耐 火材料的磨损而提供的衬，这种磨损被期望发生于启动期间。
优选该容器为竖直容器，并包括多个沿容器环形间隔且向内以及 向下伸入该容器(优选穿过容器的侧壁)的固体喷枪，至少一支向下 延伸入容器中(优选通过容器的顶部)的含氧喷枪， 一根用于将废气 排出容器的废气管，将熔融铁排出容器的装置(优选为前炉)，以及 将熔渣排出容器的装置。
通过该容器，在一种情况下，在其中，该方法包括通过固体喷枪 采用非氧化性载气如氮气喷射原料，该方法还可包括通过一个或多个 固体喷枪喷射含氧气体。
预热步骤(a)的目的是预热该容器，尤其是预热炉膛，以避免当 在步骤(b)中产生的热和随后的熔融材料时随后的热震。还允许要保 留在熔池中的最大的热。当在熔池中熔融材料的体积小时，这在形成 熔池期间是特别重要的。
优选步骤(a)包括预热该容器直至炉膛耐火材料内面温度至少为 1300°C。在实际中，不可能监控炉膛耐火材料内面温度。然而，在任何给 定的炉膛设计中，在炉膛耐火材料内面温度与外部温度之间存在可预 测关系，其中外部是炉膛耐火材料的更容易监控部分。因此，在实际 中，优选监控炉膛耐火材料的外面部分，其对于温度测量而言更容易 到达，并且根据这些温度测量预测炉膛耐火材料的内面温度。
根据上述思路，优选步骤(a)包括预热容器直至炉膛工作衬的外部 温度至少为500°C。
优选步骤(a)包括在一系列阶段中预热容器，在这些阶段中逐步提 高容器中的温度。
优选步骤(a)包括第一阶段，在第一阶段中，最初在20(TC量级的 温度下，并然后提高温度至约85(TC的温度下，喷射热空气或富氧气体 至熔池，并用热空气或富氧气体的热预热该容器。
优选步骤(a)包括第二阶段，在第二阶段中，在被喷射的热空气或 富氧气体温度达到约85(TC的温度后，向该容器中供应可燃气体，如天 然气，并利用在该容器中天然气的燃烧产生的热量连续地加热该容器。
优选步骤(b)—直延续至该容器中的操作条件达到用于直接熔炼工 艺的稳态条件。其后，通过(i)喷射固体原料至熔池中，例如通过固体 喷枪，从而固体原料穿过熔池，以及由熔池反应产生的气体将熔融材 料向上运送至容器的顶部空间，以及(ii)通过一根或多根含氧喷枪将含 氧气体喷入容器中，并在顶部空间燃烧可燃性气体，将热传送给熔融 材料，并且随后当熔融材料返回熔池时将热转移给维持熔池的温度的， 该直接熔炼工艺可以连续地制备熔融铁。
根据本发明，同时还提供了一种用于在直接熔炼容器中制造熔融 铁的基于熔池的直接熔炼工艺，该工艺包括上述在容器中的冷启动直
接熔炼工艺的方法，以及其后在稳态条件下容器中的操作工艺，以及 制备熔融金属。
通过参考附图
在下文中更详细地描述本发明，该附图是图示了用 于操作直接熔炼工艺和制备融熔铁的直接熔炼容器的图。
在以本申请的名义在国际申请PCT/AU2004/000472和 PCT/AU2004/000473中详细介绍了容器3的类型。在容纳这些申请的 专利说明书中所公开的内容通过交叉对照引入本文。
参考附图，容器3有一钢外壳95， 一衬有耐火材料的用于盛装熔 融材料的炉膛79，侧墙85，该侧墙从炉膛的侧壁向上延伸通常形成圆 筒状且包括上桶部分和下桶部分，包含中心废气室89的顶部87，侧墙 85和顶部87包括水冷却板，从废气室89延伸的排气管7，用于从容 器3中连续排出熔融铁的前炉67，周期性地从容器3中排出熔渣的渣 口 71，以及周期性地从容器3中排出熔渣的渣排出阀口 91。
该炉膛79包括基体81和侧墙83。该炉膛79包括耐火材料的安全 衬97，耐火材料的工作衬99，以及在炉膛内表面形成的耐火材料的保 护衬101。
进一步参考附图，该容器3配置有
(a) 以向下延伸的水冷热气("HAB")喷枪7，其延伸入容器3 的顶部空间，以及
