制造熔融铁的方法

专利名称：制造熔融铁的方法
技术领域：
本发明涉及制造熔融铁的方法。
背景技术：
通常，在钢产品的制造中，在最终精炼之前的阶段中制造用作钢产品原料的熔融铁以调节钢产品的化学组成，并对所述熔融铁进行目的明确的精炼，从而得到钢材料的最
终产品。用于熔融铁制造中的原料的实例包括各种含铁材料如铁矿石、在精炼期间产生的氧化铁粉尘、使用铁矿石作为原料制造的还原铁、铁屑等。基本上，能够将任意一种含铁材料用作熔融铁的原料；然而，在许多情况中，所用原料的种类和采用的制造方法取决于经济效益。尽管存在多种熔融铁制造方法，但是从主要原料考虑，将铁矿石用作主要原料的高炉-LD转炉法在世界上占主导地位，随后是将铁屑用作主要原料的电弧炉法。在高炉法中，通过将铁矿石用作主要原料并将焦炭用作还原剂，并通过向铁矿石吹送高温加热的空气来将其还原，可得到碳饱和的熔融铁。然而，高炉法需要用于对主要原料铁矿石和作为焦炭的原料并用作还原剂的煤进行预处理的烧结设备和炼焦炉，由此增大了资本投入的开支。根据理性的经济观点，可以说这种高炉法仅适用于大规模的钢厂中 (年产量不低于3百万吨)。因此，除非需要大规模生产，否则所述高炉法是不合适的。在使用铁矿石作为原料的制铁法中，当需要的产量不如高炉法的产量那么大时， 所使用的常规已知方法包括流化床还原法和使用天然气的还原铁制造法。然而，所有这些方法都用于制得固体铁，因此需要对得到的固体铁进行熔化的步骤。通常，将固体铁用作电炉或LD转炉中的二次材料，并在其中对其进行熔化。为了解决这些问题，已经开发了被称作DIOS(直接铁矿石熔融还原法)或FINEX 的新型熔融铁制造方法，在所述方法中使用铁矿石作为原料来直接制造熔融铁。在这些方法中，使用氧化铁如铁矿石、精炼的粉尘等作为主要原料形成含有还原所述氧化铁所需要量的碳源的混合物；或使用如下方法向预先制备的熔融铁中添加还原和产生热所需要量的碳源并同时以等于或大于声速的速度向熔融铁中吹送纯氧气，从而使得碳在熔融铁中燃烧并通过燃烧所产生的热对所述熔融铁进行加热。氧化铁的还原反应是吸热反应；如果外部不能提供热，则温度下降，从而使还原反应停止且使熔融铁凝固，由此妨碍了制造熔融铁的目的。因此，必须向熔融铁中添加大量的碳以恒定地保持基本上碳饱和的状态，并向熔融铁中吹送纯氧气以使得熔融铁中的碳元素发生燃烧，从而能够恒定地为还原反应提供所需要的热，由此保持液体状态。然而，这种方法的缺点在于，大量的熔融铁飞沫作为氧化铁粉尘与废气一起从系统中分离出来。这种粉尘的产生导致大量损失如源自粉尘的显热损失、由于粉尘造成的铁收率损失、用于对粉尘进行循环的费用等。通常将由于熔融铁中的碳与纯氧气发生燃烧反应而产生的CO气泡的破裂现象称作气泡破裂；且将因气泡破裂而产生的粉尘称作气泡破裂粉尘。当通过氧气使熔融铁中的碳燃烧时，不可避免地发生气泡破裂现象。这是一个待解决的重要问题，但是所述问题的解决较为困难。电弧炉法是一种通过使用利用石墨电极的电弧加热对铁屑进行熔化而制造熔融铁的方法。通常，在电弧炉法中，由于在得到的熔融铁中氮含量高达超过lOOppm，所以制得的钢材料硬。因此，当考虑到钢材料的性能而期望氮含量低时，不能使用这种方法。此外， 电弧炉法的缺点在于大量电力的消耗增大了成本、电弧的不稳定性造成热损失等。为了解决这些问题，已经开发并使用了对冷铁源进行熔化的方法。这种方法涉及使用常规LD转炉向预先制备的称作熔融种子的碳饱和熔融铁中添加铁屑，并在超声速下从炉子上部吹送纯氧气且同时从炉子底部添加粉煤，从而使用熔融铁中碳的燃烧反应热对铁屑进行加热并使其熔化。然而，即使在对冷铁源进行熔化的方法中也不能充分抑制气泡破裂粉尘的产生。作为对熔融铁进行加热的手段，广泛使用利用石墨电极的电弧加热，所述电弧加热通常在电弧炉中进行；和使用氧气对通过高炉法得到的生铁中所含有的碳元素或硅元素进行燃烧的方法。尽管存在限制使得所述方法仅在真空脱气设备中进行脱碳反应时有效， 但是用于极端受限方法中的加热方法的实例包括通过吹送氧气使因脱碳反应而产生的CO 燃烧的方法(RH-KTB法)以及将燃料气体和助燃气体吹送到真空室的方法(RH-MFB法)。 此外，存在特殊的加热方法如等离子体加热、电感应加热等；然而，为了在熔融钢的温度低于目标温度时保持期望的温度，仅将它们与用于铸造步骤中的称作中间包的熔融钢分配设备一起使用。由此，不能将它们用作普通精炼的加热方法(参见例如，专利文献1和2)。仅将这些特殊的加热方法用于小规模加热，即用于加热目标精炼容器、或用于在温度低于目标温度时升高熔融钢的温度以达到目标温度。因此，仅将RH-KTB和RH-MFB法用于真空脱气步骤中的小规模加热，所述真空脱气步骤为精炼的最终步骤。因此，由于熔融铁的精炼需要大量的热，所以仅能够将非常有限的手段用作用于在熔融铁的精炼中供应热的方法。通过高炉法得到的生铁含有通过氧气可燃烧的碳、硅、磷、锰和类似的放热元素， 且所述生铁具有大量的显热，因为其具有高达约1500°C的温度。这两点是用于高炉-LD转炉法中的转炉精炼的热源。因此，通过制得的生铁的量、生铁的温度、以及通过与氧气反应而产生热且包含在所述生铁中的元素(例如碳、硅、磷、锰等)的量来确定高炉-LD转炉法的热限界。从加热方法考虑，目前采用的用于熔化冷铁源的方法、以及上述DIOS和FINEX是在高炉-LD转炉法中所使用的加热技术思想的延伸。具体地，其为用于制造熔融铁的方法， 其中向熔融铁中添加碳源，并将所述碳源熔化成基本饱和的状态；向所述熔融铁中吹送纯氧气以使得所述碳在熔融铁中发生燃烧；并使用燃烧产生的热将铁屑熔化、或为氧化铁的还原/熔化提供所需要的热(例如，参见专利文献3)。然而，只要所述方法是以这种技术思想为基础的，就不能解决如上所述的产生气泡破裂粉尘的问题。本专利的目的是开发一种有效供应大量热的新型手段，由此解决常规熔融铁制造方法未解决的问题。引用列表专利文献专利文献1 日本特开平6-73431号公报
专利文献2 日本特开平6-73433号公报专利文献3 日本特开平H83312号公报

