Способ прямого плавления и установка для его осуществления

Способ прямого плавления и установка для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии железа, в частности к способу и установке для получения расплавленного металла. Способ включает предварительную обработку угля содержащим кислород газом с получением кокса и топливного газа. Нагревают содержащий кислород газ в кислородном устройстве при использовании по меньшей мере части топливного газа, полученного при предварительной обработке угля в качестве источника энергии. Вводят содержащий металл сырьевой материал, кокс и содержащий кислород газ в устройство для прямого плавления. Осуществляют прямое плавление содержащего металл сырьевой материал с получением расплавленного металла в устройстве для прямого плавления при использовании кокса в качестве источника энергии и восстановителя и последующее дожигание реакционного газа, полученного в процессе плавления, в атмосфере содержащего кислород газа. Установка содержит устройство прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, устройство для получения кокса и топливного газа из угля и содержащего кислород газа, устройство для получения нагретого содержащего кислород газа при использовании топливного газа в качестве источника энергии, а затем подачи нагретого содержащего кислород газа в устройство прямого плавления. Изобретение позволяет создать способ и устройство для прямого плавления, в которых можно использовать широкий диапазон сортов угля, включая низкосортные угли. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к способу и установке для 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 процессу прямого плавления на основе ванны расплавленного металла для получения расплавленного металла из содержащего металл сырьевого материала.

На процесс, в котором получают расплавленный металл напрямую из содержащего металл сырьевого материала, обычно ссылаются как на "процесс 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 и устройства для прямого плавления, в которых можно использовать широкий диапазон сортов угля, включая низкосортные угли.

В соответствии с настоящим изобретением предложен способ прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, который включает этапы: (a) предварительной обработки угля содержащим кислород газом и получения кокса и топливного газа; (b) нагрева содержащего кислород газа и/или получения содержащего кислород газа в кислородной установке при использовании по меньшей мере части топливного газа, полученного на этапе (а), в качестве источника энергии; (c) введения содержащего металл сырьевого материала, кокса, полученного на этапе (а), и содержащего кислород газа, нагретого или полученного на этапе (b), в установку для прямого плавления; и (d) прямого плавления 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 плавления, в атмосфере содержащего кислород газа.

Преимущество способа настоящего изобретения заключается в том, что этап (а) предварительной обработки изменяет свойства/состав угля и делает его более подходящим для прямого плавления содержащего металл сырьевого материала. Как следствие этого, в способе можно с высокой эффективностью использовать низкосортный уголь для получения расплавленного металла в установке для прямого плавления. Термин "низкосортный уголь" означает уголь, который имеет низкую теплотворную способность и высокий уровень загрязняющих примесей по сравнению с нормальными используемыми для плавления углями и качество которого можно повысить. Термин "загрязняющие примеси" означает такие загрязнения, как сера, щелочь, соли и летучие вещества. Эти загрязняющие примеси на этапе (а) распределяются между коксом и топливным газом. Как следствие, на этапе (а) предварительной обработки достигают попадания пониженного количества загрязняющих примесей в устройство прямого плавления. Пониженное количество загрязняющих примесей является преимуществом, поскольку это означает, что может быть повышена скорость плавления содержащего металл сырьевого материала, а объемы отходящего газа, выпускаемого из плавильной установки, могут быть понижены. Оба результата являются преимуществом.

Кроме того, преимущество способа согласно изобретению состоит в возможности выбора для использования топливного газа, который получают на этапе (а), для нагрева содержащего кислород газа, предпочтительно воздуха или обогащенного кислородом воздуха, который, в свою очередь, используют в устройстве для прямого плавления. В процессах прямого плавления, в которых можно использовать нагретый воздух или обогащенный кислородом воздух для последующего сжигания реакционных газов, таких как Hismelt-процесс, задача получения нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха является значительной проблемой. Топливный газ, получаемый на этапе (а), хорошо подходит в качестве источника энергии для нагрева воздуха, например в воздухонагревателях, и таким образом на этом основании является значительным преимуществом способа настоящего изобретения.

Термин "содержащий металл сырьевой материал", как его понимают здесь, означает любое металлическое сырье, которое включает металлические оксиды, такие как руды, частично восстановленные руды и содержащие металл производственные отходы.

