本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種冶金電爐及用于該冶金電爐的熔煉方法。
背景技術(shù)：
：氧在冶金工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用而且非常成功，其中氧成功的用在煉鋼轉(zhuǎn)爐中，又成功的應(yīng)用在電弧爐中廢鋼的熔煉，并與噴煤配合產(chǎn)生泡沫渣，提高效率，這些都是非常成熟而廣泛應(yīng)用的工藝技術(shù)。自1970年代以后又成功的應(yīng)用在有色金屬冶煉工藝(nonferrousmetallurgy)上。其中著名的有兩類(lèi)：一是Ausmelt為Outotec發(fā)展成熟地用在鉛、鋅、鎳、銅、錫等礦物的冶煉，二是澳大利亞的MIM和CSIRO合作發(fā)展的ISASMELT也成功地應(yīng)用在有色金屬的冶煉。近十多年來(lái)力拓(RIOTINTO)也成功發(fā)展了應(yīng)用在煉鐵工藝上的HISMELT技術(shù)，也已經(jīng)商業(yè)化，但目前尚未廣泛應(yīng)用。最近有俄羅斯公司TechnologiyaMetallov在其網(wǎng)站上發(fā)表其ProjectMagma。說(shuō)明其吹氧噴煤的技術(shù)，不但可以應(yīng)用在有色金屬，也可用在黑色金屬(FerrousMetallurgy)上。在現(xiàn)行冶金電爐中(例如鈦渣電爐)，從未能將化學(xué)能經(jīng)吹氧噴煤的技術(shù)應(yīng)用上以減低電能的消耗，提高冶煉的效率。本發(fā)明旨在推廣此種吹氧噴煤的技術(shù)到此類(lèi)電爐中。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為此，本發(fā)明的一個(gè)方面的目的在于提供一種冶金電爐。本發(fā)明的另一個(gè)方面的目的在于提供一種用于上述冶金電爐的熔煉方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面的實(shí)施例提供了一種連續(xù)操作的冶金電爐，包括：爐體，所述爐體具有爐腔；氧槍?zhuān)挥谒鰻t腔的側(cè)壁上，用于向熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的熔渣內(nèi)吹氧，且所述氧槍的出口高于所述熔渣；和煤槍?zhuān)挥谒鰻t腔的側(cè)壁上，用于向所述熔渣內(nèi)噴煤，且所述煤槍的出口高于所述熔渣。本發(fā)明上述實(shí)施例提供的冶金電爐，尤其是明弧操作的冶金電爐中，氧槍的出口和煤槍的出口均高于熔渣的上表面，O2由氧槍自上而下吹入熔渣中，將熔渣中低價(jià)的還原態(tài)物質(zhì)氧化為高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)，氧化過(guò)程中釋放大量的化學(xué)能，熔渣溫度升高，所釋放的化學(xué)能能夠有效的將進(jìn)料熔融，同時(shí)，將煤粉通過(guò)煤槍也自上而下噴入熔渣中，煤粉中的碳將上述高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)還原為低價(jià)的還原態(tài)，在高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)被碳還原時(shí)，有CO放出，同時(shí)該還原反應(yīng)需要吸熱，于是還原態(tài)物質(zhì)被氧化所釋放的能量也供給還原反應(yīng)；在熔渣內(nèi)，因?yàn)镺2的存在，O2也可能與CO、C發(fā)生燃燒反應(yīng)，該燃燒反應(yīng)的燃燒熱能夠使熔渣溫度升高，為進(jìn)料的熔融提供熱量，而且還可以為還原反應(yīng)提供能量，從而氧化反應(yīng)中釋放的化學(xué)能，及燃燒反應(yīng)中釋放的能量均能用于進(jìn)料的熔融，使得熔煉過(guò)程中除電能外，化學(xué)能也能為熔煉過(guò)程提供大量的能量，增加熔煉的總功率，增加產(chǎn)能和效率，特別是對(duì)熔煉高熔點(diǎn)的熔渣特別有效，從而減少了對(duì)電能的消耗。本方案中，氧槍和煤槍均設(shè)置在熔渣上方，O2和煤粉自上而下吹入熔渣中，遠(yuǎn)離爐襯，減少了對(duì)爐襯的損傷，避免爐襯使用壽命降低。