專利名稱：用固體碳化鐵煉鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在裝有鐵水熔池的冶金爐中用碳化鐵為原料的煉鐵方法。
本發(fā)明提供了一種以碳化鐵為原料的煉鐵方法，它包括以下幾個步驟(i)將固體碳化鐵噴入到由鐵水和爐渣構(gòu)成的熔池中，并使碳化鐵在熔池中溶解；(ii)將含氧氣體噴入到熔池表面上方的氣體空間中，從而導(dǎo)致該氣體空間中至少一部分可燃物質(zhì)燃燒；(iii)鐵水和/或爐渣噴濺物和/或液滴從熔池向上噴濺而進(jìn)入熔池表面上方的氣體空間中，從而形成一個過渡區(qū)，在這個過渡區(qū)中，可燃物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給鐵水和/或爐渣的噴濺物和/或液滴，進(jìn)而在運(yùn)些鐵水和/或爐渣的噴濺物和/或液滴在回落到熔池中時將熱量傳遞給熔池。
這里“可燃物質(zhì)”可以理解為任一固體物質(zhì)、液體物質(zhì)、氣體物質(zhì)。
例如，它包括從熔池中產(chǎn)生并釋放出來的一氧化碳和氫氣。
碳化鐵可以以任何適宜的形態(tài)從任一供應(yīng)商處購買。
一般，少部分碳化鐵含有鐵礦石或氧化亞鐵，結(jié)果，碳化鐵溶解在步驟(i)熔池中時將氧帶入到熔池中，而氧與溶解的碳結(jié)合形成一氧化碳，并從熔池中釋放到氣體空間中。
在一實(shí)施例中，其方法包括將含氧氣體噴入熔池中以提供與熔池中溶解碳進(jìn)行反應(yīng)所需的氧，從而形成一氧化碳，并從熔池中釋放出來進(jìn)入氣體空間。
上述方法的步驟(i)還包括將碳加入到熔池中，這有兩個目的(i)保持熔池的還原氣氛環(huán)境，從而防止熔池中鐵的氧化；(ii)為產(chǎn)生熱量而提供可燃物質(zhì)以保持熔池溫度足以溶解噴入熔池中的碳化鐵。
就上面第(ii)部分而言，如上所述在熔池中含有氧——這里的氧可以是作為加入碳化鐵的一部分而加入的或在第(ii)步驟作為含氧氣體的一部分而噴入的。從而使氧與溶解在熔池中的一部分碳發(fā)生反應(yīng)，并以一氧化碳的形式而被釋放進(jìn)入熔池表面上方的氣體空間中。
一氧化碳是一種可燃物質(zhì)，它與氣體空間中的含氧氣體反應(yīng)形成二氧化碳，并由于這一反應(yīng)的結(jié)果而產(chǎn)生熱量，且產(chǎn)生的熱量通過過渡區(qū)而傳遞到熔池中。
另外，由于鮑氏反應(yīng)，一部分溶解碳與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從而重新形成一氧化碳，而成為產(chǎn)生可燃物質(zhì)的又一供應(yīng)來源。
在類似的反應(yīng)中，一部分溶解碳與水蒸汽反應(yīng)而生成一氧化碳，也可成為產(chǎn)生可燃物質(zhì)的供應(yīng)來源。
溶解碳和二氧化碳的反應(yīng)也可以在過渡區(qū)發(fā)生，即(i)溶解碳隨著鐵水的噴濺物和/或液滴而從熔池被帶進(jìn)過渡區(qū)內(nèi)；(ii)氣體空間中的二氧化碳隨著噴入到熔池上方的氣體空間中的含氧氣體而被帶進(jìn)過渡區(qū)中。
最好噴入到氣體空間中或噴入到熔池中的含氧氣體是空氣。
最好該空氣是經(jīng)過預(yù)熱的。
最好該空氣被預(yù)熱到550℃以上。
最好該方法還包括將含碳物質(zhì)噴入到熔池中，并且將含碳物質(zhì)溶解在熔池中。
這里“含碳物質(zhì)”可以理解為任何適宜的含碳源，可以是固體形式或是氣態(tài)形式。
例如，含碳物質(zhì)可以是煤。
一般，煤含有揮發(fā)物，如作為可燃物質(zhì)的碳?xì)浠衔铩?br> 就從碳化鐵的溶解而分離出來的碳而言，含碳物質(zhì)具有兩個作用(i)保持熔池的還原氣氛環(huán)境，從而防止熔池中鐵氧化；(ii)為產(chǎn)生熱量而提供可燃物質(zhì)以保持熔池溫度足以溶解噴入熔池中的碳化鐵。
最好將熔池溫度保持在1350℃以上。
特別是最好將熔池溫度保持在1450℃以上。