发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种通过对具有各种化学组成和各种形状的氧化铁进行有效还原、或通过对具有各种形状和各种化学组成的铁屑或还原铁进行有效熔化而制造熔融铁的方法，所述方法可用于每个设备单元(例如炼铁厂或炼铁工厂)所需要的量不如高炉法那么大的情况中、或可用于在使用高炉法的设备单元中对生产量进行补充的情况中。特别地，本发明的目的是从根本上解决由过量产生铁粉尘而引起的问题如热损失、铁损失和由诸如粉尘处理成本的开支而造成的损失等；通过常规方法不能解决这些问题，在所述常规方法中，利用氧气对熔融铁中包含的碳进行燃烧而得到所需量的热；以及降低每吨钢材所释放的CO2气体的量。本发明的另一个目的是提供一种方法，所述方法用于收集通过对含氢或碳元素作为基本化学成分的材料如废轮胎、废塑料、油砂等进行热分解而产生的CO气体、氢气和/或烃气。本发明的还另一个目的是提供一种对熔融铁的温度进行控制的方法。解决问题的手段为了实现上述目的，本发明人进行了广泛的研究并发现，通过使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对充当热储存材料的熔融铁进行加热，从而使得在熔融铁中储热能够有效地制造熔融铁。基于上述发现，本发明人进行了进一步的研究。由此完成了本发明。即，本发明提供了如下列实施方案所述的发明。项 1.一种制造熔融铁的方法，所述方法包括下列步骤向保持容器中供应含碳的熔融铁，使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对所述熔融铁进行加热， 从而储热，以及向所述受热并储热的熔融铁中添加碳源和含有氧化铁和/或铁屑的含铁材料，从而将所述含铁材料转化成熔融铁。项 2.如项1所述的方法，其中，在使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对熔融铁进行加热，从而储热的步骤中，根据在加热期间所产生废气的温度对含燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量进行控制，从而对所述熔融铁的温度进行调节。项 3.如项1或2所述的方法，包括在外部经受水冷的金属管尖端处设置的德-拉伐尔(de Laval)喷嘴中对燃料气体和助燃气体进行混合，从而在所述水冷金属管的出口处形成速度等于或大于声速的气体混合物喷流，以及
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从所述熔融铁的上部吹送所述气体混合物喷流。项 4.如项1 3中任一项所述的方法，其中对由已经吹送到所述熔融铁中且含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应而产生的废气气泡的浮动位置进行调节，使得所述气泡位于已经添加至所述熔融铁中并浮在所述熔融铁表面上的所述含铁材料的下方。项 5.如项1 4中任一项所述的方法，其中所述保持容器为具有由至少一个隔离壁 (partition wall)分开的多个空间的容器，其中在所述至少一个隔离壁下方所述多个空间相互连通。项 6.如项1 5中任一项所述的方法，其中所述保持容器包含用于在容器底部和/或侧面处引入含燃料气体和助燃气体的气体混合物的至少一个孔。项 7.如项1 6中任一项所述的方法，其中所述保持容器包含用于移出熔融铁的至少一个出铁口、和在所述容器底部和/或侧面处用于移出漂浮在所述熔融铁上的炉渣的至少一个出料孔，且所述保持容器包含一个倾斜机构。项 8.一种收集气体的方法，所述方法包括下列步骤使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对含碳的熔融铁进行加热，从而储存所述热，以及向所述受热并储热的熔融铁中添加废轮胎、废塑料、和/或油砂以使其分解，从而收集CO气体、氢气和/或烃气。发明效果根据本发明，即使在每个炉子所需的铁量不如高炉法中那么大的情况中，通过对具有各种化学组成或形状的氧化铁进行有效还原、或通过对铁屑进行有效熔化，能够有效地制造期望量的熔融铁。本发明从根本上解决了由常规方法中产生的大量铁粉尘所造成的问题如热损失、铁损失、以及由诸如粉尘处理成本的开支而造成的损失等，其中在所述常规方法中，通过使用氧气对熔融铁中的碳进行燃烧来得到所需要量的热。本发明有助于节省能量、节省资源、改善生产效率、以及消除CO2气体的产生。此外，根据本发明，根据所产生废气的温度，通过对燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量进行控制能够调节含碳熔融铁的温度。此外，在本发明中，通过对含有氢或碳元素作为基本化学成分的材料如废轮胎、 废塑料、油砂等进行热分解能够收集CO气体、氢气和/或烃气。


图1显示了用于本发明中的保持容器的实施方案。图2显示了用于本发明中的保持容器的实施方案。图3显示了用于本发明中的保持容器的实施方案。
具体实施例方式熔融铁的制造方法本发明用于制造熔融铁的方法包括下列步骤向保持容器中供应含碳的熔融铁 (步骤1)，使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对所述熔融铁进行加热，从而在其中储存所述热(步骤2~)，以及向所述受热并储热的熔融铁中添加碳源和含有氧化铁和/或铁屑的含铁材料，从而将所述含铁材料转化成熔融铁(步骤3)。下面将对本发明制造方法的步骤进行详细说明。1.步骤 1在步骤1中，向保持容器中供应含碳熔融铁。将含碳熔融铁用作“用于储存热能的材料”和“用于收集铁的溶剂”。本文中，“用于储存热能的材料”是指在将含铁材料转化成熔融铁时将用于本发明中的熔融铁用作均勻的大容量热源。此外，由于熔融铁的最终产物是得自含铁材料的熔融铁和最初向保持容器供应的熔融铁的聚集体，所以“用于收集铁的溶剂”是指将最初向保持容器供应的熔融铁用作用于收集得自含铁材料的铁的溶剂。下面提供进一步说明。