由于O2自上而下并向爐腔側(cè)壁上遠(yuǎn)離氧槍的安裝位置的方向傾斜，即O2的噴吹的方向朝向爐腔側(cè)壁上氧槍的安裝位置的對(duì)面，煤粉也是自上而下并向爐腔側(cè)壁上遠(yuǎn)離煤槍的安裝位置的方向傾斜，即煤粉的噴吹的方向朝向爐腔側(cè)壁上煤槍的安裝位置的對(duì)面，引起熔渣向爐腔側(cè)壁上氧槍和煤槍的安裝位置的對(duì)面流去，但離對(duì)面爐襯很遠(yuǎn)，造成的影響低，能夠保護(hù)爐襯的完整性。具體的，以熔渣中的還原態(tài)物質(zhì)為Me2O3為例，吹氧噴煤過(guò)程中熔渣內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Me2O3+0.5O2＝2MeO2(1)2MeO2+C＝Me2O3+CO(2)CO+0.5O2＝CO2(3)O2+C＝CO2(4)吹入O2后，發(fā)生反應(yīng)(1)，O2將Me2O3氧化為MeO2，該氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)中放出大量的化學(xué)能，用于進(jìn)料的熔融；噴入煤粉后，發(fā)生反應(yīng)(2)，碳將MeO2還原為Me2O3，同時(shí)釋放出CO，反應(yīng)(2)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)(1)中釋放的化學(xué)能除用于進(jìn)料熔融外，還為反應(yīng)(2)提供能量；熔渣中的O2也可能與CO和C發(fā)生燃燒反應(yīng)(3)和(4)，燃燒熱的一部分釋放到熔渣中，用于進(jìn)料熔融和供給反應(yīng)(2)，因?yàn)榉磻?yīng)(1)、反應(yīng)(3)和反應(yīng)(4)均為放熱反應(yīng)，反應(yīng)中釋放的化學(xué)能加在電能之上，增加了熔煉總功率，降低了對(duì)電能的消耗。同時(shí)反應(yīng)(2)中有大量的CO放出，形成氣泡，將熔渣鼓起成為泡沫渣，泡沫渣的形成有利于O2的吹入。本發(fā)明的電爐是固定不動(dòng)，連續(xù)加料不停止，鐵水達(dá)到一定液位，打開(kāi)金屬液出口放出金屬液，這時(shí)照常加料，照常噴吹氧和煤。金屬液流出一定流量后，用堵口機(jī)把金屬液出口堵住，一段時(shí)間后，渣位太高時(shí)，打開(kāi)渣口出渣，照常加料，照常噴吹氧和煤。另外，本發(fā)明上述實(shí)施例提供的冶金電爐還具有如下附加技術(shù)特征：上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述連續(xù)操作的冶金電爐包括多個(gè)所述氧槍?zhuān)厮鰻t腔的側(cè)壁均勻分布；和多個(gè)所述煤槍?zhuān)厮鰻t腔的側(cè)壁均勻分布；其中，所述氧槍位于所述煤槍的下方，或者，所述氧槍與所述煤槍位于所述爐腔的側(cè)壁的同一高度上。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，氧槍位于煤槍的下方，優(yōu)選地，氧槍的數(shù)量和煤槍的數(shù)量相等，煤槍位于氧槍的正上方，兩者上下布置。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，氧槍與煤槍位于爐腔1的側(cè)壁11的同一高度上，呈左右布置。優(yōu)選地，多個(gè)氧槍沿爐腔的側(cè)壁周向均勻分布，并位于爐腔側(cè)壁的同一高度上；多個(gè)煤槍沿爐腔的側(cè)壁周向均勻分布，并位于爐腔側(cè)壁的同一高度上。優(yōu)選地，一個(gè)煤槍和一個(gè)氧槍可以擺在同一個(gè)冷卻套中，氧槍和煤槍在熔池的射入點(diǎn)之間的距離不小于300毫米。上述實(shí)施例中，氧槍和煤槍位于熔池上方，O2和煤粉從上到下吹入爐腔1，O2流速為超音速射穿泡沫渣，煤也能被射入熔池中，在爐腔的側(cè)壁上均勻分布多個(gè)氧槍?zhuān)軌蛱岣逴2吹入熔渣中的均勻性，從而提高還原態(tài)物質(zhì)被氧化的過(guò)程中所釋放的化學(xué)能在熔渣中分布的均勻性，提高爐腔中各處進(jìn)料熔融的均勻性；在爐腔的側(cè)壁上均勻分布多個(gè)煤槍?zhuān)岣吒邇r(jià)氧化態(tài)物質(zhì)被還原為低價(jià)還原態(tài)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。優(yōu)選地，氧槍和煤槍安裝在爐腔的側(cè)壁上，穿過(guò)耐火材料，進(jìn)入爐腔。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述連續(xù)操作的冶金電爐還包括噴管，所述噴管位于所述爐腔的側(cè)壁上，用于向爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔?，所述噴管的出口高于所述熔渣。上述?shí)施例中，部分電能和化學(xué)能用于反應(yīng)(2)，反應(yīng)(2)產(chǎn)生的CO進(jìn)入爐膛凈空，且CO攜帶大量能量，且反應(yīng)(3)和(4)釋放的燃燒熱的一部分用于熔融進(jìn)料和反應(yīng)(2)，一部分將氣體(CO、CO2、O2)升溫并進(jìn)入爐膛凈空，作為碳?xì)浠衔锪呀鈿饣臒嵩矗擅簹?，從而使得本發(fā)明在提高熔煉的總功率的同時(shí)，生成了煤氣，避免了煙氣中所含的能量的浪費(fèi)。爐膛凈空又名自由凈空，是指熔池上方、爐蓋下方的空間。具體來(lái)說(shuō)，碳?xì)浠衔镌跔t膛凈空中發(fā)生的反應(yīng)有：CnHm＝nC+m/2H2(5)2CnHm+CO2＝2(n+1)CO+mH2(6)CnHm+nH2O＝nCO+(n+m/2)H2(7)C+CO2＝2CO(8)C+H2O＝H2+CO(9)由于爐膛凈空的空間有限，反應(yīng)(5)、(6)、(7)、(8)、(9)可能達(dá)不到化學(xué)平衡，最后的溫度和氣體組成取決于系統(tǒng)的動(dòng)力平衡。優(yōu)選地，爐腔的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)均勻分布的噴管。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述碳?xì)浠衔锵蛩鰻t膛凈空中的噴吹方向與所述爐腔的側(cè)壁相切。優(yōu)選地，碳?xì)浠衔镒陨隙聡姶?。本發(fā)明第二個(gè)方面的實(shí)施例提供一種熔煉方法，用于上述任一實(shí)施例所述的冶金電爐，其中，熔渣中包括能夠被O2氧化的還原態(tài)物質(zhì)，所述熔煉方法包括：通過(guò)氧槍向所述熔渣內(nèi)吹氧，以將所述還原態(tài)物質(zhì)氧化為氧化態(tài)物質(zhì)；通過(guò)煤槍向所述熔渣內(nèi)噴煤，以還原被氧化的所述氧化態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明上述實(shí)施例提供的熔煉方法，O2自上而下吹入熔渣中，將熔渣中低價(jià)的還原態(tài)物質(zhì)氧化為高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)，氧化過(guò)程中釋放大量的化學(xué)能，能夠有效的將進(jìn)料熔融，同時(shí)，將煤粉也自上而下噴入熔渣中，將上述高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)還原為低價(jià)的還原態(tài)，同時(shí)釋放CO，該還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，于是還原態(tài)物質(zhì)被氧化所釋放的能量也供給還原反應(yīng)；在熔渣內(nèi)，因?yàn)镺2的存在，O2也可能與CO、C發(fā)生燃燒反應(yīng)，該燃燒反應(yīng)的燃燒熱能夠使熔渣溫度升高，為進(jìn)料的熔融提供熱量，還能夠供給還原反應(yīng)所需的能量，從而氧化反應(yīng)中釋放的化學(xué)能及燃燒反應(yīng)中釋放的能量均能用于進(jìn)料的熔融，使得熔煉過(guò)程中除電能外，化學(xué)能也能為熔煉過(guò)程提供大量的能量，增加熔煉的總功率，增加產(chǎn)能和效率，特別是對(duì)熔煉高熔點(diǎn)的熔渣特別有效，并且減少了對(duì)電能的消耗。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，氧吹入所述熔渣的深度不超過(guò)所述熔渣厚度的二分之一。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，氧吹入所述熔渣的深度位于所述熔渣厚度的三分之一至所述熔渣厚度的二分之一的范圍內(nèi)。上述實(shí)施例中，對(duì)于不同的熔渣系統(tǒng)，O2吹入熔渣中的深度占熔渣總厚度的比例是不同的，如果熔渣系統(tǒng)需要控制在極低的氧位勢(shì)下，以還原需要回收的金屬氧化物，則氧吹入熔渣縱深的三分之一至熔渣縱深的二分之一的范圍內(nèi)，煤粉可以噴入更深位置以確保低氧位勢(shì)。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述煤為無(wú)煙煤或褐煤。