CN100345981C - 直接熔炼设备 - Google Patents

Abstract

公开了用于直接熔炼设备的固体供给装置。该固体供给装置包括有两对或更多对的喷射管，用于将用于直接熔炼设备的固体供给原料喷射入直接熔炼容器。该固体供给装置还包括一主供应管道和一对分支管道，用于将固体供给原料供应至每对喷射管的喷射管，并且分支管道将主供应管道和喷射管对的喷射管互连。喷射管以直径相对的喷射管对的方式布置在容器周围。至少一对喷射管用于喷射金属供给原料(比如含铁的原料，尤其是铁矿粉)并且至少另一对喷射管用于喷射固体含碳原料(比如煤)和可选的助熔剂。喷射管对布置在容器的周围以使得相邻的喷射管用来喷射不同的原料。

Description

直接熔炼设备

技术领域

本发明涉及直接熔炼设备，用于由诸如矿石、部分还原的矿石以及金属废液的金属原料生产熔融金属。

背景技术

同一申请人的国际申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)中描述了一种已知的直接熔炼工艺，其基本上依赖于作为反应介质的熔池，并且通常称之为熔融HI熔炼(HIsmelt)工艺。

该国际申请所述的HI熔炼工艺关于生产铁水的工艺包括：

(a)在容器内形成熔融铁和熔渣的熔池；

(b)将下述原料喷射入熔池：

(i)金属供给原料，通常为氧化铁；和

(ii)固体含碳原料，通常为煤，其用作氧化铁的还原剂和能量来源；以及

(c)在金属层中将金属供给原料熔炼成铁。

术语“熔炼”在这里理解为一种热处理，其中发生还原氧化铁从而生产出熔融铁的化学反应。

HI熔炼工艺还包括后燃反应气体，比如从熔池释放的CO和H₂，其位于熔池之上具有含氧气体的空间里，并且将后燃产生的热量传递到熔池以利于对金属供给原料进行熔炼所需的热量。

HI熔炼工艺还包括在熔池的名义静止表面之上形成过渡区，其中具有熔融金属液滴或喷雾或液流和/或熔渣的适量上升及随后的下降，它们提供了将熔池上面的后燃反应气体所产生的热量传递到熔池的有效介质。

在HI熔炼工艺中，金属供给原料和固体含碳原料通过数个喷射管/风口注入熔池，这些喷射管/风口相对于竖直方向倾斜以向下且向内地延伸穿过熔炼容器的侧壁并且进入容器的下部区域，从而将至少部分固体原料传送入容器底部中的金属层。为了促进容器上部区域中反应气体的后燃，热空气流，其可以富含氧气，通过向下延伸的热空气喷射管被注入容器的上部区域。容器内反应气体的后燃所产生的废气通过废气管道从容器的上部区域中离开。容器在其侧壁和顶部中包括有耐火原料衬底的水冷板，并且水被连续地循环通过循环回路中的这些板。

HI熔炼工艺使得能在单个小型容器中通过直接熔炼工艺来生产大量的熔融金属，比如熔融铁。

然而，为了实现这个目的，必须将大量的固体供给原料，比如含铁的供给原料、含碳原料、以及助熔剂，供应至固体喷射管。

固体供给原料的供应在整个熔炼周期中必须连续，该熔炼周期理想地至少为12个月。

而且，在熔炼周期中必须能改变固体供给原料的供应以适应不同的操作条件，包括在熔炼周期的不同阶段中工艺上的意外干扰。

本发明提供了一种有效且可靠的工艺和设备，用于在HI熔炼周期中将固体供给原料供应至固体喷射管。

发明内容

本发明提供了一种用于直接熔炼设备的固体供给装置。

在本发明的一个方面，固体供给装置包括有两对或更多对的喷射管，用于将用于直接熔炼设备的固体供给原料喷射入直接熔炼容器(比如固定的垂直延伸的圆柱形容器)。该固体供给装置还包括一主供应管道和一对分支管道，用于将固体供给原料供应至每对喷射管的喷射管，并且分支管道将主供应管道和喷射管对的喷射管互连。喷射管以直径相对的喷射管对的方式布置在容器周围。至少一对喷射管用于喷射金属供给原料(比如含铁的原料，尤其是铁矿粉)并且至少另一对喷射管用于喷射固体含碳原料(比如煤)和可选的助熔剂。喷射管对布置在容器的周围以使得相邻的喷射管用来喷射不同的原料。