当将铁屑和还原铁熔化时、或当通过将主要包含碳元素、硅元素和铝元素的还原剂与氧化铁进行混合而对小球或压块进行还原来制造熔融铁时，按如下详述预先制备含合适量碳的熔融铁，并向所述熔融铁中添加要收集的铁源(如上所述的铁屑、还原铁、氧化铁小球、氧化铁压块等)。通过在上述高速即等于或大于声速的速度下向熔融铁中吹送气体混合物，并通过添加碳元素使得制得的新熔融铁中的碳含量恒定地与几乎与其合适量相等的值相对应，对熔融铁进行剧烈搅拌，由此，使得在全部熔融铁中具有高度均勻的温度和碳含量。以这种方式，所述熔融铁熔化铁屑、还原铁等，推进了氧化铁的还原反应并收集了所产生的铁，同时保持了相同的条件。本发明方法中得到的熔融铁中的碳量取决于熔融铁的温度，但其能够为0 4. 5wt%，优选0 4. 3wt%，更优选3 4. 3wt %，还更优选3 %，最优选3. 2 3. 8wt%。铁-碳的相图显示，不含碳的纯铁的熔点为约1536°C，铁的熔点随铁中碳含量的增大而降低，且在饱和了约4. 3wt%的碳的状态中所获得的铁的最低熔点为1153°C。为了将熔融铁用作储存热能的材料和用于收集铁的溶剂，必须根据碳含量通过将熔融铁温度至少保持在熔点下来保持液体状态。当碳含量低于上述范围时，熔融铁的熔点变得更高，这可能增加用于加热熔融铁和储热以保持液体状态所需要的热量。与此相反，当碳含量超过上述范围时，熔点变得更低，这降低了用于加热熔融铁和储热以保持液体状态所需要的热量。然而，由于在熔融铁中碳的活性高，所以因燃烧反应而产生的ω2气体和H2O气体与熔融铁中的碳元素反应而形成CO气体和吐气，即发生所谓的碳溶液反应；这可能降低热效率。因此，碳含量超过上述范围是不优选的。即，当熔融铁中的碳含量太高时，因燃烧反应产生的CO2气体和H2O气体与熔融铁中的碳反应而部分造成吸热反应如C02+C — 2C0或H2CHC — C0+H2，这可能降低热效率。为此，在本发明中，优选将熔融铁中的碳含量调节至上述范围内。根据所用保持容器的体积、在下述步骤3中将添加的含铁材料和碳源的量可适当确定所供应熔融铁的量；且其不受特殊限制。向其中添加熔融铁的保持容器不受特殊限制，且能够使用通常用于钢铁工业中的炉子等。所述保持容器可包含用于在容器底部和/或侧面处引入燃料气体和助燃气体的气体混合物的至少一个孔。优选在容器的底部和/或侧面处设置用于移出熔融铁的出铁口和用于移出漂浮在熔融铁上的炉渣的出料孔。所述保持容器能够采用多种形状如上部变窄的垂直圆筒形、水平圆筒形、盆等。然而，优选的是，所述保持容器的任意一种形状都包含倾斜机构以将熔融铁或漂浮在熔融铁上的精炼炉渣从熔融铁保持容器中移出。优选将图1 3中所示的容器用作所述保持容器。具体地，通过至少一个隔离壁
(2)将容器(1)的内部分成多个空间，向所述空间内添加含铁材料和碳源，并且在隔离壁下方所述空间相互连通。即，以使得隔离壁O)的底部不与容器底部接触的方式来构造所述隔离壁O)。这种容器使得用作“用于储存热能的材料”的熔融铁、以及得自含铁材料的用作“用于收集铁的溶剂”的熔融铁(3)可以发生移动。通常，如图2中所示，通过向熔融铁
(3)中添加含铁材料和碳G)，使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对熔融铁进行加热，并在其中储热，可制造熔融铁。然而，由于氧化铁对耐火材料呈高度腐蚀性，所以与氧化铁接触的容器⑴的侧面和隔离壁⑵的表面可能被腐蚀。在这种情况下， 如图3中所示，通过释放部分熔融铁(3)以暴露腐蚀的部分(5)可降低正常操作期间熔融铁的水平面；且通过在其他空间内继续正常操作的同时向腐蚀部分(5)中吹送耐火材料粉末能够对所述腐蚀部分( 进行修复。用于本发明熔融铁制造方法中的设备的基本结构不受特殊限制，只要所述设备包含上述保持容器以及如下装置等即可所述装置使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧热反应作为主要加热手段对熔融铁进行加热，从而将热储存在其中。例如，优选的是，根据需要，所述设备包含如下装置向所述保持容器供应含铁材料和所需要的碳源、以及任选的废轮胎、废塑料、油砂等的装置；供应所需要的辅助材料的装置；废气回收装置； 在所述废气回收装置中在尽可能接近熔融铁保持容器的区域处设置的废气温度计；用于除去废气中的粉尘的装置；用于除去废气中的硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)的装置；用于从熔融铁保持容器中移出熔融铁的装置；用于从熔融铁保持容器中移出漂浮在熔融铁上的精炼炉渣的装置；和用于倾斜熔融铁保持容器的装置等。2.步骤 2在步骤2中，通过含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应所产生的热对熔融铁进行加热，并将热储存在其中。理想的是，在等于或大于声速的速度下将气体混合物吹送到充当储热材料的熔融铁中，以及在因燃烧反应产生的废气气泡升至表面并与熔融铁分离的过程中热交换完全终止。必要的是，将在其中储热的熔融铁的加热温度设定为高于熔点，所述熔点根据熔融铁中的碳含量来确定。通常，基于下述原因，将温度设定为比熔点高约100°C。由于通过计算来确定操作期间熔融铁中的碳含量，所以如果对熔融铁中的碳含量估计不正确则熔融铁可能凝固，这可能造成严重的操作困难。此外，考虑到工业温度的变化，将用于加热熔融铁的温度设定为比熔融铁的熔点高约100°C。具体地，当提供约100°C的差值时，在1253°C 1636°C的熔融铁温度范围内，可适当确定在经济上最期望的碳含量。当提供约50°C程度的差值时，在1203°C 1586°C的熔融铁温度范围内，可适当确定在经济上最期望的碳含量。在熔融铁的加热和热储存中，将含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热用作加热手段。燃料气体的实例包括与助燃气体燃烧而形成(X)2或H2O的气体如LNG (液化天然气)、LPG (液化石油气)、CO气体、喷雾重油、喷雾气油等。助燃气体的实例包括纯氧气、空气等。