電弧爐煉鋼中只能使用無(wú)煙煤或焦炭末，不能使用褐煤，但本申請(qǐng)中可以使用無(wú)煙煤，也可以使用褐煤，當(dāng)然本申請(qǐng)中還可以使用焦炭末。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在通過(guò)所述煤槍向所述熔渣內(nèi)噴煤后，還包括：通過(guò)噴管向所述爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔?。上述?shí)施例中，碳?xì)浠衔镒陨隙麓等霠t膛凈空中，氧化反應(yīng)放出的CO所攜帶的能量、CO與O2發(fā)生的燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能、C與O2發(fā)生的燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能，能夠作為碳?xì)浠衔锪呀鈿饣臒嵩?，從而在爐膛凈空中產(chǎn)生煤氣。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述碳?xì)浠衔锇ㄌ烊粴饣蜉p油。當(dāng)然，在爐膛凈空中噴入甲烷氣體、固體褐煤等均能夠轉(zhuǎn)化成煤氣，在熔池中產(chǎn)生的氣體(CO、CO2、H2、H2O)的溫度極高(溫度大于1700℃)，含大量熱能進(jìn)入爐膛凈空，將上述碳?xì)浠飮娙霠t膛凈空中，與CO2、H2O發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)，裂解成為煤氣。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在通過(guò)噴管向所述爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔锏耐瑫r(shí)，還包括：通過(guò)所述噴管向所述爐膛凈空內(nèi)噴吹液態(tài)水和/或氣態(tài)水。上述實(shí)施例中，若要增加煤氣中氫氣的含量，在噴吹碳?xì)浠衔锏耐瑫r(shí)，還可以噴入少量水。當(dāng)然，也可以在爐腔的側(cè)壁上設(shè)置額外的噴管，用于噴吹水。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述部分中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所述的冶金電爐結(jié)構(gòu)示意圖，其中A處箭頭表示氧氣向熔渣內(nèi)的吹入方向，B處箭頭表示煤粉向熔渣內(nèi)的噴入方向；圖2是圖1所示冶金電爐的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中C處箭頭表示氧氣和煤粉向熔渣內(nèi)的噴入方向；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例所述的冶金電爐局部的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中D處箭頭表示碳?xì)浠衔锎等霠t膛凈空的方向。其中，圖1至圖3中附圖標(biāo)記與部件名稱(chēng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：1爐腔，11側(cè)壁，2電極，3熔渣，4金屬液。具體實(shí)施方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的冶金電爐及用于該冶金電爐的熔煉方法。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例提供的一種冶金電爐，包括爐體、氧槍和煤槍。其中，爐體具有爐腔1；氧槍位于爐腔1的側(cè)壁11上，用于向熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的熔渣3內(nèi)吹氧，且氧槍的出口高于熔渣3；煤槍位于爐腔1的側(cè)壁11上，用于向熔渣3內(nèi)噴煤，且煤槍的出口高于熔渣3。