CN113286900A - 在冶金容器中制造铁的方法 - Google Patents

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Abstract

在冶金容器中制造铁的方法，所述容器包含熔铁熔池，熔铁熔池顶部有一层炉渣，其中将含金属进料、含碳材料、造渣材料和氧气或含氧气体引入容器，以便将含金属进料转化为熔铁，该熔铁被收集在熔铁熔池中并通过容器的出铁口连续或半连续地从容器中排出，并且其中选择造渣材料的组成以获得预定的炉渣化学成分，定期地通过出渣口从容器排出所述炉渣，并且所述造渣材料包括来自炼钢工艺的炉渣。

Description

在冶金容器中制造铁的方法
本发明涉及在冶金容器中制造铁的方法，所述容器包括熔铁熔池(bath)，该熔铁熔池顶部具有一层炉渣(slag)，其中将含金属进料、含碳材料、造渣材料(fluxingmaterial)和氧气或含氧气体引入容器，以便将含金属进料转化成熔铁，该熔铁被收集在熔铁熔池中并通过容器的出铁口连续或半连续地从容器中排出，并且其中选择造渣材料的组成以获得预定的炉渣化学成分，定期地通过出渣口从容器排出炉渣。
EP-B-1 112 387和EP-A-0 726 326各自公开了这样的方法。
EP-B-1 112 387涉及所谓的HI熔炼工艺，并且教导一种用于在冶金容器中从含金属进料生产金属的直接熔炼工艺，该工艺包括步骤：
(a)形成具有金属层和金属层上的炉渣层的熔池；
(b)通过多个喷枪/风口将至少部分含金属进料和固体含碳材料与载气一起注入熔池中并熔炼金属层中的含金属材料，由此固体注入导致气体从金属层流出，其携带金属层中的熔融材料并以飞溅物、液滴和流股的形式携带熔融材料向上，并在炉渣层上方的容器中的气体连续空间中形成过渡区，从而熔融材料的飞溅物、液滴和流股与容器侧壁接触并形成炉渣保护层；
(c)通过一个或多个喷枪/风口将含氧气体注入容器中，并使从熔池中释放出的反应气体进行后燃烧，由此上升和随后下降的熔融材料的飞溅物、液滴和流股促进热传递到熔池。
EP-A-0 726 326涉及在预还原阶段和随后最终还原阶段中使用含金属进料的直接还原来生产熔融生铁的方法。在预还原阶段中，铁矿石(＝含金属进料)在熔炼旋流器中通过源自最终还原阶段的还原性工艺气体进行预还原。在熔炼旋流器中的还原性工艺气体中发生后燃烧，使得在所述熔炼旋流器中的所述铁矿石至少部分熔化。部分熔化的铁矿石向下进入位于旋流器下方的冶金容器中，在该容器中通过供给煤(＝含碳材料)和氧气进行最终还原，从而形成还原性工艺气体。通过供给到其中的所述氧气，在冶金容器中的还原性工艺气体中发生部分后燃烧。将煤直接供给到炉渣层，使得冶金容器中的部分后燃烧至少部分地在炉渣层中进行。
在这两种已知工艺中，造渣材料用于改善或促进所生产的铁的清洁度。正如***所解释的，石灰石和其它材料在添加到熔炼炉的内容物中时用作“造渣剂”，以便清除金属中的化学杂质(如磷)，并使炉渣在熔炼温度下更加液态。炉渣是灰分、造渣剂和其它杂质的液体混合物。
根据本发明，引入冶金容器中的造渣材料包括来自于炼钢工艺的炉渣，例如来自电弧炉但优选来自LD炼钢工艺的炉渣。这具有几个显著的优点，如下文将解释的。例如，来自炼钢工艺的炉渣可以作为(破碎的)材料团块引入容器中。
据称LD炼钢工艺是技术人员熟知的；LD炼钢工艺或林茨-多纳维茨炼钢工艺涉及一种将富碳的熔融生铁制成钢的炼钢方法。将氧气吹入熔融生铁会降低合金的碳含量并将其变为低碳钢。在该LD炼钢工艺中，加入生石灰或白云石的造渣剂以促进杂质去除并保护炼钢转炉的炉衬。