通过将纯氧气的制造成本与因废气而释放的显热损失相关的开支相比可确定助燃气体。即，如果将空气用作助燃气体，则尽管与纯氧气不同，不需要生产费用，但是占空气的约80%的氮气作为废气而释放大量显热。需要与这种热损失等价的能量开支。通常，使用高浓度氧气作为助燃气体来提供节能效果。可以在使得实现完全燃烧的比率下混合燃料气体与助燃气体。由于完全燃烧比率随所用气体的种类而变化，所以根据所用燃料气体和助燃气体的种类能够适当确定所述比率。例如，当燃料气体为LNG且助燃气体为纯氧气时，完全燃烧比率(体积比)为使得燃料气体助燃气体=1 2. 30的比率；且当燃料气体为LPG且助燃气体为纯氧气时，燃料气体助燃气体为1 5. 12。如上所述，气泡破裂粉尘随因氧气而燃烧的碳的含量的增大而增大。根据这种发现，当以超过完全燃烧比率的量添加燃料气体时，气体混合物中的氧气与熔融铁中的碳发生反应的概率下降，从而最大程度可能地减少气泡破裂粉尘的产生。如果氧化铁是主要原料，则能够有效地将不完全燃烧的燃料气体用作氧化铁的还原剂。类似地，如果铁屑是主要原料，则基于与上述相同的原因，通过以超过完全燃烧比率的量添加燃料气体能够最大程度可能地减少气泡破裂粉尘的产生。在这种情况下，将不完全燃烧的燃料气体作为废气回收，并能够将其再利用。基于上述原因，不能容易地确定燃料气体与助燃气体之比，但是例如，燃料气体 助燃气体的体积比可以为约1 1 约1 10。在本发明中，通过气体混合物的燃烧反应热能够对熔融铁进行加热，并将热储存在其中。另外，通过热混合气体喷流的机械能能够对熔融铁进行剧烈搅拌。为了进一步增强熔融铁的搅拌，能够从低于熔融铁表面的位置处的一侧、或从熔融铁保持容器的底部吹送气体如氧气、氮气、空气、二氧化碳、氩气和燃料气体。然而，当用于剧烈搅拌而吹送的气体为氧气或空气时，除了用于形成气体混合物以产生燃烧反应热的燃料气体之外，还必须以足以与氧气或空气反应的量供应燃料气体。当用于剧烈搅拌而吹送的气体为燃料气体时，除了用于形成气体混合物以产生燃烧反应热的助燃气体之外，还优选以足以与燃料气体反应的量添加助燃气体。在本发明中，优选的是，在外部经受水冷的金属管中以期望比率混合燃料气体与助燃气体，从而形成混合气体喷流，所述混合气体喷流在通过水冷金属管的出口之后的速度等于或大于声速，还优选从熔融铁的上部吹送所述混合气体喷流。据认为，速度等于或大于声速的气体混合物不会在水冷金属管的出口附近形成燃烧火焰；然而，在熔融铁中或在气体混合物的速度下降的熔融铁表面附近发生燃烧反应，且将气体混合物的温度加热至可燃烧温度而产生燃烧热。优选顶吹法，因为在用于吹气的金属管的尖端(喷枪)损坏时，能够容易地对其进行更换。例如，如果风口位于容器的底部或侧面，则风口周围的耐火材料可能被腐蚀，且难以维修。
释放混合气体喷流的金属管出口优选位于熔融铁的表面附近，且在使得由熔融铁飞沫造成的喷枪尖端的损伤不剧烈的范围内，所述熔融铁飞沫因混合气体喷流与熔融铁表面的碰撞能而产生。优选上述范围，因为能够将混合气体喷流尽可能深地吹送到熔融铁中。 不能容易地确定具体值，因为其随炉子的形状、尺寸等而变化。然而，所述出口可位于距熔融铁表面约0. 5 约2. 5m、优选约1 约an处。为了在喷嘴出口处获得速度等于或大于声速的气体混合物，优选的是，所述金属管在尖端处具有德-拉伐尔喷嘴，且在所述德-拉伐尔喷嘴中形成气体混合物。如同例如在日本特开平6-73431号公报和日本特开平6-73433号公报中所公开的，广泛已知的其中气体喷流具有等于或大于声速的速度的制造方法为德-拉伐尔喷嘴技术。当使用德-拉伐尔喷嘴在等于或大于声速的气体流速下将燃料气体和助燃气体的气体混合物吹送到温度保持在1150°C以上的熔融铁保持容器中时，到达熔融铁表面附近的气体立即引发燃烧反应，且进入到因气体具有的强机械能而造成的熔融铁中。将熔融铁的温度设定为比与熔融铁中碳含量相对应的熔点高约100°C。因此， 已经进入熔融铁中的燃料气体和助燃气体的气体混合物处于使得气体混合物被密封在约 1253°C以上高温下的反应室内的状态中，这迅速引发燃烧反应，并造成完全燃烧，即使仍存在未反应的部分。由此形成的燃烧气体气泡(CO2和H2O)通过熔融铁而漂浮，同时发生热交换。在这种方法的过程中，一部分燃烧气体气泡与熔融铁中包含的碳结合而引发吸热反应， 因此，综合的热效率变为约80%。从这个观点来看，为了加强搅拌，优选的是，将因吹送到熔融铁中的气体混合物的燃烧反应而产生的燃烧气体气泡漂浮的位置调节为位于已经添加至熔融铁中并漂浮在熔融铁表面上的含铁材料的下方。根据供应燃料气体和助燃气体的气体混合物的位置(例如，从所述炉子底部供应)、吹气压力等可对漂浮位置进行调节。可以不仅在垂直方向上，而且在相对于垂直轴的倾角不大于45°的方向上设置用于排放速度等于或大于声速的气体混合物的孔(优选3 6个)。为了将熔融铁用作用于收集铁的溶剂，必须对已经经历了还原反应的铁与用作溶剂的熔融铁进行剧烈搅拌和混合。通过向熔融铁中吹送速度已经加速至等于或大于声速的速度的混合气体喷流来进行剧烈搅拌和混合。具体地，如果能够将速度已经加速至等于或大于声速的混合气体喷流吹送到熔融铁中，则能够对充当储热物质的熔融铁进行加热并将热储存在其中；通过速度已经加速至等于或大于声速的混合气体喷流的碰撞能，并通过因燃烧反应而产生的CO2或H2O气泡的浮力，能够将熔融铁与已经经历了还原反应并漂浮在熔融铁上的固体铁剧烈搅拌。由此，能够在熔融铁中迅速回收固体铁。根据加热温度、所供应熔融铁的量、所用含铁材料的种类和量等，能够适当确定燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量，且无特殊限制。在本发明中，优选的是，通过对与熔融铁完成热交换的燃烧废气的温度进行测量而调节燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量，从而将熔融铁温度保持恒定。熔融铁的温度为如上所述。据认为，如果完美进行燃烧气体气泡的热交换，则废气的温度变得几乎与熔融铁的温度相同。然而，由于将废气温度的测量点与熔融铁的表面分开，所以废气的温度通常比熔融铁的温度低。当不充分地进行燃烧气体气泡与熔融铁的热交换时，高温燃烧气体与废气一起排出，这会提高废气的温度。因此，考虑到温度的这种变化，将废气的目标温度设定为比熔融