在本发明的另一方面，固体供给装置包括有布置在容器周围并延伸入容器的固体喷射管，以及用于将固体供给原料供应至喷射管的供应管道。至少一个喷射管用于喷射金属供给原料并且至少另一喷射管用于喷射固体含碳原料。用于至少一个喷射管的喷射管供应管道包括向上延伸段和向内且向下延伸段，该向内且向下延伸段从向上延伸段的上端延伸并且连接至喷射管的进口并且与喷射管同轴。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于由金属供给原料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：

(a)固定的熔炼容器，其保持金属和熔渣的熔池以及熔池之上的气体空间；

(b)金属原料供应系统，其适于将预热金属原料供应入容器，所述金属原料供应系统包括两对或更多对布置在容器周围并延伸入容器的固体喷射管，以及主供应管道和一对分支管道，用于将所述金属原料供应至每对喷射管的喷射管，每对喷射管的分支管道具有相同的长度，并且将主供应管道和每对喷射管的喷射管互连，并且每对喷射管的喷射管位于容器上，从而彼此直径地相对；

(c)含碳原料供应系统，其适于供应用于容器中的含碳原料；

(d)气体喷射管，其向下延伸入容器以将含氧气体喷射入容器中的气体空间和/或熔池；

(e)气体传送导管，其从远离容器的供气站延伸到容器之上的一个传送位置，用于将含氧气体传送入气体喷射管；

(f)废气导管，其用于方便容器中的废气流动离开容器；

(g)金属排出系统，其适于将熔融金属从熔池中排出，并且将熔融金属传送离开容器；和

(h)熔渣排出系统，其适于将熔渣从熔池中排出，并且将熔渣传送离开容器。

优选地，固体喷射管布置为通过容器侧壁中的开口向下且向内地延伸入容器。

优选地，容器侧壁中的喷射管开口位于容器的相同高度上并且在容器的圆周周围等距地间隔开。

优选地，每对固体喷射管的分支管道具有基本上相同的长度。

优选地，每个喷射管的分支管道包括一个向上延伸段、以及一个向内且向下延伸段，该向内且向下延伸段从该向下延伸段的上端延伸并且连接至喷射管的进口并且与喷射管同轴。

优选地，该向上延伸段和该向内且向下延伸段形成锐角。

优选地，固体供给装置适于将(a)预热的金属供给原料，(b)室温下的金属供给原料，和(c)预热的和室温下的金属供给原料的混合物，之中的一个或多个供给至金属供给原料喷射管。

优选地，固体供给装置包括热金属供给原料喷射系统，用于将预热的金属供给原料供应到用于金属供给原料喷射管的主供应管道。

优选地，热金属供给原料喷射系统包括有热金属供给原料传送装置，该传送装置包括主供应管道和一批运载气体，比如惰性气体，用于将热金属供给原料从预热器和/或预还原单元供给至金属供给原料喷射管。

