直接冶炼工厂及制程

摘要

本发明系有关用于由含金属进料例如矿砂、部分还原矿砂，及含金属废料流制造熔融金属之直接冶炼工厂及直接冶炼方法，该直接冶炼方法包含下列步骤：(a)于前处理单元中前处理含金属进料，及制造具有温度至少为200℃之经前处理之进料；(b)于热进料储存手段在加压下储存该具有温度至少为200℃之经前处理之含金属进料；(c)于热进料转移管线中转移该于加压下具有温度至少200℃之经前处理之含金属进料至一直接冶炼容器之固体输送手段；以及(d)输送该经前处理之含金属进料至该直接冶炼容器，以及于该容器冶炼该含金属进料成为熔融金属。

主权项

一种直接冶炼工厂，其系用于由含金属进料例如铁矿碎屑以制造熔融金属例如熔融铁，包括：(a)一前处理单元(3)，其系用于前处理含金属进料，以及制造具有温度至少200℃之经前处理之进料；(b)一直接冶炼容器(5)，其系用于冶炼经前处理之含金属进料成为熔融金属，该容器(5)系适合含有金属与熔渣之熔融浴，该容器(5)包括一固体输送手段(27)，其系用于接收高于大气压之压力且至少200℃温度下之经前处理之含金属进料，及随后供应该进料至该容器(5)；(c)一热进料转移装置(7)，其系用于将该经前处理之含金属进料由该前处理单元(3)转移至该直接冶炼容器(5)之固体输送手段(27)，该转移装置(7)包含：(i)一热进料储存手段(61)，其系用于储存于至少200℃及高于大气压之压力下经前处理之含金属进料；(ii)一热进料转移管线(11)，其系用于在至少200℃加压下将该经前处理之含金属进料转移至该直接冶炼容器(5)之固体输送手段(27)；(iii)一去除堵塞手段，其系用于去除该热进料转移管线(11)之阻塞，而无需人工介入该管线(11)，或关闭该直接冶炼容器(5)之操作，该去除热进料转移管线堵塞之手段包括复数个用于沿该管线(11)纵向方向一系列位置之选择性加压该热进料转移管线(11)之手段，因此该管线(11)可于管线(11)之堵塞位置上游及/或下游选择性加压与解除加压；以及较佳进一步包括复数个排放管线(53)，其系用于沿该管线(11)纵向之一系列位置，由该热进料转移管线(11)之堵塞处排放已松脱的材料；及(iv)一加压手段，其系于高于大气压之压力下供给气体至该热进料储存手段(61)，用以加压该储存手段(61)，以及供给气体至该热进料转移管线(11)，以加压该转移管线(11)，并作为一载气，以沿着该转移管线(11)转运经前处理之含金属进料至该固体输送手段(27)，其中，该热进料转移装置(7)包括一将该经前处理之含金属进料送返该前处理单元(3)用之手段，其适合于当直接冶炼容器(5)系待命操作，且无需经前处理之含金属进料时操作。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该前处理单元(3)系选自一包括预热器、预还原器及焙烧器之群。如申请专利范围第1或2项之直接冶炼工厂，其中，该工厂进一步包含一热进料转移手段，较佳包含一盘式输送器(71)，用于将经前处理之含金属进料由该前处理单元转移至该热进料转移装置(7)。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该固体输送手段(27)为一种固体注入手段，较佳为矛(27)，其系用于将该经前处理之含金属进料于加压下注入该直接冶炼容器(5)。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该热进料转移装置(7)包括一控制手段(39)用于控制由该热进料储存手段(61)流入该热进料转移管线(11)之经前处理之含金属进料流。如申请专利范围第5项之直接冶炼工厂，其中，该经前处理之含金属进料流控制手段为一种螺杆输送器(39)，其具有一经前处理之含金属进料入口、一进气口，及一经前处理之含金属进料出口连结至该热进料转移管线(11)。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该热进料储存手段(61)包括(a)一上闭锁料斗(23)，其具有一经前处理之含金属进料入口、一加压该闭锁料斗用之进气口，及一经前处理之含金属进料出口；(b)一下闭锁料斗(25)，其具有一经前处理之含金属进料入口、一加压该闭锁料斗用之进气口，及一经前处理之含金属进料出口；以及(c)一管线(31b)互连该上闭锁料斗出口与该下闭锁料斗入口。如申请专利范围第7项之直接冶炼工厂，其中，该热进料转移装置(7)也包括一控制手段，其系控制沿该热进料转移管线(11)，由该热进料储存手段(61)流至该固体输送手段(27)之经前处理之含金属进料流。