10铁的目标温度高约10°c 100°C，优选约10°C 50°C ；然而，这会随所用炉子的种类、所用含铁材料的量、以及气体混合物的吹送条件等而变化。如果废气的温度降至废气目标温度以下，则为了提高生产效率，优选以高达废气最大去除能力、或高达用于供应燃料气体和助燃气体的气体混合物的设备的最大容量的量来供应所述气体。当废气温度达到目标温度时，停止气体的供应。因此，根据废气的温度，通过对燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量进行调节能够将熔融铁的温度保持恒定。3.步骤 3在步骤3中，向受热并储热的熔融铁中添加含铁材料和碳源，从而将所述含铁材料转化成熔融铁。所述含铁材料的实例包括具有各种化学组成和各种形状的氧化铁(例如，铁矿石)、和含铁的材料如铁屑、还原铁等。氧化铁的形状的实例包括块、粉末、对粉末进行压缩的压块和小球等。氧化铁的纯度随其来源而变化，且存在很多种。在本发明中，能够对任意一种氧化铁进行有效还原而回收铁。同样适用于铁屑；本发明的目的是通过对铁屑进行有效熔化来制造熔融铁而与铁屑的形状和尺寸无关。因此，本发明能够确保根据市场价格来选择合适的原料，并提供了用于制造熔融铁的经济上合理的方法而与主要原料的种类无关。将碳源用作氧化铁的还原剂，或用于调节获得的熔融铁中的碳含量。其实例包括焦炭、石墨、煤等。如果将诸如铁矿石的氧化铁用作含铁材料，则通过向保持容器中的熔融铁中添加碳源可有效还原所述氧化铁。制得的铁熔化成存在于保持容器中的熔融铁。已知的是，在氧化铁和碳两者的存在下，通过加热至1000°c以上可相对迅速地进行还原反应；然而，在本发明中，将熔融铁加热至1000°c以上，且熔融铁对源自燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热的热进行储存，且通过储存在熔融铁中的热可在炉子中的各个位置处以均勻的方式对氧化铁进行有效还原。将铁矿石用作含铁材料倾向于相对提高了所得熔融铁中的磷量。因此，如果期望磷含量低的熔融铁，则可以通过添加石灰来将磷除去。所添加石灰的量不受特殊限制，且适当地确定所述量，使得能够获得磷的期望量。理论上，通过确定铁的熔点，能够确定添加的碳的含量，但是碳的使用效率随氧化铁的形状和化学组成而变化，且飞溅条件与加热用气体混合物的吹送条件相关。因此，碳的含量不能简单地从理论上进行确定，但是例如，氧化铁碳源的重量比优选为约1 0.1 1，更优选约1 0. 1 0. 5，还更优选约1 0. 0.33。在本发明中，主要将碳源用作氧化铁的还原剂；然而，如上所述，通过以超过助燃气体的量的量添加燃料气体，能够将所述燃料气体用作氧化铁的还原剂。根据市场价格来选择用于本发明中的还原剂，且这是本专利的基本概念。最初存在的熔融铁与添加的氧化铁的重量比不受特殊限制，因为通过气体混合物的燃烧反应热可供应所需要的热能。然而，考虑到氧化铁的还原反应速率，优选的是，熔融铁氧化铁的重量比为约1 0. 1 3 (优选1 0. 1 0. 5)。此外，如果将铁屑如钢屑等用作含铁材料，则在保持容器中可将铁屑有效地熔化成熔融铁。在这种情况下，必须对碳源的供应量进行调节，从而使得碳含量与最初存在于保持容器中的熔融铁的碳含量相对应。在这种情况下，碳源的供应量取决于熔融铁中所需要的碳量。如上所述，熔融铁中的碳含量优选为4. 3wt %以下，更优选3 4. 3wt %，还更优选3 %，最优选3. 2 3.8wt%。能够确定碳源的供应量，使得碳含量在上述范围内。例如，当使用55吨铁屑制造碳含量为约4wt%的熔融铁时，需要2. 2吨碳源。考虑到工业损失等，优选约2. 4 2. 6吨碳源。添加碳源的方法不受特殊限制。可以从低于熔融铁表面的位置处的侧面、或保持容器的底部供应碳源，且可以从熔融铁的上部吹送碳源。此外，当使用用于形成气体混合物的燃料气体作为载气时，可以将细粉碳源与其混合并进行供应。最初存在的熔融铁与所添加铁屑的重量比不受特殊限制，但每次添加的铁屑的量为熔融铁的约60wt%以下，优选为熔融铁的55%以下。当添加超过熔融铁的60wt%时，熔融铁的温度过度下降，这会导致凝固。气体回收方法本发明涉及包括下列步骤的气体回收方法使用燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对含碳熔融铁进行加热；向受热并储热的熔融铁中添加废轮胎、废塑料和 /或油砂以将其热分解，从而回收CO气体、氢气和/或烃气。在本发明的制造方法中，因为产生大量的CO气体，特别是在将氧化铁用作主要原料时，所以包括也充当粉尘收集器的废气回收设备。使用这种设备，通过向熔融铁中添加包含碳元素或氢元素作为基本化学成分的材料如废轮胎、废塑料和/或油砂，可以回收通过热分解所产生的CO气体、氢气或烃气。含有碳元素或氢元素作为基本化学成分的材料如废轮胎、废塑料和/或油砂的供应量取决于废气去除能力。因此，只要能够将产生的废气除去，则所述材料的供应量不受特殊限制。关于使用气体混合物的燃烧反应热进行加热的步骤和装置，能够使用本发明中公开的任意步骤和装置。用于控制熔融铁温度的方法此外，本发明涉及对含碳熔融铁的温度进行控制的方法，其中，在通过含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对熔融铁进行加热的步骤中，根据加热期间所产生废气的温度对含燃料气体和助燃气体的气体混合物的添加量进行调节。关于使用气体混合物的燃烧反应热进行加热的步骤、根据加热期间所产生废气的温度对燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量进行调节的方法等，能够使用本发明中公开的任意方法。实施例下面通过实施例对本发明进行更详细地说明；然而，不能将本发明的范围限制为这些实施例。实施例1在废气回收设备的下部安置温度计，所述废气回收设备位于能够处理230吨熔融钢的LD转炉的炉口上部。使用上述温度计能够测量要从LD转炉排出的气体的温度。将 100吨熔融铁供应至所述LD转炉中。
