Способ прямого плавления

Способ прямого плавления

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии железа, а именно к способу прямого плавления содержащего металл сырьевого материала. Способ включает этапы частичного восстановления содержащего металл сырьевого материала и, по существу, освобождения угля от летучих веществ в установке для предварительного восстановления и получения частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала и кокса. Прямое плавление частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала с получением расплавленного металла осуществляется в установке для прямого плавления при использовании кокса в качестве источника энергии и восстановителя с последующим сжиганием реакционного газа, полученного в процессе прямого плавления, в атмосфере предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха с получением степени дожигания более 70% для генерирования тепла, необходимого для реакций прямого плавления и поддержания металла в расплавленном состоянии. Изобретение позволяет предварительно освобождать уголь, содержащий среднее и высокое количество летучих веществ, перед введением его в установку, что обеспечивает эффективность процесса прямого плавления со степенью последующего дожигания газов 70% и более. 10 з.п.ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к способу получения расплавленного металла, в частности, но не исключительно железа, из содержащего металл сырьевого материала, такого как руды, частично восстановленные руды и содержащие металл стоки производственных отходов, в металлургической установке, содержащей ванну расплава.

Настоящее изобретение более конкретно относится к способу прямого плавления ванны расплавленного металла для получения расплавленного металла из содержащего металл сырьевого материала.

Процесс, в котором получают расплавленный металл напрямую из содержащего металл сырьевого материала, обычно называют "процессом прямого плавления".

Один из известных способов прямого плавления, называемый обычно как Romelt-процесс, основан на использовании активно перемешиваемой шлаковой ванны большого объема как среды для плавления всплывших наверх металлических оксидов с получением металла и для последующего сжигания газообразных продуктов реакции и передачи тепла, необходимого для продолжения плавления металлических оксидов. Romelt-процесс включает вдувание обогащенного кислородом воздуха или кислорода в шлак через нижний ряд фурм, что обеспечивает перемешивание шлака, и вдувание кислорода в шлак через верхний ряд фурм для последующего сжигания (дожигания) газов. В Romelt-процессе слой металла не является основной реакционной средой.

Другую известную группу способов прямого плавления, которые основаны на использовании шлака, обычно называют процессами "глубокого шлака". Эти процессы, такие как DIOS- и AISI-процессы, основаны на образовании глубокого слоя шлака с тремя зонами, а именно: верхней зоны для последующего сжигания реакционных газов в среде вдуваемого кислорода; нижней зоны для выплавки металла из металлических оксидов и промежуточной зоны, которая разделяет верхнюю и нижнюю зоны. Как и в Romelt-процессе, металлический слой под слоем шлака не является основной реакционной средой.

Другой известный способ прямого плавления, в котором слою расплавленного металла отведена роль реакционной среды и на который обычно ссылаются как на Hismelt-процесс, описан в Международной заявке на патент PCT/AU/96/00197 (WO 96/31627) от имени заявителей настоящего изобретения.

Как описано в Международной заявке на патент, Hismelt-процесс включает: (a) образование ванны расплава, имеющей слой металла и слой шлака над металлическим слоем в установке для плавления; (b) введение в ванну: (i) содержащего металл сырьевого материала, как правило, металлических оксидов; и (ii) твердого содержащего углерод материала, как правило, угля, который выполняет функцию восстановителя металлических оксидов и источника энергии; и (с) плавление содержащего металл сырьевого материала с получением металла в металлическом слое.

Hismelt-процесс также включает последующее сжигание реакционных газов, таких как СО и Н₂, выпускаемых из ванны расплава в пространство над ванной, в атмосфере содержащего кислород газа, и передачу тепла, выделяемого при их последующем сжигании, в ванну как вклад в тепловую энергию, необходимую для плавления содержащего металл сырьевого материала.

Hismelt-процесс также включает образование переходной зоны над номинально спокойной поверхностью ванны, в которую выбрасываются вверх, а затем падают вниз капли или всплески или струи расплавленного металла и/или шлака, образующие эффективную среду для передачи в ванну тепловой энергии, выделяемой над ванной при последующем сжигании реакционных газов.

Цель настоящего изобретения состоит в создании способа прямого плавления.