在一實(shí)施例中，最好過渡區(qū)是通過與熔池相聯(lián)的爐殼側(cè)面或熔池上方伸入的鼓風(fēng)口將載氣和碳化鐵和/或固體含碳物質(zhì)和/或其他固體物質(zhì)噴入熔池中，從而載氣和固體物質(zhì)使熔池中的鐵水和爐渣向上噴濺而形成的。
特別是，最好該方法還包括控制載氣和固體物質(zhì)噴入的量，從而使鐵水和爐渣象噴泉一樣噴入熔池表面上方的空間中。
在另一實(shí)施例中，最好過渡區(qū)是由載氣從底部噴射而形成的。
在該實(shí)施例中，最好過渡區(qū)是通過將載氣、碳化鐵、含碳物質(zhì)或其他固體物質(zhì)從底部噴射到熔池中，從而使鐵水和爐渣從熔池中向上噴出而形成的。
通過參照附圖
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，該附圖為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例煉鐵設(shè)備的剖面示意圖。
圖中所示的設(shè)備包括用于容納鐵水和爐渣的熔池9的冶金爐3，冶金爐3帶金屬爐殼5和耐火材料爐襯7。
爐子3帶有爐底11、側(cè)壁13、爐蓋15和氣體出口17。
該設(shè)備還包括一噴嘴21，噴嘴21通過側(cè)壁13而向下插入到爐子3中的一定位置，即使用時，噴嘴21的開口端距離熔池9中鐵水靜止液面上方較近的位置。
該設(shè)備通常還包括一個通過爐蓋15而垂直向下插入爐子3中的噴嘴25。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，由適宜的載氣(如氮?dú)?而攜帶的碳化鐵和煤，通過側(cè)噴嘴21而噴入到鐵水和爐渣的熔池9中。
碳化鐵和煤溶解在熔池9中。熔池中的鐵水定期或連續(xù)地從爐子3中排出。這里要注意的是典型的鐵水含碳量為2-5％(重量)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過擁有足夠壓頭的側(cè)噴嘴21噴吹碳化鐵和煤，以使鐵水和爐渣的噴濺物和液滴象噴泉一樣從熔池9向上噴出，在熔池表面上方的氣體空間29內(nèi)形成過渡區(qū)27。
此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通過頂部噴嘴25將適宜的含氧氣體(如熱空氣或富氧空氣)噴向氣體空間29中的過渡區(qū)27。在氣體空間29中，含氧氣體將可燃物質(zhì)(如一氧化碳、氫氣)燃燒，同時含氧氣體的最初壓頭將燃燒所產(chǎn)生的反應(yīng)物和熱量傳遞到過渡區(qū)27中。
過渡區(qū)27的一個重要作用就是提供一個將在氣體空間29中燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞到熔池9中，以保持熔池溫度至少達(dá)到1350℃，最好為1450℃以上的環(huán)境。而這是通過將在氣體空間29中燃燒可燃物質(zhì)產(chǎn)生的熱量傳遞給位于過渡區(qū)27中的鐵水和爐渣的液滴和噴濺物，從而在鐵水和爐渣的液滴和噴濺物回落到熔池9時將熱量傳遞給熔池9實(shí)現(xiàn)的。
由碳化鐵和煤的溶解而形成的碳有兩個作用，一個是保持熔池9的強(qiáng)還原氣氛環(huán)境，以防止熔池9中鐵的氧化，另一個是提供熱源以保持熔池9處于熔融狀態(tài)。即(i)如上所述，在氣體空間29中CO/H2燃燒成CO2/H2O；(ii)CO2變?yōu)镃O而產(chǎn)生可燃物質(zhì)。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例還包括將適宜的造渣添加劑噴入到熔池9中。
上述方法對于用碳化鐵來煉鐵是一個明顯有效的措施。
在不違背本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對與圖示有關(guān)的所述方法的優(yōu)選實(shí)施例做許多改進(jìn)。