(b) 多个， 一般为8个，穿过侧墙85向下向内延伸入渣的水冷固 体喷枪5，在附图中仅显示了其中的2个。
进一步参考附图，该容器包括含熔融铁和熔渣的熔池。 在该图中，显示的是静态条件下的熔池，即，此时直接熔融工艺
没有在容器3中运行。在这些条件下，该熔池包括熔融铁层91和在铁
层上的熔渣层93。在熔融铁在前炉67的情况下，图中所示的熔池处于 在稳态条件下在熔池中运行直接熔融工艺所需的高度。
使用中，在稳态工艺条件下，直接将含铁材料(如铁矿粉，含铁 的钢铁厂废弃物或DRI粉末)、煤和熔剂(石灰和/或白云石)通过固 体喷枪5直接喷入熔池中。
明确地，有一套喷枪5用于喷射含铁材料和熔剂，以及另一套喷 枪5用于喷射煤和熔剂。
喷枪5被水冷以防止容器3内的高温。喷枪5—般衬有高耐磨材 料以保护它们防止来自高速喷入的气流/固体混合物的磨损。当直接熔 融工艺开始在容器3中运行时，喷枪5固定于容器3上。
在送入到容器3之前，先将含铁材料预热至600-70CTC的温度范围， 并将其部分还原， 一般是在流化床预热器(未示出)中将其还原成 Fe304。
喷入无挥发分的煤至熔池中，从而释放H2和CO。这些气体作为 还原剂和能量的来源。煤中的碳迅速的在熔池中熔解。熔解的碳和固 态碳还作为还原剂，产生CO作为还原产物。喷入的含铁原料在熔池中 熔融成熔融铁，然后通过前炉67连续地排出。在工艺中产生的熔渣通 过渣口71周期性地排出。喷入的材料产生大量的气体。这些气体通过 熔池向上流动并夹带熔融材料，从而确保熔融材料彻底混合，并把熔 融材料运送至熔池的上部。
在容器3中， 一般在0.8bar规格的压力条件运行该工艺。 在熔池中发生的包括将含铁材料变成熔融铁的一般还原反应为吸
热的。维持该工艺且更具体地这些吸热反应所需的能量，由从熔池中
逸出的CO和H2与由HAB枪7在高温一般为120(TC下喷入熔池的氧 气的反应提供。通常，该HAB气体在热风炉(未示出)中制备。
在容器上部空间由上述后燃反应产生的能量通过高湍流区状的 "过渡区"转移至熔融铁熔池，该湍流区域位于熔池之上并包含渣和 铁的液滴。通过后燃反应产生的热在过渡区加热该液滴，然后该液滴 返回渣/铁的熔池从而将热量传送给熔池。
在本发明启动方法的一个具体实施方式
中，为了在容器3中启动 上述的Hismelt直接熔炼工艺，需要
(a) 当容器3为空或至少足够空时(该容器3可以包含一些前次熔 炼残余的固态铁和/或渣)，预热该容器3，使之在炉膛耐火材料的内 面上的温度至少为1300°C，以及
(b) 将煤、铁矿石、渣和空气送入容器3中，并产生足够的热以熔 融固体原料，并形成充分规模和具有所需特性的熔池，如温度、熔池 中熔渣的FeO含量、以及熔池中熔融铁的碳含量。
在容器3和前炉67连通时操作步骤(a)和(b)，该前炉67由适 合的塞子堵上。
预热步骤(a)包括下面的步骤
-向容器3的侧壁85和炉顶87的水冷却板以及HAB枪7和固态 喷枪5供应冷却水。
-为了热膨胀的时间以及对耐火材料热冲击的最小化，在以相对低 的温度下供应气体， 一般在约20(TC开始送入HAB枪7，并逐步加热 容器3中的耐火材料。最初，该气体仅为非HAB气体， 一般大约200 。C或低于200°C。随后，该空气为(a)温度为1200°C的HAB空气(即来 自热风炉的热气)与(b)非HAB空气的混合物。
-减少混合物中非HAB气体的量，并因而提高通过HAB喷枪7或
通过多个步骤连续供应给容器3的气体温度，达到约850°C的喷射空 气温度，从而以分段的方式提高容器3的温度，包括炉膛79，并除湿。 -开始向容器3中供应天然气，并燃烧由HAB喷枪7供应的HAB 气中的天然气，并从而可以进一步提高容器3的温度，包括炉膛的温
度。 .