发明人已发现，通过在本发明的铁制造过程中使用来自炼钢工艺的炉渣，可以根据其要求操作这种制造铁工艺，并且减少向该工艺中引入新鲜石灰石、白云石和石灰的需要。同时，来自炼钢工艺的炉渣中相对较高的铁含量至少可以部分回收，并可作为铁制造过程产生的生铁获得。这两个方面都代表着成本节省，也可能代表着CO2生产的节省。另一方面，发现根据本发明的炼钢工艺的炉渣的品质得到改善，从而使其有资格作为水泥生产的原料，从而无需将其作为填埋物或其它低价值应用进行处置。
从属权利要求中提到了本发明的优选特征。例如，优选将来自炼钢工艺的炉渣研磨成适合气动注入容器中的颗粒尺寸。这使得根据现有技术的铁制造过程中使用的现有设备可用于将来自炼钢工艺的炉渣引入该现有工艺中。在这方面，发现优选将来自炼钢工艺的炉渣研磨成小于3mm的颗粒尺寸。
为了促进作为造渣剂的效果，还优选的是，所述来自炼钢工艺的炉渣主要包含100-300μm范围的颗粒尺寸。
适当地将来自炼钢工艺的炉渣与含金属进料混合，随后引入容器。通过将来自炼钢工艺的炉渣与含金属进料按2:98至20:80的炉渣:含金属进料的重量比混合可获得最佳结果，优选按5:95至10:90。
根据本发明的生铁制造方法可用于多种工艺中。然而，一种有利的应用是如下方法:其中在冶金容器顶部提供旋流器，在该旋流器中引入含金属进料和氧气，并且反应气体通过该旋流器从旋流器下方的熔铁熔池中逸出。
可以优选的是，将来自炼钢工艺的炉渣经由旋流器引入容器中。然而，也可以将来自炼钢工艺的炉渣引入旋流器下方的容器中，然后优选与被引入旋流器下方容器中的磨碎的含碳材料混合。另一种可能是不但将炉渣经由旋流器引入而且以与被引入旋流器下方容器中的磨碎的含碳材料的混合物形式引入。
从能量的观点来看，优选将来自炼钢工艺的炉渣干法造粒，但是不排除使用湿法造粒的炉渣。
在根据本发明方法的有利实施方案中，从冶金容器中通过其出铁口排出的铁随后在炼钢工艺中进一步处理，其中将来自炼钢工艺的炉渣送回并引入到首先提到的用于制造铁的冶金容器中。
下文将参照根据本发明的制造铁的方法的非限制性示例实施方案的附图来进一步阐明本发明。
-图1示出用于执行根据本发明的制造铁的方法的容器；和
-图2示出不同含金属进料和造渣剂混合物的一些计算结果。
图1描绘了根据EP-A-0 726 326的工艺制造铁所需的基本元件，其中在容器1的顶部向容器1施加旋流器10。然而，本发明也适用于没有此旋流器的工艺，例如根据EP-B-1112 387的方法。然而，为了清楚起见，在下文中将参照在容器1的顶部对容器1设置旋流器10时所应用的工艺来阐明本发明的方法。此外，将参考使用来自LD炼钢工艺的炉渣来解释本发明，然而这不排除使用其它炼钢工艺的炉渣。
如图1所示，含金属进料4被注入容器1顶部的熔炼旋流器10。含金属进料4在此熔化并部分预还原，然后其滴入容器1中。将含碳材料5(优选煤)注入容器1和炉渣层3中，在此发生最终还原，形成液态热铁和炉渣3。在现有技术中，通过将生石灰与煤一起直接注入炉渣中来控制炉渣3的组成。根据本发明，注入容器1中的至少一部分生石灰被来自(LD)炼钢工艺的炉渣替代，该炉渣随后充当CaO的替代来源。因此，降低了热金属的生产成本，并且取决于被替换的CaO源，本发明方法的CO2足迹也减少。为了减少生石灰的量，可以将含CaO的材料与含金属进料4(优选为铁矿石)一起注入熔炼旋流器10中。这改善了熔炼旋流器10中的混合物的熔炼和造渣行为。更具体地，本发明的方法可以被说明为如下操作。