Термин "кокс", как его понимают здесь, означает твердый продукт, остающийся после удаления из угля по меньшей мере 50% влаги /связанного кислорода/ летучих веществ.

Предпочтительно этап (b) включает подачу топливного газа в средство нагрева воздуха и использование топливного газа в качестве источника энергии для нагрева воздуха в средстве нагрева воздуха.

Средством нагрева воздуха предпочтительно являются воздухонагреватели.

Предпочтительно способ согласно изобретению включает предварительный нагрев содержащего металл сырьевого материала при использовании части топливного газа, полученного на этапе (а), перед введением сырьевого материала в устройство для прямого плавления.

В зависимости от состава топливный газ также может быть частично использован для восстановления содержащего металл сырьевого материала перед введением сырьевого материала в устройство для прямого плавления.

Этап (d) может включать любой подходящий процесс прямого плавления.

Этап (d) предпочтительно предусматривает прямое плавление 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 устройстве для прямого плавления; (b) введение содержащего металл сырьевого материала и кокса в слой металла через множество патрубков/фурм; (c) плавление содержащего металл сырьевого материала с получением расплавленного металла по существу в металлическом слое; (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 содержащего кислород газа в устройство для прямого плавления через один или более, чем один, патрубок/фурму и последующее сжигание реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, посредством чего выбрасываемые кверху, а затем падающие вниз всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака способствуют передаче тепла в ванну расплава, и благодаря чему в переходной зоне сводятся к минимуму потери тепла через боковые стенки [установки для плавления] в контакте с переходной зоной.

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

Предпочтительно в ходе процесса достигают высоких степеней последующего сжигания (дожигания) газов в установке прямого плавления.

Степень дожигания газов составляет предпочтительно более 60%, где дожигание 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.

В соответствии с настоящим изобретением также предложена установка для прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, которая содержит: (a) устройство для прямого плавления для плавления содержащего металл сырьевого материала; (b) устройство для получения кокса и топливного газа из угля и содержащего кислород газа; (c) устройство для получения нагретого содержащего кислород газа при использовании топливного газа в качестве источника энергии, а после этого подачу нагретого содержащего кислород газа в установку для прямого плавления; и (d) устройство для подачи содержащего металл сырьевого материала и кокса в устройство для прямого плавления.

Ниже изобретение описывается более подробно с помощью примера его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 схематично представлена поточная диаграмма одного из предпочтительных вариантов способа и установки согласно изобретению.

На фиг. 2 приведено вертикальное сечение через устройство для плавления предпочтительной формы для использования в способе/установке, представленных на фиг.1.

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

Как показано на фиг. 1, железную руду нагревают в подогревателе 3 железной руды и подают в устройство 105 прямого плавления для получения в этом устройстве расплавленного железа.

Уголь в виде суспензии и кислород поступают в устройство 7 коксования и в процессе реакции генерируют температуру в диапазоне 800-1000^oС. В процессе реакций между углем (содержащим загрязняющие примеси, такие как летучие вещества, находящиеся в угле) и кислородом образуется кокс и топливный газ.

Термин "устройство для коксования", как ее трактуют здесь, означает любое подходящее устройство, в котором уголь и содержащий кислород газ могут вступать в контакт для получения кокса и топливного газа.

Кокс выгружают из устройства 7 коксования, охлаждают, укладывают и после этого подают в устройство 105 в качестве источника энергии и восстановителя.

По меньшей мере часть топливного газа, который поступает из устройства 7 коксования угля при температуре порядка 1000^oС, проходит через колонну промывки газа (не показана) в систему 9 нагрева воздуха, такую как воздухонагреватели, и сгорает с получением тепла, которое нагревает воздух до температуры порядка 1200^oС.

Нагретый воздух обогащают кислородом и подают в устройство 105 прямого плавления. Как описано более подробно со ссылкой на фиг.2, в среде нагретого обогащенного кислородом воздуха продукты реакции, такие как окись углерода и водород, получаемые в процессе прямого плавления железной руды впоследствии сгорают, и тепло, образованное при последующем дожигании способствует поддержанию температуры внутри устройства 105 прямого плавления. Как правило, в способе достигают степени дожигания свыше 60%.