本發(fā)明上述實(shí)施例提供的冶金電爐，尤其是連續(xù)操作的冶金電爐，特別是明弧操作的冶金電爐中，氧槍的出口和煤槍的出口均高于熔渣3的上表面，O2由氧槍自上而下(沿圖1中箭頭A的方向、圖2中箭頭C的方向)吹入熔渣3中，將熔渣3中低價(jià)的還原態(tài)物質(zhì)氧化為高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)，氧化過(guò)程中釋放大量的化學(xué)能，熔渣3溫度升高，所釋放的化學(xué)能能夠有效的將進(jìn)料熔融，將煤粉通過(guò)煤槍也自上而下(沿圖1中箭頭B的方向、圖2中箭頭C的方向)噴入熔渣3中，煤粉中的碳將上述高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)還原為低價(jià)的還原態(tài)，在高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)被碳還原時(shí)，有CO放出，同時(shí)該還原反應(yīng)需要吸熱，于是還原態(tài)物質(zhì)被氧化所釋放的能量也供給該還原反應(yīng)；在熔渣3內(nèi)，因?yàn)镺2的存在，O2也可能與CO、C發(fā)生燃燒反應(yīng)，該燃燒反應(yīng)的燃燒熱能夠使熔渣3溫度升高，為進(jìn)料的熔融提供熱量，而且還可以為還原反應(yīng)提供能量，從而氧化反應(yīng)中釋放的化學(xué)能，及燃燒反應(yīng)中釋放的能量均能用于進(jìn)料的熔融，使得熔煉過(guò)程中除電能外，化學(xué)能也能為熔煉過(guò)程提供大量的能量，增加熔煉的總功率，增加產(chǎn)能和效率，特別是對(duì)熔煉高熔點(diǎn)的熔渣3特別有效，從而減少了對(duì)電能的消耗。本方案中，氧槍和煤槍均設(shè)置在熔渣3上方，O2和煤粉自上而下吹入熔渣3中，遠(yuǎn)離爐襯，減少了對(duì)爐襯的損傷，避免爐襯使用壽命降低。如圖1中箭頭A所示，由于O2自上而下并向爐腔1側(cè)壁11上遠(yuǎn)離氧槍的安裝位置的方向傾斜，即O2的噴吹的方向朝向爐腔1側(cè)壁11上氧槍的安裝位置的對(duì)面，如圖1中箭頭B所示，煤粉也是自上而下并向爐腔1側(cè)壁11上遠(yuǎn)離煤槍的安裝位置的方向傾斜，即煤粉的噴吹的方向朝向爐腔1側(cè)壁11上煤槍的安裝位置的對(duì)面，引起熔渣向爐腔1側(cè)壁11上氧槍和煤槍的安裝位置的對(duì)面流去，但離對(duì)面爐襯很遠(yuǎn)，造成的影響低，能夠保護(hù)爐襯的完整性。具體的，以熔渣3中的還原態(tài)物質(zhì)為Me2O3為例，吹氧噴煤過(guò)程中熔渣3內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：Me2O3+0.5O2＝2MeO2(1)2MeO2+C＝Me2O3+CO(2)CO+0.5O2＝CO2(3)O2+C＝CO2(4)吹入O2后，發(fā)生反應(yīng)(1)，O2將Me2O3氧化為MeO2，該氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)中放出大量的化學(xué)能，用于進(jìn)料的熔融；噴入煤粉后，發(fā)生反應(yīng)(2)，碳將MeO2還原為Me2O3，同時(shí)釋放出CO，反應(yīng)(2)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)(1)中釋放的化學(xué)能除用于進(jìn)料熔融外，還為反應(yīng)(2)提供能量；熔渣3中的O2也可能與CO和C發(fā)生燃燒反應(yīng)(3)和(4)，燃燒熱的一部分釋放到熔渣3中，用于進(jìn)料熔融和供給反應(yīng)(2)，因?yàn)榉磻?yīng)(1)、反應(yīng)(3)和反應(yīng)(4)均為放熱反應(yīng)，反應(yīng)中釋放的化學(xué)能，增加了熔煉總功率，降低了對(duì)電能的消耗。同時(shí)反應(yīng)(2)中有大量的CO放出，形成氣泡，將熔渣3鼓起成為泡沫渣，泡沫渣的形成有利于O2的吹入。電極2在爐腔中的分布如圖1和圖2所示，優(yōu)選地，3個(gè)電極呈品字形分布。本發(fā)明的電爐是固定不動(dòng)，連續(xù)加料不停止，鐵水達(dá)到一定液位，打開(kāi)金屬液出口放出金屬液4，這時(shí)照常加料，照常噴吹氧和煤。金屬液4流出一定流量后，用堵口機(jī)把金屬液出口堵住，一段時(shí)間后，渣位太高時(shí)，打開(kāi)渣口出渣，照常加料，照常噴吹氧和煤。優(yōu)選地，如圖1和圖3所示，連續(xù)操作的冶金電爐包括多個(gè)氧槍和多個(gè)煤槍?zhuān)鄠€(gè)氧槍?zhuān)貭t腔1的側(cè)壁11均勻分布；和多個(gè)煤槍?zhuān)貭t腔1的側(cè)壁11均勻分布。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，氧槍位于煤槍的下方，優(yōu)選地，氧槍的數(shù)量和煤槍的數(shù)量相等，煤槍位于氧槍的正上方，兩者上下布置。