-提高天然气的供应，且进一步提高包括炉膛79的容器3的温度， 从而使包括炉膛79的容器3在炉膛耐火材料的内表面上的操作温度提 高至高达至少1300°C。
-维持天然气和HAB气的供应，并因而允许包括炉膛79的容器3 的浸透。当在容器3中制备熔融材料时，在这些条件下的浸泡有助于 使由熔融材料至容器耐火材料的热损失最小化。这些热损失是受关注 的，因为存在使熔融材料冷却并因此使熔融材料在容器3中凝固的风 险。
将煤、矿、渣和空气供应至容器，并产生充足的热，并将固体原 料熔融，并形成熔池的步骤(b)包括以下步骤
-用载气如N2将选定流速的各种渣、煤和铁矿通过单独的固体喷 枪5进行喷射。在熔池的形成期间，仅仅需要选定的喷枪而非所有的 喷枪将原料供应给容器3。
-通过HAB喷枪7喷射选定流速的HAB气体。
在选定的流速范围内，通过至少一个固体喷枪5喷射含氧气体， 如氧气或空气。该含氧气体可作为用于喷射固体的喷枪5的载气。或 者，也可通过不是用作喷射固体的喷枪5喷射含氧气体。该空气燃烧 由熔池逸出的CO和H2，并为熔池附近提供热源，这至少可以部分补 偿运送原料的载气N2的冷却效应。
-控制容器3中的条件，包括温度，并调整所需原料的流速，并然 后逐步产生热量并熔融原料，并增加正被形成的熔池的量以及提高熔 池的性能。-根据需要喷射熔剂以控制熔渣成分。
步骤(b)包括选择喷入到容器3中固体原料的流速，因此，在该步 骤的第一个成渣阶段中，最初在容器3中形成的熔渣为熔池的唯一成 分或至少是主要成分，然后改变喷入固体的流速包括提高铁矿石的量， 以及因此在该步骤的第二成铁阶段中，开始在熔池中形成熔融铁。
形成熔渣的第一个目的是确保在开始喷射矿石时随后熔池中金属
形成期间，渣中FeO的浓度低于15wt。/。重量比并在步骤(b)的第二阶段 形成熔融铁。这有利于减少由于高FeO浓度而造成对耐火材料的侵蚀。
在步骤(b)期间，为了保护炉膛耐火材料，该炉膛包括上述的耐火 材料的保护衬101，如氧化铝基耐火材料，以抵抗熔渣侵蚀。
步骤(b)包括在步骤(b)的成渣阶段控制容器3内的条件，这是通过 周期性地打开容器3上的渣口以控制容器3中的熔渣水平来控制的。
步骤(b)包括将成渣阶段转换为成铁阶段，并因此当熔池即熔渣达 到渣口 71位置时开始喷射铁矿石。
一旦确定铁矿石的供应，该启动方法包括周期性地打开排渣口 101 以及测试熔融铁的位置是否已经达到排渣口 101 (即在排渣口的开口之 上，流动材料基本上均为熔融铁)。这就意味着，熔池已经达到了适 宜在容器3中进行直接熔炼工艺的稳态操作的大小。
在熔融铁到达排渣口 101之前，可以监测从排渣口流出的渣的成 分，如FeO的水平，并可以根据需要相应地调整原料的混合。
上述步骤的顺序是Hismelt工艺冷启动的有效方法。
当熔融铁的位置达到排渣口时，从前炉膛67中除去塞子且在稳态 工艺条件下开始操作直接熔炼工艺。该工艺包括以下步骤(i)通过固 体喷枪喷射固态原料至熔池中，从而使固态原料穿过熔池，并且由熔 池反应生成的气体带动熔融材料向上进入容器3的上部空间，以及(ii)
通过HAB枪7向熔池喷射HAB气体，并在顶部空间燃烧可燃气体， 同时将热传递到熔融材料，并当熔融材料返回熔池中时将热转移给维 持熔池中的温度的熔池。
并不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述的本发明方 法的实施方式做很多修改。
作为实施例，具体实施方式