В соответствии с настоящим изобретением предложен способ прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, который включает этапы: (а) подачи содержащего металл сырьевого материала и угля в установку для предварительного восстановления; (b) частичного восстановления содержащего металл сырьевого материала и, по существу, освобождения угля от летучих веществ в установке для предварительного восстановления и получения частично восстановленного содержащего железо сырьевого материала и кокса; (c) подачи частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала и кокса, полученных на этапе (b), в установку для прямого плавления; (d) подачи предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления; и (e) прямого плавления частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала с получением расплавленного металла в установке для прямого плавления при использовании кокса в качестве источника энергии и восстановителя и последующего сжигания (дожигания) реакционного газа, полученного в процессе прямого плавления, в предварительно нагретом воздухе или обогащенном кислородом воздухе до степени дожигания более 70%, для генерирования тепла, необходимого для реакций прямого плавления и поддержания металла в расплавленном состоянии.

Способ, в частности, хотя это не означает, что исключительно, относится к углям, содержащим среднее и высокое количество летучих веществ. Понятие угли со средним содержанием летучих веществ, как его понимают здесь, означает угли, содержащие 20-30 вес.% летучих веществ. Понятие угли со средним содержанием летучих веществ, как его понимают здесь, означает угли, содержащие более 30 вес.% летучих веществ.

В случае использования углей, содержащих среднее и высокое количество летучих веществ, в основу настоящего изобретения входит существенное освобождение углей этих типов от летучих веществ перед введением угля в установку для прямого плавления, чтобы обеспечить эффективность процесса прямого плавления, со степенью последующего сжигания газов 70% и более при использовании нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в качестве содержащих кислород газов для последующего сжигания.

Этап (b) предпочтительно предусматривает получение частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала, имеющего степень предварительного восстановления менее 65%.

Содержание кислорода в обогащенном кислородом воздухе предпочтительно составляет менее 50 об.%.

Термин "существенное освобождение от летучих веществ" означает извлечение из угля по меньшей мере 70 вес.% летучих веществ.

Степень "последующего сжигания" (дожигания) газов определяют как где [СО₂] = объем СО₂ в процентах в отходящем газе; [Н₂О] = объем Н₂О в процентах в отходящем газе; [СО] = объем СО в процентах в отходящем газе; и [Н₂] = объем Н₂ в процентах в отходящем газе.

Термин "отходящий газ" определяют здесь как газ, образованный в ходе реакций плавления и последующего сжигания и до необязательного добавления в этот газ любого дополнительного содержащего углерод сырьевого материала, такого как природный газ.

Предпочтительно способ включает предварительный нагрев воздуха или обогащенного кислородом воздуха в ходе этапа (d) до температуры в диапазоне 800-1400^oС и после этого подачу предварительного нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления на этапе (d).

Более предпочтительно температура находится в диапазоне 1000-1250^oС.

Предпочтительно способ включает использование отходящего газа, выпускаемого из установки для прямого плавления в качестве источника энергии для предварительного нагрева воздуха или обогащенного кислородом воздуха перед подачей нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления на этапе (d).

Предпочтительно способ включает охлаждение отходящего газа, выпускаемого из установки для прямого плавления перед использованием отходящего газа, в качестве источника энергии.

Предпочтительно способ включает использование части отходящего газа, выпускаемого из установки для предварительного восстановления, в качестве источника энергии для предварительного нагрева воздуха или обогащенного кислородом воздуха перед подачей нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления на этапе (d).

Предпочтительно способ включает предварительный нагрев воздуха или обогащенного кислородом воздуха в одном или более одного газоподогревателе.

Предпочтительно способ включает предварительный нагрев содержащего металл сырьевого материала перед этапом (а) подачи содержащего металл сырьевого материала в установку для предварительного восстановления.

Предпочтительно способ включает предварительный нагрев содержащего металл сырьевого материала при использовании отходящего газа, выпускаемого из установки для предварительного восстановления.

Предпочтительно установка для предварительного восстановления содержит псевдоожиженный слой.

Более предпочтительно способ включает повторную подачу отходящего газа, выпускаемого из псевдоожиженного слоя, назад в псевдоожиженный слой.

Предпочтительно способ включает повторную подачу по меньшей мере 70 об.% отходящего газа, выпускаемого из псевдоожиженного слоя, назад в псевдоожиженный слой.

Термин "псевдоожиженный слой", как его понимают здесь, включает как кипящий, так и циркулирующий типы псевдоожиженного слоя. Предусмотрено также использование комбинации кипящего и циркулирующего псевдоожиженного слоя.