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，氧槍與煤槍位于爐腔1的側(cè)壁11的同一高度上，呈左右布置。優(yōu)選地，如圖2所示，多個(gè)氧槍沿爐腔1的側(cè)壁11的同一高度周向均勻分布，多個(gè)煤槍也沿爐腔1的側(cè)壁11的同一高度周向均勻分布。優(yōu)選地，一個(gè)煤槍和一個(gè)氧槍可以擺在同一個(gè)冷卻套中，氧槍和煤槍在熔池的射入點(diǎn)之間的距離不小于300毫米。上述實(shí)施例中，氧槍和煤槍位于熔池上方，O2和煤粉從上到下吹入爐腔1，O2流速為超音速射穿泡沫渣，煤也能被射入熔池中。在爐腔1的側(cè)壁11上均勻分布多個(gè)氧槍?zhuān)軌蛱岣逴2吹入熔渣3中的均勻性，從而提高還原態(tài)物質(zhì)被氧化的過(guò)程中所釋放的化學(xué)能在熔渣3中分布的均勻性，提高爐腔1中各處進(jìn)料熔融的均勻性；在爐腔1的側(cè)壁11上均勻分布多個(gè)煤槍?zhuān)岣呙悍蹏娙肴墼?中的均勻性，提高高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)被還原為低價(jià)還原態(tài)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。優(yōu)選地，氧槍和煤槍安裝在爐腔1的側(cè)壁11上，穿過(guò)耐火材料，進(jìn)入爐腔1。優(yōu)選地，如圖3所示，連續(xù)操作的冶金電爐還包括噴管，噴管位于爐腔1的側(cè)壁11上，用于向爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔?，噴管的出口高于熔?。上述實(shí)施例中，部分電能和化學(xué)能用于反應(yīng)(2)，反應(yīng)(2)產(chǎn)生的CO進(jìn)入爐膛凈空，且CO攜帶大量能量，且反應(yīng)(3)和(4)釋放的燃燒熱的一部分用于熔融進(jìn)料和反應(yīng)(2)，一部分將氣體(CO、CO2、O2)升溫并進(jìn)入爐膛凈空，作為碳?xì)浠衔锪呀鈿饣臒嵩?，生成煤氣，從而使得本發(fā)明在提高熔煉的總功率的同時(shí)，生成了煤氣，避免了煙氣中所含的能量的浪費(fèi)。爐膛凈空又名自由凈空(freeboard)，是指熔池上方、爐蓋下方的空間。具體來(lái)說(shuō)，碳?xì)浠衔镌跔t膛凈空中發(fā)生的反應(yīng)有：CnHm＝nC+m/2H2(5)2CnHm+CO2＝2(n+1)CO+mH2(6)CnHm+nH2O＝nCO+(n+m/2)H2(7)C+CO2＝2CO(8)C+H2O＝H2+CO(9)由于爐膛凈空的空間有限，反應(yīng)(5)、(6)、(7)、(8)、(9)可能達(dá)不到化學(xué)平衡，最后的溫度和氣體組成取決于系統(tǒng)的動(dòng)力平衡。優(yōu)選地，如圖3所示，碳?xì)浠衔锵驙t膛凈空中的噴吹方向與爐腔1的側(cè)壁11相切。優(yōu)選地，碳?xì)浠衔镒陨隙聡姶?沿圖3中箭頭D的方向)。噴吹方向與爐腔1側(cè)壁11相切的目的在產(chǎn)生氣體的循環(huán)，增加氣體停留在爐腔1內(nèi)的時(shí)間，以產(chǎn)生較多的反應(yīng)。但如噴管占位置太大，影響設(shè)計(jì)，噴管與爐腔1側(cè)壁11垂直亦可，即碳?xì)浠衔锵驙t膛凈空中的噴吹方向與爐腔1側(cè)壁11垂直。優(yōu)選地，爐腔1的側(cè)壁11上設(shè)有多個(gè)均勻分布的噴管。本發(fā)明第二個(gè)方面的實(shí)施例提供一種熔煉方法，用于上述任一實(shí)施例所述的冶金電爐，其中，熔渣3中包括能夠被O2氧化的還原態(tài)物質(zhì)，該熔煉方法包括：通過(guò)氧槍向熔渣3內(nèi)吹氧，以將還原態(tài)物質(zhì)氧化為氧化態(tài)物質(zhì)；通過(guò)煤槍向熔渣3內(nèi)噴煤，以還原被氧化的氧化態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明上述實(shí)施例提供的熔煉方法，O2自上而下(沿圖1中箭頭A的方向、圖2中箭頭C的方向)吹入熔渣3中，將熔渣3中低價(jià)的還原態(tài)物質(zhì)氧化為高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)，氧化過(guò)程中釋放大量的化學(xué)能，能夠有效的將進(jìn)料熔融，同時(shí)，將煤粉也自上而下(沿圖1中箭頭B的方向、圖2中箭頭C的方向)噴入熔渣3中，將上述高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