包括在直接熔炼工艺的启动期间通过 单独的固态喷枪5利用载气N2喷射固体材料即渣、煤和铁矿的同时， 本发明并不限于仅通过喷枪喷射固体。在直接熔炼工艺的启动期间， 本发明扩展到这样的实施方式，其中至少部分固体原料， 一般占容池 20%的固体料，可以通过其他选择送入容器3中，例如重力自动送料。
作为另一实施例，实施方式包括在启动期间将铁矿石送入容器3 中。本发明并不仅限于此。例如，除了铁矿石，也可将粒状铁喷入容 器中。这可以帮助提高在该容器中形成为稳态熔炼操作的足量熔融铁 的熔池的速率。
权利要求
1.一种冷启动基于熔池的直接熔炼工艺的方法，用于在直接熔炼容器中制备熔融铁，包括以下步骤(a)预热所述容器；以及其后(b)将含氧气体以及包含用于成渣的材料、含铁原料和含碳材料的固体材料供应到所述容器中，并产生热，并在所述容器内形成含熔融铁和熔渣的熔融材料的熔池，所述步骤包括在形成所述熔池的初期阶段供应原料，以促进熔融铁上熔渣的形成。
2. 如权利要求l所述的方法，其中步骤(b)包括选择所述含氧气体和所述固体原料送入所述容器中的速度，以形成所述熔融材料的熔池，使它包括下述一个或多个特征(a) 在所述熔池的熔融铁中，至少3wt。/。的碳，更优选至少3.5wt。/。 的碳；(b) 在所述熔池中至少为1400°C，且不超过165(TC，更优选不超 过1600。C的平均温度；(c) 所述熔池的熔渣中不超过15wt。/。的FeO。
3. 如任一前述权利要求所述的方法，其中步骤(b)包括同时将所述 固体原料供应到所述容器中。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其中步骤(b)包括在所述步骤的 不同阶段以不同比例供应所述固体原料到所述容器中。
5. 如权利要求4所述的方法，其中步骤(b)包括第一阶段，在所述 第一阶段中，通过向容器中供应相当大量的成渣材料和含碳材料，以 及向所述容器中不供应或供应相当少的含铁原料，使形成的熔渣成为 所述熔池中所述熔融材料的主要部分，即，至少50wt。/。。
6. 如权利要求5所述的方法，其中步骤(b)的所述第一阶段包括形 成熔渣，以使所述熔融材料至少充分地包含熔渣，即含至少80wt。/。的 熔渣。
7. 如权利要求5或6所述的方法，其中步骤(b)进一步包括第二阶 段，在所述第二阶段中，通过开始向所述容器中供应含铁原料或增加 对所述容器的含铁材料的供应量，在所述熔池的所述熔融材料中开始 形成熔融铁或提高在熔融材料中熔融铁的量。
8. 如权利要求7所述的方法，其中步骤(b)包含当在所述熔池中的 所述熔融材料中有足够的熔渣时，开始所述第二阶段，以便于当向所 述熔池中供应足量的含铁原料以及所述熔融铁的总量开始在所述熔融 材料中增加时，所述熔渣中FeO的浓度能维持低于所述熔融材料的 15wt%，优选低于10wt%，以及更优选低于8wt%。
9. 如任一前述权利要求所述的方法，其中步骤(b)包括通过延伸入 所述容器中的固体喷枪喷射原料来向所述容器供应固体原料。
10. 如任一前述权利要求所述的方法，其中步骤(b)包括通过延伸 入所述容器中的固体喷枪喷射原料来向熔池供应固体原料，所述固体 原料形成所述熔池的至少80wt%。
11. 如权利要求9或IO所述的方法，其中步骤(b)包括通过单独的 固体喷枪喷射每种类型的固体原料。
12. 如权利要求9或IO所述的方法，其中步骤(b)包括将两种或两 种以上的固体原料混合在一起，并且然后通过固体喷枪喷入所混合的 固体原料。
13. 如权利要求9-12的任一项所述的方法，其中步骤(b)包括通过固体喷枪运送固体原料，并从而利用载气将固体原料喷入所述容器 中。
14. 如权利要求13所述的方法，其中所述载气包括(a)非氧化性 气体，如氮气或氩气，以及(b)含氧气体。