通过水冷喷枪从熔融铁上部吹送用于加热熔融铁的含燃料气体和助燃气体的气体混合物，所述水冷喷枪具有在尖端包含德-拉伐尔喷嘴的吹气通道。将LPG和高纯氧气分别用作燃料气体和助燃气体，并将气体的比率(体积比)确定为LPG 纯氧气=1 5. 12。在用于大量供应所需要的纯氧气的条件下，确定了在初始膨胀区终点上游侧上的德-拉伐尔喷嘴的尺寸；并在用于适当膨胀气体混合物的条件下确定了位于喉管区下游侧的抵消区(set-off region)起始点下游侧上的德-拉伐尔喷嘴的尺寸。初始膨胀区和抵消区通过直线相连。在这种区域中，在德-拉伐尔喷嘴的管壁上圆周布置狭缝孔。对所述德-拉伐尔喷嘴进行设计使得期望量的LPG将通过所述狭缝孔来供应，并在德-拉伐尔喷嘴中与纯氧气进行混合。在喷枪出口处，LPG和纯氧气的气体混合物的速度达到等于或大于声速的速度，并将所述混合物吹送到熔融铁中。这种德-拉伐尔喷嘴能够以约1 IOOONm3/小时的速率供应LPG，能够以约 56300Nm3/小时的速率供应纯氧气，并能够以约67300Nm7小时的速率供应LPG和纯氧气的气体混合物。由于将熔融铁中的碳含量和熔融铁的温度分别调节为约4%和约1400°C，所以 LPG和纯氧气的气体混合物进入到熔融铁中并同时迅速引发在熔融铁表面附近的燃烧反应，且产生热火焰。这种熔融铁加热系统证实，LPG和纯氧气的气体混合物的供应量增大提高了废气的温度，且熔融铁的温度随废气温度的升高成比例地升高。实施例2在本实施例中，使用与实施例1中相同的装置，并使用铁矿石作为主要原料来制造熔融铁。在这种情况下，使用LPG作为燃料气体，并使用纯氧气作为助燃气体。在LD转炉中预先准备约100吨熔融铁，其中将熔融铁的碳含量和温度分别调节为约4%和约1400°C。制备约203吨压块，其中将约41吨粉煤、和约162吨铁含量为约63% 的铁矿石进行混合并凝固。将每次添加的压块的量限制为熔融铁重量的约60%，并通过将熔融铁的重量除以 2. 47来进行估计，其为压块对铁屑的冷却能力系数。将铁屑的添加量限制为熔融铁重量的阳％。然而，由于压块的密度比熔融铁低，因此它们漂浮在熔融铁的表面上，且不是所有添加的压块都立即对熔融铁进行冷却，所以通过将上述看作上限可确定压块的添加量。压块对铁屑的冷却能力系数为2. 47表明，压块的冷却能力是相同重量铁屑的2. 47倍。首先，将水冷喷枪尖端与熔融铁表面之间的距离设定为1. 5m。分别在约IlOOONm3/ 小时、约56300Nm7小时和约67300Nm7小时的速率下供应LPG、纯氧气、以及LPG和纯氧气的气体混合物。在开始供应之后，立即从位于炉子上方的原料漏斗向所述炉子中供应压块。 在开始供应压块的同时，开始从炉子的底部吹送粉煤。在使得相对于每吨压块吹送约27kg 粉煤的速率下，吹送粉煤。起初，在3吨/分钟的供应速率下供应压块。对压块的供应速率进行调节，使得能够将废气的温度保持为约1400°C。当废气的温度超过1500°C时，还原反应停止，这表明熔融铁受热。因此，优选的是，以使得废气温度不超过1450°C的方式对压块的供应量进行调节。在添加所有由此制备的203吨压块之后，当废气温度达到1500°C以上时，停止从水冷喷枪供应气体混合物并停止从炉子底部供应粉煤。其后，立即将水冷喷枪从炉子中移出。将大约10吨熔融铁留在炉子中，并将大约100吨熔融铁流入(tap)钢包中。随后， 将漂浮在熔融铁表面上的炉渣排放至渣盘中，并开始下一操作。在操作期间，将大约1吨熔融铁从炉子中流出。将大约0.8吨熔融铁与排放的炉渣一起流出。在这种操作期间产生的粉尘的量较少，即0.2吨。从用于这种操作中的炉子底部吹入的粉煤的含量为约5. 4吨；LPG 和纯氧气的含量分别为约10755Nm3和约5M70Nm3 ；且所需要的时间为约60分钟。通过废气回收设备回收的气体的含量为133900Nm3 ；且所述废气中的CO气体、H2气和CO2气体分别为约70%、约10%和约20%。将这种操作重复两次，并得到约200吨熔融铁。对熔融铁进行脱硫处理，然后进行通常的转炉精炼，由此制得熔融钢。如果将上述操作模式标准化，则不需要测量废气的温度。如果根据标准操作对压块的供应速率和从炉子底部供应的粉煤的吹送速率进行调节，并考虑到气体混合物的总含量而进行操作，则能够获得几乎相同的结果。实施例3在本实施例中，使用与实施例1中相同的装置，并使用铁矿石作为主要原料来制造熔融铁。在这种情况下，使用LPG作为燃料气体，并使用纯氧气作为助燃气体。在LD转炉中预先准备约100吨熔融铁，其中将熔融铁的碳含量和温度分别调节为约4%和约1400°C。制备约162吨铁含量为约63%的铁矿石块。将每次添加的压块的量限制为熔融铁重量的约60%，并通过将熔融铁的重量除以 3. 1来进行估计，其为压块对铁屑的冷却能力系数。将铁屑的添加量限制为熔融铁重量的 55% ；然而，由于铁矿石的密度比熔融铁低，因此其漂浮在熔融铁的表面上，且不是所有添加的铁矿石都立即对熔融铁进行冷却，所以通过将上述看作上限可确定铁矿石的添加量。 铁矿石对铁屑的冷却能力系数为3. 1表明，铁矿石的冷却能力是相同重量铁屑的3. 1倍。首先，将水冷喷枪尖端与熔融铁表面之间的距离设定为1. 5m。分别在约IlOOONm3/ 小时、约56300Nm7小时和约67300Nm7小时的速率下供应LPG、纯氧气、以及LPG和纯氧气的气体混合物。在开始供应之后，立即从位于炉子上方的原料漏斗向所述炉子中供应铁矿石。在开始供应铁矿石的同时，开始从炉子的底部吹入粉煤。在使得相对于每吨铁矿石吹入约454kg粉煤的速率下，吹入粉煤。起初，在2. 3吨/分钟的供应速率下供应铁矿石。对铁矿石的供应速率进行调节， 使得能够将废气的温度保持为约1400°C。当废气的温度超过1500°C时，还原反应停止，这表明熔融铁受热。因此，优选以使得废气温度不超过1450°C的方式对铁矿石的供应量进行调节。在添加所有由此制备的162吨铁矿石之后，当废气温度达到1500°C以上时，停止从水冷喷枪供应气体混合物并停止从炉子底部供应粉煤。其后，立即将水冷喷枪从炉子中移出。将大约100吨熔融铁留在炉子中，并将大约100吨熔融铁流入钢包中。随后，将漂浮在熔融铁表面上的炉渣排放至渣盘中，并开始下一操作。在操作期间，将大约1吨熔融铁从炉子中流出。将大约0.8吨熔融铁与排放的炉渣一起流出。在这种操作期间产生的粉尘的量较少，即0. 2吨。从用于这种操作中的炉子底部吹入的粉煤的含量为约46. 4吨；LPG和纯氧气的含量分别为约10755Nm3和约55470Nm3 ；且所需要的时间为约60分钟。