优选地，金属供给原料是铁矿粉。

优选地，热金属供给原料喷射系统可操作来预热铁矿粉以使得喷射入容器的铁矿粉的温度处于650-700℃的范围内，更优选地680℃。

优选地，设备还包括至少两个处于地面高度之上位于容器的不同高度处的工作台，用于支承设备操作员。

优选地，金属排出装置和熔渣排出装置被定位为使得一个工作台(下文中称之为“出铁场工作台”)上的设备操作员能达到。

优选地固体喷射管被定位为使得出铁场工作台之上的另一个工作台(下文中称之为“喷射管工作台”)上的工人能达到。

金属排出装置和熔渣排出装置可以是相同的单元。

金属排出装置和熔渣排出装置也可以是分别具有分开的且处于容器上不同高度处的金属排出孔和熔渣排出孔的不同单元。

当金属排出装置和熔渣排出装置是不同的单元时，优选地，金属排出装置包括有从容器向外突出的金属流前炉，用于将熔融金属连续地从容器中排出。

具有这种布置，优选地，金属排出装置包括用于从前炉接收熔融金属的金属排出流槽。

另外，具有这种布置，优选地，熔渣排出装置包括用于从熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。

优选地，容器布置为大致中央竖直。

优选地，容器是竖直的圆柱形容器并且所述多个固体喷射管在容器周围圆周地间隔开。

优选地，容器的侧壁包括有水冷板。

优选地，容器包括有顶部并且顶部包括有水冷板。

优选地，含氧气体是空气或富含氧气的空气。

根据本发明第一个方面，还提供了一种直接熔炼工艺，其包括：将固体供给原料通过两对或更多对的固体喷射管以及主供应管道和一对分支管道喷射入包含金属和熔渣的熔池的直接熔炼容器，所述固体喷射管布置在容器周围并延伸入容器，所述管道用于将固体供给原料供应到每对喷射管的喷射管，并且分支管道将主供应管道和每对喷射管的喷射管互连，并且每对喷射管的喷射管彼此直径地相对，并且至少一对喷射管喷射金属供给原料并且至少另一对喷射管喷射固体含碳原料以及可选的助熔剂，并且相邻的喷射管喷射不同的原料。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于由金属供给原料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：

(a)固定的熔炼容器，其保持金属和熔渣的熔池以及熔池之上的气体空间；

(b)出铁场平台，其包括至少一部分金属排出系统，该金属排出系统适于从熔池排出熔融金属，并将所述熔融金属传送离开容器；

(c)固体供给原料供应系统，其适于将固体供给原料供应入容器，所述固体供给原料供应系统包括：布置在容器周围并向下延伸入容器的固体喷射管；至少一条供应管道，其具有位于出铁场平台下方某一高度处的部分，并具有至少一个向上延伸的部分，其向上穿过出铁场平台或位于其附近，并且所述至少一条供应管道还包括向内且向下延伸段，该向内且向下延伸段从所述至少一个向上延伸段的上端以锐角延伸，并且连接至喷射管的进口并且与喷射管同轴；

(d)气体喷射管，其向下延伸入容器以将含氧气体喷射入容器中的气体空间和/或熔池；

(e)气体传送导管，其从远离容器的供气站延伸到容器之上的一个传送位置，用于将含氧气体传送入气体喷射装置；

(f)废气导管，其用于方便容器中的废气流动离开容器；

(g)熔渣排出系统，其适于将熔渣从熔池中排出并且将熔渣传送离开容器。

附图说明

以下将结合附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1是直接熔炼容器的垂直截面图，这个直接熔炼容器是根据本发明的直接熔炼设备的一个实施例的构成部件；

图2是该容器以及该容器周围的工作台和工作台上装备的布置的侧视图，它们构成了直接熔炼设备的这个实施例的主体部分；

图2a是固体喷射管以及在图2中用箭头“A”示出的热矿石供应管道的放大侧视图；

图3是该容器以及该容器周围的工作台和工作台上装备的布置的下部侧视图，它们构成了直接熔炼设备的这个实施例的主要部分，这个视图是从图2中容器的观察位置旋转90°后的位置看过去；

图4示出了直接熔炼设备的这个实施例的出铁场工作台的布置；

图5示出了直接熔炼设备的这个实施例的最终排出工作台的布置；

图6是直接熔炼设备的这个实施例的计算机产生的顶视图，其示出了出铁场工作台以及该工作台上的装备，以及在该容器和该工作台之上的装备的该高度处穿过该容器的截面，并且该平台之上的装备被移除以使设备的视图清楚；以及

图7是容器周围的固体喷射管、用于喷射管的供应管道的布置。

具体实施方式

图中所示的直接熔炼设备包括有直接熔炼容器，其特别适于通过国际专利申请PCT/AU96/00197所述的HI熔炼工艺来操作。以下描述是关于根据HI熔炼工艺来熔炼铁矿粉从而生产出熔融铁的内容。

首先参考图1，冶金容器总体上标识为11并且具有炉膛，该炉膛包括由耐火砖构成的底面12和侧面13、形成了从炉膛的侧面13向上延伸并且包括有支承水冷板(未示出)的上柱体段和下柱体段的大致圆柱体的侧壁14、支承水冷板(未示出)的顶部17、废气的出口18、连续地排出熔融金属的前炉19、以及用于在熔炼过程中排出熔渣的出渣口21。