Часть топливного газа, полученного в устройстве 7 коксования угля, используют также для предварительного нагрева железной руды в подогревателе 3 руды до температуры порядка 800^oС.

Полученный в устройстве 105 прямого плавления отходящий газ выпускают при температуре порядка 1650^oС, охлаждают до 1000^oС, затем дожигают при добавлении холодного воздуха, дополнительно охлаждают, а затем подвергают обработке, например, в колонне 11 промывки отходящего газа, после чего выпускают в атмосферу.

Часть отходящего газа можно использовать для предварительного нагрева железной руды в подогревателе 3 руды.

Способ и установка, описанные выше, имеют ряд преимуществ по сравнению с известными технологическими процессами.

Например, известные двухстадийные способы прямого плавления, которые включают предварительное восстановление и плавление, сосредоточены на сведении к минимуму общего потребления энергии за счет использования отходящего газа, получаемого во время плавления в качестве восстановителя при предварительном восстановлении или в качестве источника энергии для нагрева содержащего кислород газа. Настоящее изобретение является альтернативой этим известным способам и сосредоточено на достижении максимальной производительности. Например, обработка угля в отдельном устройстве для коксования, а затем введение кокса, полученного в устройстве для коксования, в устройство 105 прямого плавления, снижает количество загрязняющих примесей в угле, который вводят в устройство 105 прямого плавления. Это сокращает количество загрязняющих примесей, попадающих в расплавленный металл, и позволяет повысить производительность устройства для прямого плавления и снизить объем отходящего газа, образованного в плавильном устройстве. Также становится возможным использовать более низкие сорта углей при прямом плавлении железной руды. Кроме того, топливный газ, полученный в устройстве 7 коксования является подходящим источником горючего газа для нагрева воздухонагревателей. В таких процессах, как Hismelt-процесс, в которых чаще используют воздух или обогащенный кислородом воздух, нежели кислород, для последующего сжигания реакционных газов, получение больших объемов нагретого воздуха или обогащенного кислородом воздуха является важным достижением. Кроме того, способ согласно изобретению не связан с извлечением представляющих ценность частиц руды из отходящих газов, выпускаемых из устройства 105 восстановительного плавления, и это позволяет повысить степень последующего сжигания газов до более 70%.

Процесс прямого плавления, используемый в устройстве 105 прямого плавления, может быть любым подходящим процессом.

Предпочтительным процессом прямого плавления, используемым в установке для прямого плавления, является Hismelt-процесс, как он 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, и 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 устройстве 105 для прямого плавления; (b) введении предварительно нагретой железной руды и кокса в слой металла через множество патрубков/фурм; (c) плавлении железной руды по существу в металлическом слое с получением расплавленного металла; (d) обеспечении выброса расплавленного металла и шлака в виде всплесков, капель и струй в пространство над номинально спокойной поверхностью ванны расплава и образование переходной зоны; и (е) введении нагретого обогащенного кислородом воздуха в устройство 105 прямого плавления через один или более, чем один, патрубок/фурму и последующее сжигание реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, 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 способствуют передаче тепла в ванну расплава, и благодаря чему в переходной зоне сводятся к минимуму потери тепла через боковые стенки устройства для плавления в контакте с переходной зоной.

Устройство 105 прямого плавления может быть любым подходящим устройством.

Предпочтительным устройством прямого плавления является устройство, описанное 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.

Устройство 105, показанное на фиг.2, имеет под, который содержит основание 2 и боковины 55, образованные огнеупорным кирпичом, боковые стенки 5, которые обычно образуют цилиндрическую камеру, вытянутую кверху от боковин 55 пода, и которая имеет верхнюю секцию 51 камеры и нижнюю секцию 53 камеры; свод 4; выпускной канал 6 для отходящего газа; форкамеру 57 для непрерывного выпуска расплавленного металла; средство соединения 71 форкамеры, которое соединяет под и форкамеру 57; и выпускное отверстие (летку) 61 для выпуска расплавленного шлака.

При использовании способа в установившихся условиях в устройстве 105 содержится ванна расплава железа и шлака, которая состоит из слоя 15 расплавленного металла и слоя 16 расплавленного шлака над слоем 15 металла. Стрелка, обозначенная 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 устройство для плавления.