Термин "содержащий металл сырьевой материал", как его понимают здесь, означает любой содержащий металл сырьевой материал, который включает металлические оксиды, такие как руды, частично восстановленные руды и содержащие металл промышленные отходы.

Этап (е) может быть любым подходящим способом прямого плавления.

Предпочтительно этап (е) включает прямое плавление частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала в соответствии с Hismelt-процессом, который включает: (a) образование ванны расплава, имеющей слой металла и слой шлака над слоем металла, в установке для прямого плавления; (b) введение содержащего металл сырьевого материала и кокса в слой металла через множество патрубков/фурм; (c) плавление содержащего металл сырьевого материала, по существу, в металлическом слое с получением расплавленного металла; (d) обеспечение выброса расплавленного металла и шлака в виде всплесков, капель и струй в пространство над номинально спокойной поверхностью ванны расплава и образование переходной зоны; и (e) введение предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления через один или более чем один патрубок/фурму и последующее сжигание реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, посредством чего выбрасываемые вверх, а затем падающие вниз всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака способствуют передаче тепла в ванну расплава, благодаря чему в переходной зоне сведены к минимуму потери тепла через боковые стенки установки для плавления в контакте с переходной зоной.

Термин "слой металла", как его используют здесь, означает область или зону, которая преимущественно представляет собой металл. Конкретней, этот термин определяет область или зону, которая включает дисперсию расплавленного шлака в сплошном объеме металла.

Термин "спокойная поверхность", как его понимают здесь, в контексте ванны расплава означает поверхность ванны расплава при условиях процесса, когда отсутствует введение газа/твердых материалов, и отсутствие поэтому перемешивания ванны.

Ниже изобретение описано в примере его воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг.1 очень схематично представлена поточная диаграмма способа в соответствии с настоящим изобретением; и на фиг.2 приведено вертикальное сечение через установку предпочтительной формы для прямого плавления для использования в способе, представленном на фиг.1.

Описание предпочтительного варианта, показанного на фиг.1, приведено в контексте получения железа из железной руды. Однако следует отметить, что предпочтительный вариант в равной степени применим для получения металлов (включая металлические сплавы) из других содержащих металлы материалов.

Как показано на фиг.1, железную руду предварительно нагревают в циклонах 103, 105 до температуры порядка 750^oС и подают в реактор 107 с псевдоожиженным слоем, который работает при температуре порядка 800-1000^oС. В реактор 107 также подают уголь (как правило, со средним и высоким содержание летучих веществ), кислород и восстановительный газ, который имеет высокое содержание СО и Н₂. В реакторе 107 происходит частичное восстановление железной руды до степени предварительного восстановления, которая предпочтительно составляет менее 65%, а уголь, по существу, теряет летучие вещества и превращается в кокс. Термин "степень предварительного восстановления" в данном контексте означает удаление предполагаемого количества кислорода в процентном выражении из исходного сырья Fе₂О₃ и получение 100%-ного предварительного восстановления предполагаемого количества Fe.

Отходящий газ, выпускаемый из реактора 107, проходит через циклоны 103, 105 предварительного нагрева и предварительно нагревает железную руду, подаваемую в эти циклоны. Затем отходящий газ охлаждают в газоочистителе 108 с соплом Вентури. Охлажденный отходящий газ разделяют на два потока. Один поток, который составляет по меньшей мере 70% от общего объема отходящего газа, подают в газоочиститель 110 для удаления СО₂, повторно нагревают, а затем возвращают в качестве восстановительного и псевдоожижающего газа в реактор 107. Другой поток подают в газоподогреватели 109 и используют в качестве горючего газа, который нагревает газоподогреватели.

Из реактора 107, который, как правило, имеет температуру порядка 600-900^oС, частично восстановленную железную руду и кокс, а также воздух из газоподогревателей 109, предварительно нагретый до температуры порядка 1200^oС, подают в установку 111 прямого плавления.

В установке 111 частично восстановленная железная руда плавится с образованием расплавленного железа, а реакционные газы, такие как СО и Н₂, полученные при плавлении предварительно восстановленной железной руды, затем сжигают до степени дожигания по меньшей мере 70%. Тепло, генерируемое при дожигании, используют для поддержания температуры внутри установки 111.

Часть отходящего газа, выпускаемого из установки 111, подают через газоочиститель 113 с соплом Вентури в газоподогреватели 109 и используют как горючий газ, который обеспечивает нагрев газоподогревателей 109.

Процесс прямого плавления, выполняемый в установке 111 прямого плавления, может быть любым подходящим процессом.