在利用容器根据HI熔炼工艺来熔炼铁矿粉从而生产出熔融铁时，容器11包含铁和熔渣的熔池，其包括熔融金属层22和金属层22上的熔渣层23。数字24所标记的箭头表示金属层22的名义静止表面的位置，数字25所标记的箭头表示熔渣层23的名义静止表面的位置。术语“静止表面”理解为当没有气体和固体喷射入容器时的表面。

从图2和3中能最好地看出，该容器包括一系列工作台79、81、83、85，处于容器在地面高度之上的不同高度处。这些工作台使得容器以及以下所述小型容器11周围的其它固定设备的安装和操作以如此的方式进行，即将设备的各种操作功能分开以最小化各种操作之间的干扰，并且于是最大化了操作安全性。将工作台79、81、83、85的高度选择为使得工作台上的工人能方便地操作固定设备。另外，将工作台79、81、83、85的“覆盖区域”选择为允许桥式吊车能进出下工作台的选定区域并且为下工作台的工作区域提供高空保护。

如同以下将进一步描述的，工作台79、81是固体喷射管工作台，工作台83是出铁场工作台，工作台85是最终排出工作台。

从图5中能最好地看出，容器11包括有位于炉膛侧面13中的两个通道门39以允许通向容器11的内部以便进行容器内部的换炉衬或其它维护工作。通道门39的形式为焊接至侧面13的钢板。当需要进出容器内部时，钢板从侧壁中切除并且在容器内工作完成之后将替换的钢板焊接在该位置处。通道门39处于容器11的相同高度处。通道门39布置为在容器的圆周周围间隔至少90°。这个间隔使得当容器是热的时耐火砖墙毁坏设备可以延伸穿过通道门进入容器并且毁坏耐火炉衬侧壁的大部分耐火砖。通道门39足够地大以允许滑车(bob-cat)139或类似设备进出容器的内部。

从图1中能最好地看出，容器11装配有气体喷射管26，用于将热空气流送入容器的上部区域。喷射管26向下延伸穿过容器11的顶部进入容器的上部区域。在使用时，喷射管26通过热气传送导管31(图2和6)接收富含氧气的热空气流，导管31从距离还原容器11一定距离的热气供应站(未示出)延伸。热气供应站包括一系列的热气炉(未示出)和制氧厂(未示出)以使得富含氧气的气流经过热气炉并进入热气传送导管31，导管31延伸至容器11之上一个位置处的与气体喷射管26的接头。可选地，氧气可以在空气流已经被炉加热之后再加入空气流。

整体地结合附图，容器11还装配有8个固体喷射管27，它们向下且向内地延伸穿过容器侧壁14中的开口(未示出)并且进入熔渣层23，以便将氧气不足的运载气体中所夹带的铁矿粉、固体含碳原料以及助熔剂喷射入金属层22。

容器侧壁14中的喷射管开口位于容器11的相同高度处并且在容器的周边上等距地布置。喷射管27形成且置于喷射管开口内以使得在工艺的操作过程中它们的出口端28在金属层22的表面之上。喷射管27的这个位置减少了由于与熔融金属的接触而带来伤害的危险，并且还使得能通过强制内部水冷来冷却喷射管而不会有水与容器内熔融金属相接触的重大危险。

喷射管27分为2组四个的喷射管，在熔炼操作期间，一组喷射管27接收通过热矿石喷射系统供应的热铁矿粉，另一组喷射管27通过含碳原料/助熔剂喷射系统接收煤和助熔剂。两组的喷射管27在容器的周边交替地布置。

热矿石喷射系统包括用于加热铁矿粉的预热器(未示出)以及热矿石传送系统，热矿石传送系统包括一系列供应管道和一批运载气体，用于在供应管道内输送热矿粉并且将热矿粉在大约680℃的温度下喷射入容器。图7中示意性地示出了喷射管27以及紧邻地位于喷射管27上游的供应管道的总体布置。

整体地结合附图，热矿石喷射系统包括一个热矿石主供应管道75(图2至5)以及两个分支管道76(图2至4)，它们连接至直径地相对的喷射管27并且布置为在熔炼操作期间将热矿石供应至这些喷射管27。热矿石喷射系统还包括另一热矿石主供应管道33(图2至5)以及两个分支管道34(图2至5)，它们连接至另一对直径地相对的喷射管27并且布置为在熔炼操作期间将热矿石供应至这些喷射管27。