通过废气回收设备回收的气体的含量为133900Nm3 ；且所述废气中的CO气体、吐气和(X)2气体分别为约70%、约10%和约20%。将这种操作重复两次，并得到约200吨熔融铁。对熔融铁进行脱硫处理，然后进行通常的转炉精炼，由此制得熔融钢。实施例4在本实施例中，使用实施例1中所使用的炉设备，并分别将LNG和纯氧气用作燃料气体和助燃气体。具体地，将LNG用作燃料气体，并将高纯氧气用作助燃气体。将气体的比率(体积比)确定为LNG 纯氧气=1 2. 3。用于该实施例中的水冷喷枪具有双层结构；外部为用于纯氧气的流径，且其内部为用于LNG的铜管型流径。向称作“停滞区”的区域中供应期望量的LNG，所述区域为在喉管区上游侧的管壁向喉管区开始变窄的部分。由此，对所述德-拉伐尔喷嘴进行设计使得会在德-拉伐尔喷嘴中将LNG与纯氧气进行混合。在喷枪出口处，LNG和纯氧气的气体混合物的速度达到等于或大于声速的速度，并将所述混合物吹送到熔融铁中。这种德-拉伐尔喷嘴能够分别以约18300Nm7小时、约42IOONm3/小时和约 60400Nm3/小时的速率供应LNG、纯氧气、以及LNG和纯氧气的气体混合物。由于将熔融铁中的碳含量和熔融铁的温度分别调节为约4%和约1400°C，所以 LNG和纯氧气的气体混合物进入到熔融铁中并同时迅速引发在熔融铁表面附近的燃烧，且产生热火焰。这种熔融铁加热系统证实，LNG和纯氧气的气体混合物的供应量增大提高了废气的温度，且熔融铁的温度随废气温度的升高成比例地升高。实施例5在本实施例中，使用与实施例4中相同的装置，并使用铁屑作为主要原料来制造熔融铁。在这种情况下，使用LNG作为燃料气体，并使用纯氧气作为助燃气体。在LD转炉中预先准备约100吨熔融铁，其中将熔融铁的碳含量和温度分别调节为约4%和约1400°C。另外，准备约110吨铁屑。首先，向熔融铁中添加约50吨铁屑(铁屑与熔融铁的重量比为约50% )。在铁屑的供应完成之后，将水冷喷枪尖端与熔融铁表面之间的距离设定为约1. 5m。其后，立即分别在约18300Nm3/小时、约39470Nm3/小时和约 57770Nm3/小时的速率下供应LNG、纯氧气、以及LNG和纯氧气的气体混合物。在开始供应所述气体混合物之后，立即从用于粉煤的风口吹入粉煤，所述风口位于炉子的底部。粉煤的吹入速率为30 /分钟。在约9. 4分钟之后，废气的温度超过1500°C。因此，停止从炉子底部吹入粉煤，并停止吹入气体混合物，另外引入60吨铁屑。在该阶段，气体混合物的量和粉煤的吹入量分别为约 9012Nm3 和 2877kg。在完成60吨铁屑的另外引入之后，立即将水冷喷枪插入到炉子中，并在与如上述完全相同的条件下开始操作。在约11. 2分钟之后，废气的温度超过1500°C ；因此，停止吹入气体混合物并停止从炉子底部吹入粉煤。将大约100吨熔融铁留在炉子中，并将大约107吨熔融铁流入钢包中。在精炼期间，将大约1吨熔融铁从炉子中分离出来，将大约0. 8吨熔融铁与炉渣一起流出，且约0. 5 吨为粉尘。通过总共约21分钟的气体混合物喷射来熔化约110吨铁屑。在这种操作期间， 消耗约6100Nm3 LNG、约13730Nm3纯氧气、以及从炉子底部吹入的约6300kg粉煤。通过废气回收设备回收了约11700Nm3的废气。所述废气中的CO气体、H2气和(X)2气体分别为约70%、约 10%和约 20%。由此得到的熔融铁的碳含量为约4%，且温度为约1400°C，这与原始熔融铁几乎相同。将这种操作重复两次，并得到约214吨熔融铁。然后，对熔融铁进行脱硫处理，并然后进行通常的转炉精炼，由此制得熔融钢。实施例6在本实施例中，使用实施例1中所使用的炉设备，并分别将LNG和纯氧气用作燃料气体和助燃气体。具体地，将LNG用作燃料气体，并将高纯氧气用作助燃气体。将气体的比率(体积比)确定为LNG 纯氧气=1 2. 3。用于该实施例中的水冷喷枪具有双层结构；外部为用于纯氧气的流径，且其内部为用于LNG的铜管型流径。在所述德-拉伐尔喷嘴中，根据大量消耗的纯氧气的流量来确定喉管区的截面积。在德-拉伐尔喷嘴的喉管区处向纯氧气流供应期望量的LNG。对所述德-拉伐尔喷嘴进行设计使得气体混合物会在喉管区下游侧适当膨胀，且所述LNG和纯氧气会在所述德-拉伐尔喷嘴中均勻混合，由此在喷嘴出口处展示等于或大于声速的高速度。这种德-拉伐尔喷嘴能够分别以约18300Nm7小时、约42IOONm3/小时和约 60400Nm3/小时的速率供应LNG、纯氧气、以及LNG和纯氧气的气体混合物。由于将熔融铁中的碳含量和熔融铁的温度分别调节为约4%和约1400°C，所以 LNG和纯氧气的气体混合物进入到熔融铁中并同时迅速引发在熔融铁表面附近的燃烧，且产生热火焰。这种熔融铁加热系统证实，LNG和纯氧气的气体混合物的供应量增大提高了废气的温度，且熔融铁的温度随着废气温度的升高成比例地升高。实施例7在本实施例中，使用与实施例6中相同的装置，并使用铁屑作为主要原料来制造熔融铁。在这种情况下，使用LNG作为燃料气体，并使用纯氧气作为助燃气体。在LD转炉中预先准备约100吨熔融铁，其中将熔融铁的碳含量和温度分别调节为约4%和约1400°C。另外，准备约110吨铁屑。首先，向熔融铁中添加约50吨铁屑(铁屑与熔融铁的重量比为约50% )。在铁屑的供应完成之后，将水冷喷枪尖端与熔融铁表面之间的距离设定为约1. 5m。