Предпочтительным процессом прямого плавления является Hismelt-процесс, такой как описан далее в общих чертах в данном описании со ссылкой на фиг.2, а более подробно в Международной заявке на патент PCT/AU99/00538 от имени заявителя настоящего изобретения. Существо изобретения в описании заявки на патент, поданной вместе с Международной заявкой, присоединено к данной заявке путем перекрестной ссылки.

Предпочтительный способ прямого плавления основан на: (a) образовании ванны расплава, имеющей слой металла и слой шлака над слоем металла, в установке 111 для прямого плавления; (b) введении частично восстановленной железной руды и кокса (и необязательно другого содержащего углерод материала, такого как дополнительный уголь) в слой металла через один или более чем один патрубок/фурму; (c) плавлении частично восстановленной железной руды по существу в металлическом слое с получением расплавленного металла; (d) обеспечении выброса расплавленного материала в виде всплесков, капель и струй в пространство над номинально спокойной поверхностью ванны расплава и образовании переходной зоны; и (е) введении предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку 111 прямого плавления через один или более чем один патрубок/фурму и последующее сжигание реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, с получением степени дожигания более 70% и доведение температуры газовой фазы в переходной зоне приблизительно до 2000^oС или выше, посредством чего выбрасываемые вверх, а затем падающие вниз всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака в переходной зоне способствуют передаче тепла в ванну расплава, благодаря чему в переходной зоне сводятся к минимуму потери тепла через боковые стенки установки для плавления в контакте с переходной зоной.

Установка 111 для прямого плавления может быть любой подходящей установкой.

Предпочтительной установкой для прямого плавления является установка, описанная далее в общих чертах со ссылкой на фиг.2, а более подробно в Международной заявке на патент PCT/AU99/00537 от имени заявителя настоящего изобретения, и существо изобретения в описании заявки на патент, поданной вместе с Международной заявкой, присоединено к данной заявке путем перекрестной ссылки.

Установка 111, показанная на фиг.2, содержит под, который имеет основание 3 и боковины 55, образованные из огнеупорного кирпича, боковые стенки 5, которые обыкновенно образуют цилиндрическую камеру, вытянутую кверху от боковин 55 пода, которая включает верхнюю секцию 51 камеры и нижнюю секцию 53 камеры; свод 7; выпускной канал 9 для отходящего газа; форкамеру 57 для непрерывного выпуска расплавленного металла; средство соединения 71 форкамеры, которое соединяет под и форкамеру 57; и выпускное отверстие 61 для выпуска расплавленного шлака.

При использовании способа в установившихся условиях в установке 111 содержится ванна расплава железа и шлака, которая состоит из слоя 15 расплавленного металла и слоя 16 расплавленного шлака над слоем 15 металла. Стрелка, помеченная ссылочной позицией 17, показывает положение номинально спокойной поверхности слоя 15 металла, а стрелка 19 показывает положение номинально спокойной поверхности слоя 16 шлака. Термин "спокойная поверхность", как его понимают здесь, означает поверхность, когда отсутствует введение газа/твердых материалов в установку для плавления.

Установка 111 имеет также 2 патрубка/фурмы 11 для введения твердых веществ, проходящих через стенки 5 и внутрь слоя 16 шлака снизу вверх под углом 30-60^o относительно вертикали. Положение патрубков/фурм 11 выбирают так, чтобы их нижние концы были выше спокойной поверхности 17 слоя 15 металла в установившихся условиях процесса.

При использовании способа в установившихся условиях частично восстановленную железную руду и кокс из реактора 107 (и необязательно другой содержащий углерод материал, такой как уголь), а также флюсы (как правило, известь и окись магния), введенные в газ-носитель (как правило, N₂), вводят в слой 15 металла через патрубки/фурмы 11. Кинетическая энергия твердого материала/газа-носителя обеспечивает проникновение твердого материала и газа в слой 15 металла. Углерод частично растворяется в металле и частично остается в виде твердого углерода. Железная руда плавится с образованием металла, и в ходе реакций плавления образуется газообразная окись углерода. Газы, подаваемые в слой 15 металла и образованные в процессе плавления, сообщают значительный импульс к подъему вверх расплавленного металла, твердого углерода и шлака (попавших в слой 15 металла в результате ввода твердого вещества/газа) из слоя 15 металла, что придает значительную кинетическую энергию для выброса кверху всплесков, капель и струй расплавленного металла и шлака, и эти всплески, капли и струи захватывают шлак по мере их движения через слой 16 шлака.