从图2至5中能看出，主供应管道75从远离容器的远处位置(未示出)在地面高度上(或靠近地面高度)且在最终排出工作台85的下面运行到图2和3中的位置75a，并且随后从这个位置竖直向上地穿过最终排出工作台85和出铁场工作台83或在它们附近达到图2至4中出铁场工作台83之上的位置75b。分支管道76首先在相对方向上从主管道75在位置75b处水平地延伸，并且随后在位置76a(图2和3)处竖直向上达到位置76b(图2至4)，并且随后在短且直的段76c中向下且向内地延伸达到喷射管27的进口。

从图2和3中还能看出，主供应管道33从远离容器的远处位置(未示出)在地面高度上或地面高度附近延伸到图5中的位置33a，并且管道在这个位置处分支成两个分支管道34。这两个分支管道34构成了V形。分支管道34在地面高度上或地面高度附近并且在最终排出工作台85的下面延伸到位置34a(图2和3)，并且随后从这些位置竖直向下地穿过最终排出工作台85和出铁场工作台83或者在它们附近延伸到位置34b(图2)，并且随后在短且直的段34c(图2，只是示出了一个)中向下且向内地延伸到喷射管27的进口。

主管道和分支管道的上述布置避免了管道在容器周围狭窄空间内的干扰。

含碳原料/助熔剂喷射系统包括类似的主供应管道39、91和分支供应管道40、92，分别用于直径地相对的喷射管27。

喷射管27布置为可从容器11上移除。

容器的废气出口18连接至废气导管32(在图2、6和7中示出)，废气导管32将废气从容器11传输到处理站(未示出)，在处理站对废气进行清洁并且被传送通过热交换器，用于预热供给至容器11的原料。HI熔炼工艺优选地在空气或富含氧气的空气下操作，并且因此产生了大量废气并且需要相对大直径的废气导管32。从图2中能最好地看出，废气导管32包括有从容器11的废气出口18延伸的稍微倾斜的第一段32a以及从第一段32a延伸的竖直延伸的第二段32b。

热气传送导管31和废气导管32从容器11的上部延伸到远处位置(未示出)，并且因此占用容器在该区域中的空间，并且因此对固定设备的定位有影响，所述固定设备例如桥式吊车或用于维护容器和冷却水回路所需的其它移动式处理设备，其中冷却水回路用于容器11的侧壁14和顶部17中的水冷板。

如上所述，容器11的侧壁14和顶部17支承水冷板(未示出)并且设备包括有冷却水回路。冷却水回路将水供应至水冷板或者将热水从水冷板中移除，并且此后在将水返回到水冷板之前将热量从热水中吸走。

在根据HI熔炼工艺的熔炼操作中，矿粉和适合的运载气体以及煤和适合的运载气体通过喷射管27被喷射入熔池。固体原料和运载气体的冲量使得固体原料穿入金属层15。煤被脱挥并且从而在金属层15中产生气体。碳部分地溶解在金属中并且部分地仍然保持为固态碳。矿粉被熔炼成金属并且熔炼反应产生了一氧化碳。被传递入金属层以及通过脱挥作用和熔炼反应所产生的气体导致了熔融金属、固态碳以及熔渣(作为固体/气体/喷射的缘故被拉入金属层)从金属层15中的显著浮力上浮，这就带来了熔融金属和熔渣的飞溅、液滴和液流的向上运动，并且当这些飞溅、液滴和液流运动通过熔渣层时其中会夹杂有熔渣。熔融金属、固态碳和熔渣的浮力上浮导致了熔渣层16的实质性搅拌，其结果是熔渣层体积的增大。另外，熔融金属、固态碳和熔渣由于它们的浮力上浮而引起的飞溅、液滴和液流的向上运动延伸到熔池之上的空间并且形成了过渡区。富含氧气的气体通过喷射管26的喷射使得诸如一氧化碳和氢气的反应气体在容器的上部进行后燃。由于反应气体在容器内的后燃所产生的废气通过废气导管32从容器的上部中移除。