在附后的權(quán)利要求和前面本發(fā)明的說明中，“含有”(即Comprising和Comprises)一詞都是采用“包括”(即Including)這一詞意，即與該詞相關(guān)的特征可能還包含沒有表達(dá)出來的其他特征。
權(quán)利要求
1.一種以碳化鐵為原料的煉鐵方法，包括以下步驟(i)將固體碳化鐵噴入到由鐵水和爐渣構(gòu)成的熔池中，并使碳化鐵在熔池中溶解；(ii)將含氧氣體噴入到熔池表面上方的氣體空間中，從而導(dǎo)致該氣體空間中至少一部分可燃物質(zhì)燃燒；(iii)鐵水和/或爐渣噴濺物和/或液滴從熔池向上噴濺而進(jìn)入熔池表面上方的氣體空間中，從而形成一個過渡區(qū)，在這個過渡區(qū)中，可燃物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給鐵水和/或爐渣的噴濺物和/或液滴，進(jìn)而在這些鐵水和/或爐渣的噴濺物和/或液滴在回落到熔池中時將熱量傳遞給熔池。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將含氧氣體噴入熔池中以提供與熔池中溶解碳進(jìn)行反應(yīng)所需的氧，從而形成一氧化碳，并從熔池中釋放出來進(jìn)入氣體空間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中噴入到氣體空間中和/或噴入到熔池中的含氧氣體是空氣。
4.如權(quán)利要求3中所述的方法，包括空氣被預(yù)熱到550℃以上。
5.如上述權(quán)利要求的任何一項(xiàng)所述的方法，包括將含碳物質(zhì)噴入到熔池中，并且將含碳物質(zhì)溶解在熔池中。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中含碳物質(zhì)是煤。
7.如上述權(quán)利要求的任何一項(xiàng)所述的方法，包括通過與熔池相聯(lián)的爐殼側(cè)面和/或熔池上方伸入的鼓風(fēng)口將載氣和碳化鐵和/或固體含碳物質(zhì)和/或其他固體物質(zhì)噴入熔池中，從而載氣和固體物質(zhì)導(dǎo)致熔池中的鐵水和/或爐渣向上噴濺到熔池表面之上的氣體空間而形成的過渡區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括控制載氣和固體物質(zhì)噴入的量，從而使鐵水和爐渣象噴泉一樣噴入熔池表面上方的空間中而形成的過渡區(qū)。
9.如權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述的方法，包括通過從底部噴射載氣而形成的過渡區(qū)。
10.如權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述的方法，包括通過將載氣、碳化鐵和/或含碳物質(zhì)和/或其他固體物質(zhì)從底部噴射到熔池中，從而使鐵水和爐渣從熔池中向上噴出到氣體空間而形成的過渡區(qū)。
全文摘要
公開了一種以碳化鐵為原料的煉鐵方法。將固體碳化鐵噴入到由鐵水和爐渣構(gòu)成的熔池中,并使碳化鐵在熔池中溶解。將含氧氣體噴入到熔池表面上方的氣體空間中,從而導(dǎo)致該氣體空間中至少一部分可燃物質(zhì)燃燒。此外,鐵水和爐渣噴濺物或液滴而向上噴濺而進(jìn)入熔池表面上方的氣體空間中,從而形成一個過渡區(qū)。在這個過渡區(qū)中,可燃物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量被傳遞給鐵水和爐渣的噴濺物或液滴,進(jìn)而在這些鐵水和爐渣的噴濺物或液滴在回落到熔池中時將熱量傳遞給熔池。
文檔編號C21C5/56GK1246159SQ97181851
公開日2000年3月1日 申請日期1997年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月18日
發(fā)明者塞西爾·P·貝茨 申請人:技術(shù)資源有限公司