Подъем вверх расплавленного металла, твердого углерода и шлака вызывает активное перемешивание в слое 15 металла и слое 16 шлака, в результате чего объем шлака возрастает и имеет поверхность, показанную стрелкой 30. Степень перемешивания является такой, что в зонах металла и шлака устанавливается умеренно однородная температура, как правило 1450-1550^oС, при колебании температуры не более 30^oС в каждой зоне.

В процессе перемешивания выброс вверх всплесков, капель и струй расплавленного металла и шлака, вызванный кинетической энергией подъема расплавленного металла, твердого углерода и шлака, распространяется в верхнее пространство 31 над расплавленным веществом в установке и: (a) образует переходную зону 23; и (b) выбрасывает некоторое количество расплавленного вещества преимущественно шлака) выше переходной зоны и на часть боковых стенок 5 верхней секции 51 камеры, которые находятся выше переходной зоны 23, а также на свод 7.

Слой 16 шлака в обобщенных понятиях представляет собой сплошной объем жидкости с находящимися в нем пузырьками газа, а переходная зона 23 представляет сплошной объем, заполненный газом, с выбрасываемыми в него всплесками, каплями и струями расплавленного металла и шлака.

Установка 111, кроме того, содержит патрубок 13 для введения предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха из воздухонагревателей 9 в установку 111. Патрубок 13 расположен по центру установки и проходит вертикально вниз. Положение патрубка 13 и скорость подачи газа через патрубок 13 выбирают так, чтобы при установившихся условиях процесса содержащий кислород газ проникал в центральную часть переходной зоны 23 и способствовал поддержанию свободным от металла/шлака пространства 25 вокруг конца патрубка 13.

При использовании способа в установившихся условиях введение содержащего кислород газа через патрубок 13 обеспечивает последующее сжигание реакционных газов СО и Н₂ до степени дожигания более 70% в переходной зоне 23 и в свободном пространстве 25 вокруг конца патрубка 13 и генерирует в заполненном газом пространстве высокую температуру газовой фазы порядка 2000^oС и выше. Тепло передается поднимающимся и опускающимся всплескам, каплям и струям расплавленного материала в области ввода газа, а затем тепло частично передается в слой 15 металла, когда [выбросы] металла/шлака возвращаются в слой 15 металла.

Свободное пространство 25 важно для достижения высокой степени дожигания газа благодаря возможности заполнения газами пространства над переходной зоной 23 в области конца патрубка 13 и увеличения тем самым выдержки присутствующих газов до последующего сжигания.

Комбинированный эффект положения патрубка 13, скорости подачи газа через патрубок 13 и выброса кверху всплесков, капель и струй расплавленного металла и шлака предназначен для формирования переходной зоны 23 вокруг нижнего участка патрубка 13 - в общем обозначенного числами 27. Эта сформированная область частично создает барьер для передачи тепла посредством радиации боковым стенкам 5.

Кроме того, при использовании способа в установившихся условиях всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака, выбрасываемые вверх, а затем падающие вниз, являются эффективным средством передачи тепла из переходной зоны 23 в ванну расплава, в результате чего температура переходной зоны 23 в области боковых стенок 5 составляет приблизительно 1450-1550^oС.

Установку 111 конструируют с учетом уровней слоя 15 металла, слоя 16 шлака и переходной зоны 23 в установке 111, когда процесс протекает в установившихся условиях, и с учетом всплесков, капель и струй расплавленного металла и шлака, которые выбрасываются в верхнее пространство 31 над переходной зоной 23, когда процесс протекает в установившихся условиях, с тем чтобы: (a) под и нижняя секция 53 боковых стенок 5 камеры, которые контактируют со слоями металла/шлака 15/16, состояли из кирпичей огнеупорного материала (показанных на чертеже перекрестной штриховкой); (b) по меньшей мере часть нижней секции 53 боковых стенок 5 камеры снаружи имела охлаждаемые водой панели 8; и (c) верхняя секция 51 боковых стенок 5 камеры и свод 7, которые контактируют с переходной зоной 23 и верхним пространствам 31, состояли из охлаждаемых водой панелей 58, 59.