熔炼操作期间产生的热金属通过金属排出系统从容器11中排出，该金属排出系统包括前炉19以及连接至前炉的热金属流槽41。热金属流槽41布置在热金属浇包站(未示出)之上以便将熔融金属向下地浇注到位于站中的浇包。

该设备包括最终金属排出系统，用于在熔炼操作结束时将熔融金属从容器11的下部区域中排出并且将熔融金属运输离开容器11。最终金属排出系统包括容器中的金属最终排出孔63以及流槽38，该流槽用于将经由排出孔从容器11排出的熔融金属传送到地面高度处的金属收集坑90。理想地，这个坑90被覆盖(未示出)以防止坑中的热金属与水之间的直接接触。最终金属排出系统还包括前炉19中的金属排出孔43以及流槽41，该流槽用于将经由排出孔从前炉19中排出的熔融金属传送到热金属主流槽38。还提供有最终排出钻孔59来打开排出孔63、43以便从容器和前炉中释放金属。

该设备包括有熔渣排出系统，用于在熔炼操作期间周期性地从容器的下部将熔融的熔渣排出并且将熔渣传送离开容器11。熔渣排出系统包括有容器11中的熔渣槽口21以及具有两个最终分支80、82的流槽44，最终分支用于将经由熔渣槽口21从容器11排出的熔融熔渣从出铁场工作台83的高度向下地传送进入地面高度处分开的熔渣收集坑93、95。两个坑用于使得一个坑能停止使用并且允许熔渣在移除之前冷却下来并且与此同时使用另一坑来接收熔融的熔渣。熔渣槽口插刺机61用于打开和密封熔渣槽口21以便从容器11中释放熔渣。

该设备包括有熔渣最终排出系统，用于在熔炼操作结束时将熔渣从容器11中排出。熔渣最终排出系统包括有容器11中的熔渣排出孔46以及主流槽70和分支流槽72，用于将从容器11排出的熔融离开经由熔渣排出孔46传送到收集坑93。分支流槽95将熔渣流槽70连接至热金属流槽38。分支流槽95用来将在首先打开排出孔46时通常从容器中流出的熔融金属传递至金属收集坑90。在最终排出之前，堵塞分支流槽72以使得熔融离开只能经由分支流槽95流动到金属收集坑90。在金属流将要结束时，堵塞分支流槽95并且打开分支流槽72以使得熔融原料流转向熔渣坑93。熔渣排出钻孔68用于打开排出孔46以便从容器中释放熔渣。泥浆枪66用于将打开的排出孔46封闭。

如上所述，该容器包括一系列位于地面高度87之上容器的不同高度处的工作台79、91、93、95。这些工作台使得能进行容器和其它固定设备的安装和操作。

最下工作台，最终排出平台85相对于容器11被定位在一个高度，这个高度被选择为使得工作台上的工人能方便地使用最终金属排出系统(最终金属排出孔63、流槽38、金属排出孔43、流槽41、以及最终排出钻孔59)、最终熔渣排出系统(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出钻孔68、泥浆枪66)以及通道门39。比如最终金属排出钻孔、熔渣排出钻孔68以及泥浆枪66等装备直接安装在工作台上。这个工作台还包括两个主要为净空间的桥式吊车使用区域55，装备和原料能提升到这个区域上并且由此提升，例如以便于容器11内部的炉衬更换。

接着的最高工作台，出铁场工作台83相对于容器11被定位在一个高度，这个高度被选择为使得工作台上的工人能方便地使用金属排出系统(前炉19和热金属流槽41)以及熔渣排出系统(熔渣槽口21、流槽44、以及熔渣槽口插刺机61)。工作台83的“覆盖区域”有选择地形成为使得该工作台不会延伸入最终排出工作台85的桥式吊车使用区域55之上的空间，以使得桥式吊车能无障碍地进出这些区域55。工作台83的“覆盖区域”还有选择地形成为使得该工作台在最终金属和熔渣排出系统以及最终排出工作台85上的通道门39附近的工作区域之上延伸以便为这些区域中的工人提供顶部保护。

