r>[0073]该含氧气体可以包括空气、氧气、或富氧空气。
[0074]附图简要说明
[0075]参照【附图说明】了根据本发明在熔炼容器中启动基于熔浴的熔炼工艺的方法的一个实施例，其中:
[0076]图1是根据Hismelt工艺用于生产熔融金属的熔炼设备的熔炼容器的截面图，它展示了根据本发明在容器内启动一种熔炼工艺的方法的一个实施例过程中在将熔融金属供给到容器中之后容器内的熔融金属液位；
[0077]图2是在图1中所示的熔炼容器的截面图，它展示了根据本发明在容器内启动该熔炼工艺的成功的方法结束时熔炼容器中的熔融金属和熔渣的水平；以及
[0078]图3是根据HIsarna工艺用于恪炼含金属材料并产生恪融金属的HIsarna设备的一个实施例的图示。
[0079]实施例的详细说明
[0080]图1和2以非常概略的和简化的形式展示了根据HIsmelt工艺用于将含金属材料熔炼为熔融金属的熔炼容器。
[0081]如上所指出的，该HIsmelt工艺是一种基于熔浴的熔炼工艺的一个实例，该熔炼工艺用于在具有由熔浴中的气体析出产生的强浴/熔渣喷泉的熔炼容器中从含金属的进料生产熔融金属，其中气体析出至少部分地是含碳材料进入熔浴的脱挥发的结果。如上还指出的，该HIsmelt工艺以申请人的名义在相当多的专利和专利申请中进行了描述。举例而言，该HI smelt工艺是在国际申请PCT/AU96/00197 (W01996/032627)中以申请人的名义进行描述。以国际申请提出的在专利说明书中的披露内容通过交叉引用结合在此。该含金属材料可以是任何合适的材料。含铁材料如铁矿石是申请人特别感兴趣的一种类型的含金属材料。
[0082]图1和2展示了在容器内启动该HIsmelt工艺的方法中在不同步骤下的容器。
[0083]参照图1和2，该容器限定了一个熔炼腔室并具有带耐火材料衬里的炉缸1、水冷的固体喷枪2、用于含氧气体的水冷的顶部喷枪3、以及水冷的侧壁4。水冷的侧壁4典型地包括一个外部钢壳(未示出)和多个水冷的元件(未示出)，这些水冷的元件处于板的形式、在内侧具有金属水冷管部分并在板的朝向该容器的一侧具有凝固熔渣并且在该水冷管与该外壳之间具有凝固熔渣或可浇注的耐火材料(或组合)。上述国际申请提供了典型的水冷板的进一步细节。该容器还包括一个前炉5，该前炉限定了一个前炉腔室8和一个前炉连接6，该前炉连接包括一个使该熔炼腔室和该前炉腔室相互连接的通道。
[0084]熔渣区冷却器7位于炉缸耐火材料的顶部。熔渣区冷却器可以具有任何合适的构造。合适的熔渣区冷却器的一个实例是在国际申请PCT/AU2007/000688(W02007/134382)中以申请人的名义进行描述。以国际申请提出的在专利说明书中的披露内容通过交叉引用结合在此。
[0085]熔渣区冷却器7和在熔渣区冷却器7的正上方的侧壁4的水冷板被认为是在容器的“下部部分”中的水冷板。
[0086]在此实施例中，水冷板的最大允许热通量为500kW/m2。如上所指出的，在任何给定的情况下板的最大可允许热通量取决于一系列因素(如不同的熔炉构造和不同的含金属材料和其他进料)并且可以容易地确定。
[0087]根据本发明在容器中启动HIsmelt熔炼工艺的方法的一个实施例包括预热容器(包括前炉腔室8和前炉连接6)中的耐火材料的第一步骤。预热温度和时间随许多因素变化，这些因素包括但不限于容器中的耐火材料的类型和量。
[0088]当预热步骤完成时，然后将外部制备的热金属(如熔融铁)的填料经由前炉5倒入熔炼腔室中以这样的量使得金属液位是在前炉连接6的顶部上方至少约100mm。此步骤导致如图1中所示的熔炼腔室中的金属存量9。
[0089]然后启动在此实施例的情况下处于煤的形式的含碳材料和助熔剂经由喷枪2的注入。同时，启动处于热空气鼓风形式的含氧气体经由喷枪3的注入。这些进料的注入导致熔渣10在热金属填料上的形成。热金属和熔渣在容器中形成熔浴。随着煤、助熔剂以及热空气的注入继续，熔渣的量增加。金属飞溅开始于煤、助熔剂以及热空气的注入，并且在此刻，容器的下部部分中的板在发生金属飞溅的任何地方显示了高热通量-这不必是沿着圆周均匀的，并且此效果可以或多或少集中在注入喷枪的相对侧上的区域中。非均匀性也可能由飞溅图案是不对称的并且来自喷枪3的热燃烧火焰被优先导向低飞溅强度的区域而引起。