Каждая охлаждаемая водой панель (не показаны) в верхней секции 51 боковых стенок 5 камеры имеют параллельные верхние и нижние края, а параллельные боковые края изогнуты так, чтобы окружать секцию цилиндрической камеры. Каждая панель содержит внутренний и наружный трубопроводы для водяного охлаждения. Трубопроводы имеют форму змеевика с горизонтальными секциями, соединенными криволинейными секциями. Каждый трубопровод, кроме того, содержит впускной и выпускной патрубки для воды. Трубопроводы расположены вертикально, так чтобы горизонтальные секции наружного трубопровода не оказались непосредственно позади горизонтальных секций внутреннего трубопровода, если смотреть от примыкающей стороны панели, т.е. со стороны, которая примыкает к внутренней стороне установки. Каждая панель, кроме того, имеет набивку из огнеупорного материала, которая заполняет промежутки между соседними горизонтальными секциями каждого трубопровода и между трубопроводами. Каждая панель, кроме того, имеет опорную плиту, которая образует наружную поверхность панели.

Впускные и выпускные патрубки для воды у трубопроводов присоединены к системе подачи воды (не показана), которая обеспечивает циркуляцию воды по трубопроводам с высокой скоростью.

На основании описанного выше предпочтительного варианта могут быть выполнены многочисленные модификации без отклонения от существа и объема настоящего изобретения.

Формула изобретения

1. Способ прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, согласно которому подают содержащий металл сырьевой материал и уголь в установку для предварительного восстановления, частично восстанавливают содержащий металл сырьевой материал при освобождении угля от летучих веществ в установке для предварительного восстановления и получения частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала и кокса, подают полученные частично восстановленный содержащий металл сырьевой материал и кокс в установку для прямого плавления, используют отходящий газ, выпускаемый из установки для предварительного восстановления, в качестве источника энергии и предварительного нагрева воздуха или обогащенного кислородом воздуха, а затем подают предварительно нагретый воздух или обогащенный кислородом воздух в установку для прямого плавления и осуществляют прямое плавление частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала с получением расплавленного металла в установке для прямого плавления при использовании кокса в качестве источника энергии и восстановителя, с последующим дожиганием реакционного газа, полученного в процессе прямого плавления, в атмосфере предварительно нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха до степени дожигания более 70%, для генерирования тепла, необходимого для реакций прямого плавления и поддержания металла в расплавленном состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация кислорода в обогащенном кислородом воздухе составляет менее 50 об.%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предварительно нагревают воздух или обогащенный кислородом воздух, выпускаемый из установки для предварительного восстановления до температуры в диапазоне 800-1400С, а затем подают предварительно нагретый воздух или обогащенный кислородом воздух в установку для прямого плавления.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что температуру поддерживают в диапазоне 1000-1250С.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что используют отходящий газ, выпускаемый из установки для прямого плавления, в качестве источника энергии и предварительного нагрева воздуха или обогащенного кислородом воздуха перед подачей нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха в установку для прямого плавления во время использования отходящего газа, выпускаемого из установки для предварительного восстановления.

6. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что предварительно нагревают воздух или обогащенный кислородом воздух в одном или более чем одном газоподогревателе.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в установке для предварительного восстановления создают псевдоожиженный слой.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что возвращают отходящий газ, выпускаемый из псевдоожиженного слоя, назад в псевдоожиженный слой.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что возвращают, по меньшей мере, 70 об.% отходящего газа, выпускаемого из псевдоожиженного слоя, назад в псевдоожиженный слой.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором при прямом плавлении частично восстановленного содержащего металл сырьевого материала образуют ванну расплава, имеющую слой металла и слой шлака над слоем металла, в установке для прямого плавления, вводят содержащий металл сырьевой материал и кокс в слой металла через множество патрубков/фурм, плавят содержащий металл сырьевой материал с получением расплавленного металла, по существу, в металлическом слое, создают условия, при которых осуществляется выброс расплавленного металла и шлака в виде всплесков, капель и струй в пространство над номинально спокойной поверхностью ванны расплава и образование переходной зоны, вводят предварительно нагретый воздух или обогащенный кислородом воздух в установку для прямого плавления через один или более чем один патрубок/фурму и осуществляют последующее сжигание реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, посредством чего всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака, выбрасываемые кверху, а затем падающие вниз, способствуют передаче тепла в ванну расплава, благодаря чему в переходной зоне сводятся к минимуму потери тепла через боковые стенки установки для плавления в контакте с переходной зоной.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что вводят уголь в установку для прямого плавления, действующий в установке как источник энергии и восстановитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2