其后，立即分别在约18300Nm3/小时、约39470Nm3/小时和约 57770Nm3/小时的速率下供应LNG、纯氧气、以及LNG和纯氧气的气体混合物。在开始供应所述气体混合物之后，立即从用于粉煤的风口吹入粉煤，所述风口位于炉子的底部。粉煤的吹入速率为30 /分钟。在约9. 4分钟之后，废气的温度超过1500°C。因此，停止从炉子底部吹入粉煤，并停止吹入气体混合物，另外引入60吨铁屑。在该阶段，气体混合物的量和粉煤的吹入量分别为约 9012Nm3 和 2877kg。在完成60吨铁屑的另外引入之后，立即将水冷喷枪插入到炉子中，并在与如上述完全相同的条件下开始操作。在约11.2分钟之后，废气的温度超过15001；因此，停止吹入气体混合物并停止从炉子底部吹入粉煤。将大约100吨熔融铁留在炉子中，并将大约107 吨熔融铁流入钢包中。在精炼期间，将大约1吨熔融铁从炉子中分离出来，将大约0. 8吨熔融铁与排放的炉渣一起流出，且约0. 5吨为粉尘。
通过总共约21分钟的气体混合物喷射来熔化约110吨铁屑。在这种操作期间，消耗约6100Nm3 LNG、约13730Nm3纯氧气、以及从炉子底部吹入的约6300kg粉煤。通过废气回收设备回收了约11700Nm3的废气。所述废气中的CO气体、H2气和CO2气体分别为约70%、 约10%和约20%。由此得到的熔融铁的碳含量为约4%，且温度为约1400°C，这与原始熔融铁的几乎相同。将这种操作重复两次，并得到约214吨熔融铁。然后，对熔融铁进行脱硫处理，并然后进行通常的转炉精炼，由此制得熔融钢。实施例8示出了基于实施例7的操作的气体回收操作的实施例。分两次添加总共10吨废轮胎，同时进行实施例7的操作。在该阶段中回收的气体的增量为约7600Nm3，且在该阶段中回收的气体中SOx的增量为约120ppm。熔融铁中的硫含量增加了 0.04%，且熔融铁的含量增加了约1.2吨。这是因为回收了废轮胎中的铁。所述操作的其他结果与实施例7的那些基本相同。这表明，使废轮胎气化并作为燃料气体进行了回收。比较例1在实施例1的装置中，利用仅流出纯氧气的常规使用的喷枪代替具有在尖端具有德-拉伐尔喷嘴的气体吹送通道的水冷喷枪。所述喷枪能够在52500Nm3/小时的供应速率下喷射纯氧气，即马赫(Mach)2的气体喷射速度。在LD转炉中预先准备约100吨熔融铁，其中将熔融铁的碳含量和温度分别调节为约4%和约1400°C。另外，准备约110吨铁屑。首先，向熔融铁中供应约50吨铁屑(铁屑与熔融铁的重量比为约50% )。在铁屑的供应完成之后，将水冷喷枪尖端与熔融铁表面之间的距离设定为约2. 0m。其后，立即在 52500Nm3/小时的供应速率下吹入纯氧气，并在IOMkg/分钟的速率下从炉子底部吹入粉煤。在约9分钟之后，首先供应的铁屑发生熔化；因此，停止从炉子底部吹入粉煤，并停止吹入纯氧气。随后，供应另外的60吨铁屑，并在与上述相同条件下重新开始操作。在约11分钟之后，另外供应的铁屑发生熔化；因此，停止从炉子底部吹入粉煤，并停止吹入纯氧气。由此得到的熔融铁具有与初始条件几乎相同的条件，即碳含量为约4%且温度为约1400°C。将约100吨熔融铁留在炉子中，并将约98吨熔融铁流入钢包中。在这种操作中， 产生大约10. 1吨粉尘，且从炉子中分离出大约1吨熔融铁。将约0. 8吨熔融铁与排放的炉渣一起流出。通过废气回收设备回收的气体含量为35920Nm3。实施例5和7、以及比较例1显示了使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对熔融铁进行加热的方法的优势。附图标记1.容器2.隔离壁3.熔融铁4.含铁材料5.腐蚀的部分
权利要求
1.一种制造熔融铁的方法，所述方法包括 向保持容器中供应含碳的熔融铁的步骤，使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对所述熔融铁进行加热，从而储热的步骤，以及向所述受热并储热的熔融铁中添加碳源和含有氧化铁和/或铁屑的含铁材料，从而将所述含铁材料转化成熔融铁的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其中在使用含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对所述熔融铁进行加热，从而储热的步骤中，根据在加热期间所产生废气的温度对含燃料气体和助燃气体的气体混合物的供应量进行控制，从而对所述熔融铁的温度进行调节。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括在外部经受水冷的金属管的尖端处设置的德-拉伐尔喷嘴中将燃料气体和助燃气体进行混合，以在所述水冷金属管的出口处形成速度等于或大于声速的气体混合物喷流，以及从所述熔融铁的上部吹送所述气体混合物喷流。
4.如权利要求1 3中任一项所述的方法，其中对由已经吹送到所述熔融铁中的含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应而产生的废气气泡的浮动位置进行调节，使得所述气泡位于已经添加至所述熔融铁中并浮在所述熔融铁的表面上的所述含铁材料的下方。
全文摘要
本发明的目的是提供一种通过对具有各种化学组成和各种形状的氧化铁进行有效还原、或通过对具有各种形状和各种化学组成的铁屑或还原铁进行有效熔化而制造熔融铁的方法。所述方法用于其中每个炉子需要的铁量不如高炉法中那样大的情况。用于熔融铁制造的方法包括向容器中供应含碳的熔融铁的步骤；通过含燃料气体和助燃气体的气体混合物的燃烧反应热对所述熔融铁进行加热，并在其中储热的步骤；以及向所述因受热而储热的熔融铁中添加碳源和含有氧化铁和/或铁屑的含铁材料，由此将所述含铁材料转化成熔融铁的步骤。
文档编号C10J3/00GK102159731SQ200980136438
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月7日 优先权日2008年9月16日
发明者平冈照祥 申请人:株式会社Istc