15. 如任一前述权利要求所述的方法，其中步骤(b)包括通过至少 一个向所述容器内延伸的气体喷枪喷射所述含氧气体，来将所述含氧 气体喷入所述容器中。
16. 如任一前述权利要求所述的方法，其中所述成渣材料包括由 以前炉役产生的渣，如粉碎状渣或颗粒状渣，以用于在相同或不同容 器中由直接熔炼工艺中制备熔融铁。
17. 如权利要求16所述的方法，其中所述成渣材料还包括熔剂， 如石灰石。
18. 如任一前述权利要求所述的方法，其中所述含铁材料包括 100%的铁矿粉、矿石和铁的混合物、或经过部分还原的铁矿石，如DRI。
19. 如任一前述权利要求所述的方法，其中所述含氧气体包括空 气或富氧空气。
20. 如任一前述权利要求所述的方法，其中所述容器包括外部钢 壳和用于容纳所述熔池的耐火材料衬的炉膛。
21. 权利要求20所述的方法，其中所述炉膛包括所述壳内部的耐 火材料的安全衬、所述安全衬内部的耐火材料的工作衬、以及所述工 作衬内部的耐火材料的保护衬。
22. 如权利要求20或21所述的方法，其中所述容器为竖直容器， 并包括多个沿所述容器环形间隔且向内以及向下伸入所述容器(优选 穿过所述容器的侧壁)的固体喷枪，至少--支向下延伸入所述容器中(优选通过所述容器的顶部)的含氧喷枪，用于将废气排出所述容器 的废气管，将熔融金属排出所述容器的装置，以及将熔渣排出所述容 器的装置。
23. 如权利要求22所述的方法，其中，在所述方法包括通过固体 喷枪采用非氧化性载气如氮气喷射固体原料的情况下，所述方法还包 括通过所述固体喷枪中的一个或多个其它固体喷枪喷射含氧气体。
24. 如权利要求20-23的任一项所述的方法，其中步骤(a)包括预热 所述容器直至所述炉膛耐火材料的内面的温度至少为130(TC。
25. 如权利要求21-24的任一项所述的方法，其中步骤(a)包括预热 所述容器直至所述炉膛的工作衬的外部的温度至少为500°C。
26. 如任一前述权利要求所述的方法，其中步骤(a)包括在一系列 阶段中预热所述容器，在所述阶段中逐步提高所述容器中的温度。
27. 如权利要求26所述的方法，其中步骤(a)包括第一阶段，在所 述第一阶段中，最初在20(TC量级的温度下，并然后提高温度至约850 。C的温度下，喷射热空气或富氧气体至所述容器，并用所述热空气或 富氧气体的热量预热所述容器。
28. 如权利要求27所述的方法，其中步骤(a)包括第二阶段，在所 述第二阶段中，在被喷射的热空气或富氧气体的温度达到约85(TC的温 度后，向所述容器中供应可燃气体，如天然气，并利用在所述容器中 所述天然气的燃烧产生的热量连续地加热所述容器。
29. —种基于熔池的直接熔炼工艺，包括任一前述权利要求所述 的冷启动直接熔炼工艺用于在直接熔炼容器中制备熔融铁的方法、以 及其后在稳态条件下在所述容器中操作所述工艺、以及制备熔融金属。
全文摘要
本发明公开了一种用于在容器(3)中制备熔融铁的冷启动基于熔池的直接熔炼工艺的方法。该方法包括在向容器供应固体原料之前预热容器的步骤。该方法还包括后续步骤，在后续步骤中，向熔池中供应含氧气体和包括成渣材料、含铁原料以及含碳材料的固体原料，并产生热，并在容器中形成包括熔融铁和熔渣的熔融材料的熔池。该步骤包括在形成熔池的初期阶段加入原料以促进熔融铁上熔渣的形成。
文档编号C21B13/00GK101189349SQ200680016550
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年5月13日
发明者伊恩·威廉·法尔, 罗德尼·詹姆斯·德里 申请人:技术资源有限公司