接着的最高工作台，喷射管工作台79、81相对于容器11被定位在一个高度，这个高度被选择为使得工作台上的工人能方便地使用喷射管27。

工作台81的覆盖区域在图3中示出，工作台81的覆盖区域优选地形成为使得该工作台不能延伸入最终排出工作台85的顶部使用区域55之上的空间，以使得桥式吊车能无障碍地进出这些区域55。覆盖区域还有选择地形成为使得该工作台在金属和熔渣排出系统附近的工作区域之上延伸以便为在这些区域工作的工人提供顶部保护。

除了上述布置在一系列工作台79、81、83、85上的固定设备之外，该设备还布置在工作台上一系列圆周地和垂直地延伸的区域内，这些区域进一步使得小型容器11周围的所有上述设备以如此的方式安装和操作，该方式使得设备的各种操作功能分开从而最小化各种操作之间的干扰，并且因而最大化了操作安全性。

具体地，该设备的布置被分割成下述三个功能区，这些功能区垂直地延伸并且在容器11周围圆周地间隔开并且从容器的中心竖直轴线向外辐射。

区域1：总体通道和维修设施

这个区域在容器11圆周周围延伸大约180°，包括：

·顶部热气传送导管31和废气导管32的覆盖区域。

·容器11中的通道门39。

区域2：金属排出区

这个区域包括：

·金属排出系统(前炉19和热金属流槽41)。

·最终金属排出系统(最终金属排出孔63、流槽38、金属排出孔43、以及最终排出钻孔)。

区域3：熔渣排出区

这个区域包括：

·熔渣排出系统(熔渣槽口21、流槽43、以及熔渣槽口插刺机61)。

·最终熔渣排出系统(熔渣排出孔46、流槽70、分支流槽95、熔渣排出钻孔68、以及泥浆枪66)。

该设备还包括有在上述桥式吊车使用区域55之上的区域，即空间，使得原料和设备能被提升到最终排出工作台上或从该工作台上移除。对于容器内部的更换炉衬或其它维护工作所需的原料和设备的有效提升来说，顶部通路特别重要。

在不偏离本发明精神和范围之下，可对上述本发明的实施例作出很多变型。

Claims (28)

1.一种用于由金属供给原料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：

(a)固定的熔炼容器，其保持金属和熔渣的熔池以及熔池之上的气体空间；

(b)金属原料供应系统，其适于将预热金属原料供应入容器，所述金属原料供应系统包括两对或更多对布置在容器周围并延伸入容器的固体喷射管，以及主供应管道和一对分支管道，用于将所述金属原料供应至每对喷射管的喷射管，每对喷射管的分支管道具有相同的长度，并且将主供应管道和每对喷射管的喷射管互连，并且每对喷射管的喷射管位于容器上，从而彼此直径地相对；

(c)含碳原料供应系统，其适于供应用于容器中的含碳原料；

(d)气体喷射管，其向下延伸入容器以将含氧气体喷射入容器中的气体空间和/或熔池；

(e)气体传送导管，其从远离容器的供气站延伸到容器之上的一个传送位置，用于将含氧气体传送入气体喷射管；

(f)废气导管，其用于方便容器中的废气流动离开容器；

(g)金属排出系统，其适于将熔融金属从熔池中排出，并且将熔融金属传送离开容器；和

(h)熔渣排出系统，其适于将熔渣从熔池中排出，并且将熔渣传送离开容器。

2.如权利要求1所述的设备，其中固体喷射管布置为通过容器侧壁中的开口向下且向内地延伸入容器。

3.如权利要求2所述的设备，其中容器侧壁中的喷射管开口位于容器的相同高度上并且在容器的圆周周围等距地间隔开。

4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中每个喷射管的分支管道包括一个向上延伸段以及一个向内且向下延伸段，该向内且向下延伸段从该向下延伸段的上端延伸并且连接至喷射管的进口并且与喷射管同轴。

5.如权利要求4所述的设备，其中该向上延伸段和该向内且向下延伸段形成锐角。

6.如权利要求3-5中任一项所述的设备，其中金属原料供应系统还适于将预热的和室温下的金属供给原料的混合物供给至金属供给原料喷射管。

7.如权利要求1-3和5中任一项所述的设备，其中金属原料供应系统包括热金属供给原料喷射系统，用于将预热的金属供给原料供应到用于金属供给原料喷射管的主供应管道。

8.如权利要求7所述的设备，其中热金属供给原料喷射系统包括有热金属供给原料传送系统，该传送装置包括主供应管道、所述分支管道和运载气体供应，用于将热金属供给原料从预热器和/或预还原单元供给至金属供给原料喷射管。