)還原為低價(jià)的還原態(tài)，同時(shí)釋放CO，該還原反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，于是還原態(tài)物質(zhì)被氧化所釋放的能量也供給還原反應(yīng)；在熔渣3內(nèi)，O2與CO、C發(fā)生燃燒反應(yīng)，該燃燒反應(yīng)的燃燒熱能夠使熔渣3溫度升高，為進(jìn)料的熔融提供熱量，還能夠供給還原反應(yīng)所需的能量，從而氧化反應(yīng)中釋放的化學(xué)能及燃燒反應(yīng)中釋放的能量均能用于進(jìn)料的熔融，使得熔煉過(guò)程中除電能外，化學(xué)能也能為熔煉過(guò)程提供大量的能量，增加熔煉的總功率，增加產(chǎn)能和效率，特別是對(duì)熔煉高熔點(diǎn)的熔渣3特別有效，并且減少了對(duì)電能的消耗。優(yōu)選地，氧吹入熔渣3的深度不超過(guò)熔渣3厚度的二分之一。這樣在熔渣3的上部是高氧化區(qū)，也就是高反應(yīng)區(qū)，而下部不受?chē)姶涤绊懀匀皇歉哌€原區(qū)，對(duì)金屬的回收不受影響。當(dāng)然，也可以先吹氧后噴煤，也可以吹氧與噴煤同時(shí)進(jìn)行。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，氧吹入熔渣3的深度位于熔渣3厚度的三分之一至熔渣3厚度的二分之一的范圍內(nèi)。上述實(shí)施例中，對(duì)于不同的熔渣3系統(tǒng)，O2吹入熔渣3中的深度占熔渣3總厚度的比例是不同的，如果熔渣3系統(tǒng)需要控制在極低的氧位勢(shì)下，以還原需要回收的金屬氧化物，則氧吹入熔渣3縱深的三分之一至熔渣3縱深的二分之一的范圍內(nèi)，煤粉可以噴入更深位置以確保低氧位勢(shì)。優(yōu)選地，煤為無(wú)煙煤或褐煤。電弧爐煉鋼中只能使用無(wú)煙煤或焦炭末，不能使用褐煤，但本申請(qǐng)中可以使用無(wú)煙煤，也可以使用褐煤，當(dāng)然本申請(qǐng)中還可以使用焦炭末。因?yàn)樵跓掍摖t中目的是要產(chǎn)生足夠的氣體(CO)造成泡沫渣，而要避免產(chǎn)生過(guò)多氣體，導(dǎo)致消耗過(guò)多的氧，同時(shí)產(chǎn)生的過(guò)多的氣體無(wú)法回收，造成浪費(fèi)，因此煉鋼爐中避免使用褐煤。但在本發(fā)明中要提高氣體產(chǎn)量，并將氣體全部回收使用，因此褐煤是一個(gè)優(yōu)良選擇，從而能夠降低生產(chǎn)成本。優(yōu)選地，在通過(guò)煤槍向熔渣3內(nèi)噴煤后，還包括通過(guò)噴管向爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔?。上述?shí)施例中，碳?xì)浠衔镒陨隙?沿圖3中箭頭D的方向)吹入爐膛凈空中，氧化反應(yīng)放出的CO所攜帶的能量、CO與O2發(fā)生的燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能、C與O2發(fā)生的燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)能，能夠作為碳?xì)浠衔锪呀鈿饣臒嵩?，從而在爐膛凈空中產(chǎn)生煤氣。優(yōu)選地，碳?xì)浠衔锇ㄌ烊粴饣蜉p油。當(dāng)然，在爐膛凈空中噴入甲烷氣體、固體褐煤等均能夠轉(zhuǎn)化成煤氣，在熔池中產(chǎn)生的氣體(CO+CO2+H2+H2O)的溫度極高(溫度大于1700℃)，含大量熱能進(jìn)入爐膛凈空，將上述碳?xì)浠飮娙霠t膛凈空中，與CO2、H2O發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)，裂解成為煤氣。當(dāng)然，也可以在噴煤的同時(shí)將碳?xì)浠衔锎等霠t膛凈空內(nèi)。優(yōu)選地，在通過(guò)噴管向爐膛凈空內(nèi)噴吹碳?xì)浠衔锏耐瑫r(shí)，還包括通過(guò)噴管向爐膛凈空內(nèi)噴吹液態(tài)水和/或氣態(tài)水。上述實(shí)施例中，若要增加煤氣中氫氣的含量，在噴吹碳?xì)浠衔锏耐瑫r(shí)，還可以噴入少量水。當(dāng)然，也可以在爐腔的側(cè)壁上設(shè)置額外的噴管，用于噴吹水。對(duì)于液態(tài)水和/或氣態(tài)水與碳?xì)浠衔锏膰姶淀樞?，可以在噴吹碳?xì)浠衔锏耐瑫r(shí)噴吹水，也可以先后噴吹，具體的，可以先噴吹碳?xì)浠衔?，也可先噴吹水。