如上所述，容器1在操作期间包括熔铁2的熔池，在熔铁2的熔池的顶部有一层炉渣3。此外，将含金属进料4，含碳材料5，造渣材料6’、6”，和氧气7或含氧气体引入容器1中，以便将含金属进料4转化为熔铁2，该熔铁被收集在熔铁2的熔池中，并通过容器1的出铁口8连续或半连续地从容器1中排出。选择造渣材料6’、6”的组成以获得预定的炉渣3化学成分，定期地通过出渣口9从容器1排出所述炉渣3。根据本发明，造渣材料6’、6”包括来自炼钢工艺的炉渣，优选来LD炼钢工艺的炉渣。优选地，将来自炼钢工艺的炉渣研磨成使其适合于气动注入容器1中的颗粒尺寸，优选的颗粒尺寸小于3mm，更优选地来自(LD)炼钢工艺的炉渣主要包括100-300μm的颗粒尺寸。
在将来自炼钢工艺的炉渣与含金属进料4混合随后引入容器1，优选将炉渣与含金属进料4按以下的炉渣:含金属进料的重量比混合：2:98至20:80，优选为5:95至10:90。
如图1所示，冶金容器1的顶部是旋流器10，在该旋流器中引入含金属进料4和氧气7，并且反应气体11穿过该旋流器10从该旋流器10下方的熔铁2熔池中逸出。将来自炼钢工艺的炉渣经由旋流器10引入容器1中，或者作为替代将来自炼钢工艺的炉渣经由旋流器10并且以与研磨的含碳材料5的混合物形式引入容器1中，所述含碳材料被引入旋流器10下方的容器1中。
使用热力学软件FactSage(该软件为技术人员已知)来评估用来自LD炼钢工艺的炉渣进行造渣的效果。使用引入容器的三种不同的混合物组成来进行计算，特别是
1. 100％铁矿石；
2. 95.8％铁矿石、2.5％石灰石和1.7％白云石；
3. 95％含金属进料和5％LD炉渣。
表1：FactSage计算中使用的矿石混合物的组成(wt％)。
Figure BDA0003151195210000051
结果如图2所示。图2中的X轴表示温度(摄氏度)；Y轴表示在液相中的百分比。图中的下部曲线涉及具有100％铁矿石的结果；中间曲线涉及具有95.8％铁矿(纯矿石)、2.5％石灰石和1.7％白云石的结果；最上曲线涉及具有95％含金属进料和5％转炉(LD)炉渣的结果。
图2显示，使用与含金属进料预混合的造渣剂导致更好的熔炼和造渣行为。发现来自LD炉渣的磷对所制造的铁的影响是有限的，因为，相比基于相同输入材料的常规高炉热铁而言，本发明的方法导致较低磷的热铁。
此外，本发明已在下列实验中得到证实。
实验
将炼钢炉渣或转炉炉渣(在该情形中来自IJmuiden的塔塔钢铁公司的LD工厂)研磨并筛分成0-3mm的粒级。制备100吨材料。该LD炉渣以每吨矿石共混物5％炉渣(5％炉渣和95％铁矿石)的比例与铁矿石预混合。可在共混物中使用的LD炉渣量的上限将由以下决定：炉渣的CaO含量以及铁制造过程中使用的煤灰和铁矿石的数量和组成。随后将炉渣材料在矿石烘干机中烘干。以这种方式，制备约2000吨矿石-LD炉渣共混物用于铁制造过程。采用生石灰注入将炉渣碱度控制在工艺的要求范围内。矿石共混物经过三次试运行，总共约20天的热金属生产。
结果
发现根据本发明的制造铁的方法的行为和控制类似于使用基于石灰石和白云石的共混物的常规矿石混合物。然而，观察到炉渣和金属组成的差异，如表2所示。例如，当使用LD炉渣时，热金属中的P水平增加(～0.02％)，但仍显著低于典型的高炉铁(～0.05-0.10％)表2中的B2项是指比率CaO/SiO2。
表2：用两种不同的矿石进料共混物进行试运行的平均炉渣和金属组成。注：所汇报的炉渣中Fetot以FeOx的形式存在。
Figure BDA0003151195210000061
尽管在上文中已经参考本发明方法的示例性实施方案讨论了本发明，但是本发明不限于该特定实施方案，其可以在不脱离本发明的情况下以许多方式变化。因此，所讨论的示例性实施方案不应用于据此来严格解释所附权利要求。相反，该实施方案仅意图解释所附权利要求的措辞，而并不意图将权利要求限制于该示例性实施方案。因此，本发明的保护范围应仅根据所附权利要求书来解释，其中应使用该示例性实施方案来解决权利要求措辞中的可能歧义。