Устройство 105 содержит также два 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 предварительно нагретую железную руду, кокс и флюсы (как правило, известь и окись магния), введенные в газ-носитель (как правило, N₂), подают 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 выделением 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^oC, 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 устройстве 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, и на свод 4.

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.

Устройство 105, кроме того, содержит патрубок 13 для введения нагретого обогащенного кислородом воздуха в устройство 105. Патрубок 13 расположен по центру устройства 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 пространство 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 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 целом обозначенного числами 27. Этот сформированный участок частично создает барьер для передачи тепла посредством радиации боковым стенкам 5.

Кроме того, при использовании способа в установившихся условиях выбрасываемые вверх, а затем падающие вниз всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака 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.

Устройство 105 сконструировано с учетом уровней слоя 15 металла, слоя 16 шлака и переходной зоны 23 в устройстве 105, 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, для того, 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 4, которые контактируют с переходной зоной 23 и верхним пространством 31, состояли из охлаждаемых водой панелей 58, 59.

Каждая охлаждаемая водой панель, например, 58, 59 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. Кроме того, каждая панель 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.

Например, хотя в предпочтительном варианте предусмотрена подача по меньшей мере части топливного газа в устройство 7 для коксования угля, настоящее изобретение не ограничено этим и включает другие возможности, такие как подача топливного газа в кислородное устройство в качестве источника энергии при получении кислорода.

Формула изобретения

1. Способ прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, согласно которому предварительно обрабатывают уголь содержащим кислород газом с получением кокса и топливного газа, нагревают содержащий кислород газ и/или получают содержащий кислород газ в кислородном устройстве при использовании по меньшей мере части топливного газа, полученного при предварительной обработке угля в качестве источника энергии, вводят содержащий металл сырьевой материал, кокс, полученный при предварительной обработке угля, и содержащий кислород газ, нагретый или полученный в кислородном устройстве, в устройство для прямого плавления и осуществляют прямое плавление содержащего металл сырьевого материала с получением расплавленного металла в устройстве для прямого плавления при использовании кокса в качестве источника энергии и восстановителя и последующее дожигание реакционного газа, полученного в процессе плавления, в атмосфере содержащего кислород газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение содержащего кислород газа включает нагрев содержащего кислород газа путем подачи топливного газа в устройство для нагрева воздуха и использование топливного газа в качестве источника энергии для нагрева содержащего кислород газа в устройстве для нагрева воздуха.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что воздух нагревают воздухонагревателями.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что содержащим кислород газом является воздух или обогащенный кислородом воздух.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что предварительно нагревают содержащий металл сырьевой материал при использовании, по меньшей мере, части топливного газа, полученного при предварительной обработке угля перед введением сырьевого материала в устройство для прямого плавления.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что предварительно восстанавливают содержащий металл сырьевой материал при использовании, по меньшей мере, части топливного газа, полученного при предварительной обработке угля, перед введением сырьевого материала в устройство для прямого плавления.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что осуществляют прямое плавление путем образования ванны расплава, имеющей слой металла и слой шлака над слоем металла, в устройстве 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 в металлическом слое, создают условия для обеспечения выброса расплавленного металла и шлака в виде всплесков, капель и струй в пространство над номинально спокойной поверхностью ванны расплава и образования переходной зоны, вводят содержащий кислород газ в устройство для прямого плавления через один или более чем один патрубок/фурму с последующим сжиганием реакционных газов, выпускаемых из ванны расплава, посредством чего выбрасываемые кверху, а затем падающие вниз всплески, капли и струи расплавленного металла и шлака способствуют передаче тепла в ванну расплава, благодаря чему в переходной зоне сводятся к минимуму потери тепла через боковые стенки устройства для плавления в контакте с переходной зоной.

8. Установка для прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, которая включает устройство прямого плавления содержащего металл сырьевого материала, устройство для получения кокса и топливного газа из угля и содержащего кислород газа, устройство для получения нагретого содержащего кислород газа при использовании топливного газа в качестве источника энергии, а затем подачи нагретого содержащего кислород газа в устройство прямого плавления, устройство для подачи содержащего металл сырьевого материала и кокса в устройство прямого плавления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2