[0090]如上所指出的，在容器的下部部分中的高热通量因为在容器中的启动方法的程序的中断风险而是一个顾虑。
[0091]如上所指出的，申请人已经发现⑴在容器的下部部分中的板的热通量提供了熔浴温度的指示，特别是当在容器中存在少量的熔渣时，并且，(2)使用此信息可以通过操纵煤和/或热空气的注入速率来控制熔浴温度并避免超过临界通量水平和使启动方法中断，导致停机。在此实施例中，临界热通量水平是500kW/m2。在容器的下部部分中的水冷板中的热通量可以通过监测用于水冷板的入口和出口水温和流速并基于此数据进行热通量计算来确定。可以监测所有的水冷板。可替代地，可以监测选定的水冷板。这些选定的水冷板可以是在容器的已知高度易于飞溅(导致在这些部分中的高热通量)的部分中。可替代地，选定的水冷板可以是在容器的下部部分中的总热通量的代表并且该数据可以用作用于在容器的下部部分中的所有水冷板的热通量计算的基础。热通量监测可以是连续的或周期性的。
[0092]在煤、助熔剂以及热空气的注入期间，如果热通量计算表明热通量增加至不可接受的高量或朝向不可接受的高量增加，根据需要调整进料注入条件以减少在容器的下部部分中所产生的热。典型地，这包括降低煤和/或热空气的注入流速。
[0093]将用热空气注入煤和助熔剂的这段时间保持大约30-60分钟并且典型地，在此期间，热通量通常增加。
[0094]一旦在容器的下部部分中的热通量总体上高于200kW/m2，开始含金属材料，如铁矿石的注入。在此期间继续热通量监测。继续调节煤和热鼓风速率以保持最高热通量低于500kW/m2，同时缓慢增加矿石注入速率。
[0095]最初，启动方法的这一阶段是敏感的并且如果，例如，煤和/或含金属材料的进料速率经历任何类型的流动干扰，热通量可以出现“毛刺”。此种干扰是可能的，因为含金属材料进料(具体地)是在其标称设计速率的一个小的百分比下并且固体进料装置在此种条件下经常经历在保持平稳流动方面的困难。
[0096]在接下来的1-3小时内熔渣存量增加，并且，作为结果，该工艺慢慢变得对高热通量毛刺较不敏感。因为飞溅物的性质从主要地金属改变为金属和熔渣的混合物，并从金属和熔渣的混合物最终改变为主要地熔渣，在容器的下部部分中的板变得与在板的暴露表面上的凝固熔渣隔绝并且热通量下降。在这个阶段，热通量监测较不重要。一旦在容器中已经建立为约0.8-1.5m(取决于容器的大小)的(计算的)熔渣水平，下部板热通量有可能已经降至低于200kW/m2并且该工艺被认为已经安全地通过该启动方法。此条件在图2中示出，其展示了在适当的位置具有熔渣层10的容器。
[0097]如上所述，根据本发明启动基于熔浴的直接熔炼工艺的方法适用于HIsmelt和HIsarna工艺，以及其他基于熔浴的直接熔炼工艺。
[0098]参考图3，HIsarna工艺熔炼含金属进料并且产生熔融金属、熔渣、以及废气的工艺输出。该HIsarna工艺的以下说明是在熔炼处于铁矿石形式的含金属材料的背景下。本发明并不限于这种类型的含金属材料。
[0099]在图3中所示的HIsarna设备包括熔炼旋流器2和参照图1和2所述的类型的、具有直接位于熔炼旋流器2下方的熔炼腔室19的、基于熔浴的熔炼容器4，其中熔炼旋流器2和熔炼容器4的腔室之间直接连通。
[0100]参照图3，在熔炼过程的稳态操作过程中，经由矿石干燥器，并用气动输送气体la，将具有的最大尺寸为6_的基于磁铁矿的矿石(或其他铁矿石)和助熔剂如石灰石I进料到熔炼旋流器2中。石灰石表示大约0.8-10wt%的矿石和石灰石的混合流。氧气8经由鼓风口被注入该熔炼旋流器2中以将该矿石预热和部分熔化和部分还原。氧气8还燃烧已经从熔炼容器4向上流入熔炼旋流器2的可燃气体。部分熔化的且部分还原的矿石从熔炼旋流器2向下流入在熔炼容器4的熔炼腔室19中的金属和熔渣的熔浴25。熔炼部分熔化的且部分还原的矿石以在熔浴25中形成熔融铁。煤3经由一个分离的干燥机进料至该熔炼容器4的熔炼腔室19。煤3和输送气体2a经由喷枪35被注入熔炼腔室19中的金属和熔渣的熔浴25中。煤提供了还原剂的来源和能量的来源。图3展示了如包括两层的熔浴25，其中层25a是恪融金属层且层25b是