Claims (15)

1.在冶金容器(1)中制造铁的方法，所述容器(1)包括熔铁(2)熔池，在熔铁(2)熔池的顶部有一层炉渣(3)，其中将含金属进料(4)、含碳材料(5)、造渣材料(6'、6”)和氧气(7)或含氧气体引入容器(1)中，以便将含金属进料(4)转化为熔铁(2)，所述熔铁(2)被收集在熔铁(2)熔池中，并通过容器(1)的出铁口(8)连续或半连续地从容器(1)中排出，并且其中选择造渣材料(6'、6”)的组成以获得预定的炉渣(3)化学成分，定期地通过出渣口(9)从容器(1)排出所述炉渣(3)，其特征在于所述造渣材料(6'、6”)包括来自炼钢工艺的炉渣。
2.根据权利要求1所述的制造铁的方法，其特征在于所述造渣材料(6'、6”)包括来自LD炼钢工艺的炉渣。
3.根据权利要求1或2所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣研磨成适合于气动注入容器(1)的颗粒尺寸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣研磨成小于3mm的颗粒尺寸。
5.根据权利要求4所述的制造铁的方法，其特征在于所述来自炼钢工艺的炉渣主要包括100-300μm的颗粒尺寸。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣在引入容器(1)之前与含金属进料(4)混合。
7.根据权利要求6所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣与含金属进料(4)按炉渣:含金属进料为2:98至20:80的重量比混合。
8.根据权利要求6或7所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣与含金属进料(4)按炉渣:含金属进料为5:95至10:90的重量比混合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于在所述冶金容器(1)的顶部设置旋流器(10)，在所述旋流器中引入含金属进料(4)和氧气(7)，并且反应气体(11)通过该旋流器(10)从旋流器(10)下方的熔铁(2)熔池中逸出。
10.根据权利要求9所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣经由旋流器(10)引入容器(1)中。
11.根据权利要求9-10中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣引入旋流器(10)下方的容器(1)中。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣以与研磨的含碳材料(5)的混合物形式引入容器(1)中，所述研磨的含碳材料被引入旋流器(10)下方的容器(1)中。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣经由旋流器(10)并且以与研磨的含碳材料(5)的混合物形式引入容器(1)中，所述研磨的含碳材料被引入旋流器(10)下方的容器(1)中。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于将所述来自炼钢工艺的炉渣干法造粒。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的制造铁的方法，其特征在于通过其出铁口(8)从冶金容器(1)中排出的铁随后在炼钢工艺中被进一步处理，其中将所述来自炼钢工艺的炉渣送回并引入用于制造铁的冶金容器(1)中。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1930308A (zh) * 2004-01-30 2007-03-14 技术资源有限公司 炼铁和炼钢
CN101445848A (zh) * 2008-12-22 2009-06-03 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置
CN104039986A (zh) * 2011-12-06 2014-09-10 技术信息有限公司 启动熔炼工艺
CN105431557A (zh) * 2013-07-08 2016-03-23 艾科弗有限责任公司 助熔剂、其生产工艺、造块混合物和来自二次冶金的炉渣的用途

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9500264A (nl) 1995-02-13 1996-09-02 Hoogovens Staal Bv Werkwijze voor het produceren van vloeibaar ruwijzer.
AUPP442598A0 (en) 1998-07-01 1998-07-23 Technological Resources Pty Limited Direct smelting vessel
AUPR023100A0 (en) * 2000-09-19 2000-10-12 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
FR2864551B1 (fr) * 2003-12-24 2006-07-07 Lafarge Sa Agent de desulfuration des aciers et son utilisation pour la desulfuration de l'acier
AU2005209334B2 (en) * 2004-01-30 2011-02-10 Tata Steel Limited Ironmaking and steelmaking

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1930308A (zh) * 2004-01-30 2007-03-14 技术资源有限公司 炼铁和炼钢
CN101445848A (zh) * 2008-12-22 2009-06-03 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置
CN104039986A (zh) * 2011-12-06 2014-09-10 技术信息有限公司 启动熔炼工艺
CN105431557A (zh) * 2013-07-08 2016-03-23 艾科弗有限责任公司 助熔剂、其生产工艺、造块混合物和来自二次冶金的炉渣的用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱苗勇 等: "《现代冶金工艺学——钢铁冶金卷》", 31 December 2016, 冶金工业出版社 *

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Publication number Publication date
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