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，将该热之经前处理之含金属进料送返该前处理单元(3)之手段包括(a)一返回转移管线(17)，其系互连该热进料转移管线(11)与该前处理单元(3)；及(b)于管线之阀门(A)，其可选择性操作来允许沿该热进料转移管线(11)流动之经前处理之含金属进料，经由该返回转移管线(17)而被送返该前处理单元(3)。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该返回转移管线(17)为该排放管线(53)。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该去除热进料转移管线(11)堵塞之手段包括复数个检测器，其系用于检测该热进料转移管线之堵塞所在位置。如申请专利范围第1项之直接冶炼工厂，其中，该直接冶炼容器(5)为一固定式冶炼容器，用以盛装金属与熔渣之熔融浴，以及一该浴上方之气体空间，以及该固体输送手段包括2对或2对以上之固体注入矛(27)排列环绕且伸入容器(5)内，各对矛之二矛(27)系于直径方向彼此相对，其中至少一对矛(27)系设置供注入该经前处理之含金属进料，以及其他对矛中之至少一对矛(27)系设置供注入固体含碳材料，且各对矛(27)环绕容器(5)设置，因而相邻之矛为设置供注入不同材料之矛。一种直接冶炼方法，其系用于由含金属进料例如铁矿碎屑制造熔融金属，包括下列步骤：(a)于前处理单元(3)中前处理含金属进料，及制造具有温度至少为200℃之经前处理之进料；(b)于热进料储存手段(61)在加压下储存该具有温度至少为200℃之经前处理之含金属进料；(c)于热进料转移管线(11)中转移该于加压下具有温度至少200℃之经前处理之含金属进料至一直接冶炼容器(5)之固体输送手段(27)；(d)输送该经前处理之含金属进料至该直接冶炼容器(5)，以及于该容器(5)冶炼该含金属进料成为熔融金属；(e)当该直接冶炼容器(5)系待命操作，且无需经前处理之含金属进料时，将该经前处理之金属进料送返该前处理单元(3)，其中，该方法包括回应于热进料转移管线(11)出现堵塞，经由将管线之堵塞上游及/或下游之热进料转移管线(11)选择性解除加压以解除该热进料转移管线(11)之堵塞，而无需人工介入或关闭直接冶炼容器(5)之操作。如申请专利范围第13项之方法，其中，该含金属进料为一种含铁进料，其较佳系呈铁矿碎屑形式，以及该熔融浴含有熔融铁。如申请专利范围第13或14项之方法，其中，至少30%含金属进料具有粒子尺寸小于0.5毫米，而材料d_50直径介于0.8毫米至1.0毫米间。如申请专利范围第13项之方法，其中，该步骤(a)包括前处理进料，系经由将进料预热至温度至少为400℃，更佳为至少600℃，又更佳为至少660℃，及最佳为670℃至690℃。如申请专利范围第13项之方法，其中，该步骤(b)包括经由供给加压气体至该热进料储存手段(61)，于加压下储存该经前处理之含金属进料于该热进料储存手段(61)，其中该加压气体较佳为至少实质包含惰性气体。如申请专利范围第17项之方法，其中，该热进料储存手段(61)之压力至少为3巴绝对压力，且更佳至少为4巴绝对压力。如申请专利范围第13项之方法，其中，该步骤(c)包括经由供给载气，较佳供给至少实质包含惰性气体之气体给该热进料转移管线(11)，以沿该管线(11)输送经前处理之含金属进料，俾于加压下转移经前处理之含金属进料至该热进料转移管线(11)，较佳该压力至少为3巴绝对压力，及更佳至少为4巴绝对压力。如申请专利范围第13项之方法，其中，于该转移管线(11)中输送该经前处理之含金属进料之载气的输送速度至少为19米/秒。如申请专利范围第13项之方法，其中，该步骤(c)包括控制该经前处理之含金属进料沿该热进料转移管线(11)之流动于可维持在该转移管线(11)中该热含金属进料系悬浮于该载气的速度，及/或步骤(c)包括控制该载气沿该热进料转移管线(11)之流动，俾控制该经前处理之含金属进料沿该热进料转移管线(11)之流动。如申请专利范围第13项之方法，其中，该步骤(d)包括于温度高于200℃，更佳高于400℃，及又更佳高于600℃下，输送该经前处理之含金属进料至该直接冶炼容器(5)。如申请专利范围第13项之方法，其中，该固体输送手段(27)为固体注入矛(27)，以及步骤(d)包括经由以载气速度于70-120米/秒，更佳为112米/秒之范围，经由该固体注入矛(27)注入该经前处理之含金属进料，而输送该经前处理之含金属进料至该直接冶炼容器(5)。如申请专利范围第13项之方法，其中，该方法包括经由选择性加压热进料转移管线(11)之该管线堵塞上游或下游，以及随后于该管线加压侧之另一侧将管线(11)解除加压而去除热进料转移管线之堵塞。如申请专利范围第24项之方法，其中，该方法包括于堵塞相对两侧重复加压及解除加压管线(11)之顺序。