下面以鈦釩磁鐵礦的冶煉為例，在一個(gè)中試電爐中來(lái)實(shí)行吹氧噴煤，根據(jù)原料的條件不同操作參數(shù)有所不同。下表列舉這兩種不同的冶煉方式的一些操作參數(shù)及獲得的出鐵量、煤氣量和煤氣成分。實(shí)施例-實(shí)施例一實(shí)施例二原料-直接冷加料預(yù)還原熱加料金屬化率％085入爐溫度℃25650出鐵量tph1.22.9出渣量tph0.81.9電功率MW2.41.9化學(xué)能功率MW4.14.6總功率MW6.56.5氧氣噴吹量Nm3/h14351607天然氣噴吹量Nm3/h323354褐煤噴吹量tph2.02.2無(wú)煙煤加入量tph0.590.35氮?dú)庀牧縉m3/h198222電爐煙氣流量Nm3/h63026394COVol％5957H2Vol％2930N2Vol％77CO2Vol％34H2OVol％22實(shí)施例一與實(shí)施例二的不同在于，實(shí)施例一中在冶金電爐中直接加入冷料，實(shí)施例二中將釩鈦磁鐵礦預(yù)還原至高度金屬化率，然后熱裝料進(jìn)冶金電爐。從實(shí)施例一和實(shí)施例二的參數(shù)看出，冶金電爐中采用吹氧噴煤的技術(shù)后，實(shí)施例一中電功率占總功率的37％，實(shí)施例二中電功率占總功率的30％，可以看出采用吹氧噴煤技術(shù)后，冶煉中均減少了對(duì)電能的消耗。實(shí)施例一和實(shí)施例二中，總功率是相同的，兩者產(chǎn)生的煤氣量和成分也大致相同，但實(shí)施例二中出鐵量是實(shí)施例一中出鐵量的2.4倍。實(shí)施例一中直接加冷料沒(méi)有預(yù)還原，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，但每噸成品總能量消耗大，使用無(wú)煙煤做還原劑用量大。實(shí)施例二中預(yù)還原熱料需要投資預(yù)還原設(shè)備，但可使用廉價(jià)的褐煤作燃料和還原劑，減少無(wú)煙煤的使用量，冶煉能耗小。在實(shí)際使用過(guò)程中，選擇直接加冷料還是加預(yù)還原熱料可以視能源價(jià)格而定。需要說(shuō)明的是，本方案主要針對(duì)含釩、鈦、鐵礦的冶煉，此時(shí)，反應(yīng)(1)和(2)中氧化態(tài)物質(zhì)為T(mén)iO2，還原態(tài)物質(zhì)為T(mén)i2O3，但也可以應(yīng)用于FeO/Fe3O4系統(tǒng)存在的硫化銅、硫化鎳礦的冶煉。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的連續(xù)操作的冶金電爐，采用吹氧噴煤的技術(shù)，O2將熔渣3中低價(jià)的還原態(tài)物質(zhì)氧化為高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)，氧化過(guò)程中所釋放的化學(xué)能能夠有效的將進(jìn)料熔融，同時(shí)，將煤粉也自上而下噴入熔渣3中，將上述高價(jià)氧化態(tài)物質(zhì)還原為低價(jià)的還原態(tài)；在熔渣3內(nèi)O2與CO、C發(fā)生燃燒反應(yīng)，進(jìn)一步為進(jìn)料的熔融提供熱量，使得熔煉過(guò)程中除電能外，化學(xué)能也能為熔煉過(guò)程提供大量的能量，增加熔煉的總功率，增加產(chǎn)能和效率，特別是對(duì)熔煉高熔點(diǎn)的熔渣3特別有效，并且減少了對(duì)電能的消耗。在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”是指兩個(gè)或兩個(gè)以上；除非另有規(guī)定或說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“連接”、“固定”等均應(yīng)做廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接，或電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。本說(shuō)明書(shū)的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或單元必須具有特定的方向、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“具體實(shí)施例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或?qū)嵗?。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3