9.如权利要求8所述的设备，其中该运载气体为惰性气体。

10.如权利要求1、7或8中任一项所述的设备，其中金属供给原料是铁矿粉。

11.如权利要求10当引用权利要求7或8时所述的设备，其中能够操作热金属供给原料喷射系统来预热铁矿粉，以在650-700℃的温度范围内喷射入容器。

12.如权利要求1-3和5中任一项所述的设备，其中金属排出系统和熔渣排出系统是分别具有分开的且处于容器上不同高度处的金属排出孔和熔渣排出孔的不同系统。

13.如权利要求12所述的设备，其中金属排出系统包括从容器向外突出的金属流前炉，用于将熔融金属连续地从容器中排出。

14.如权利要求13所述的设备，其中金属排出系统包括用于从前炉接收熔融金属的金属排出流槽。

15.如前述权利要求12至14中任一所述的设备，其中熔渣排出系统包括用于从熔池接收熔渣的熔渣排出流槽。

16.如权利要求1-3和5中任一项所述的设备，还包括出铁场平台和至少一部分位于所述出铁场平台上的所述金属排出系统，其中所述分支管道在所述出铁场平台下方的某一高度处与所述主供应管道相互连接。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述设备还包括位于该出铁场平台下方某一高度处的最终排出工作台，至少一部分金属排出系统位于该最终排出工作台上，以在最终排出过程中接收来自容器的熔融金属，其中所述分支管道与所述主供应管道在该最终排出工作台下方的某一高度处相互连接。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述分支管道远离于所述最终排出工作台与所述主供应管道相互连接。

19.如权利要求1所述的设备，其中该含碳原料供应系统包括两对或更多对布置在容器周围并延伸入容器的固体喷射管，以及主供应管道和一对分支管道，用于将所述金属原料供应至每对喷射管的喷射管，每对喷射管的分支管道具有相同的长度，并且将主供应管道和每对喷射管的喷射管互连，并且每对喷射管的喷射管位于容器上，从而彼此直径地相对。

20.一种用于由金属供给原料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：

(a)固定的熔炼容器，其保持金属和熔渣的熔池以及熔池之上的气体空间；

(b)出铁场平台，其包括至少一部分金属排出系统，该金属排出系统适于从熔池排出熔融金属，并将所述熔融金属传送离开容器；

(c)固体供给原料供应系统，其适于将固体供给原料供应入容器，所述固体供给原料供应系统包括：布置在容器周围并向下延伸入容器的固体喷射管；至少一条供应管道，其具有位于出铁场平台下方某一高度处的部分，并具有至少一个向上延伸的部分，其向上穿过出铁场平台或位于其附近，并且所述至少一条供应管道还包括向内且向下延伸段，该向内且向下延伸段从所述至少一个向上延伸段的上端以锐角延伸，并且连接至喷射管的进口并且与喷射管同轴；

(d)气体喷射管，其向下延伸入容器以将含氧气体喷射入容器中的气体空间和/或熔池；

(e)气体传送导管，其从远离容器的供气站延伸到容器之上的一个传送位置，用于将含氧气体传送入气体喷射装置；

(f)废气导管，其用于方便容器中的废气流动离开容器；以及

(g)熔渣排出系统，其适于将熔渣从熔池中排出并且将熔渣传送离开容器。

21.如权利要求20所述的设备，其中所述容器还包括位于该出铁场平台下方某一高度处的最终排出工作台，并且至少一部分金属排出系统位于该最终排出工作台上，以在最终排出过程中接收来自容器的熔融金属，并将熔融金属传送离开容器，该至少一条供应管道具有位于该最终排出工作台下方某一高度处的部分，以及至少一个向上延伸穿过该最终排出工作台或位于其附近的向上延伸部分。

22.如权利要求21所述的设备，其中该向上延伸部分或至少一个向上延伸部分包括单独向上延伸部分，其向上穿过该最终排出工作台和出铁场平台或位于其附近。

23.如权利要求22所述的设备，其中该至少一个向上部分大体垂直。

24.如权利要求20和21-23中任一项所述的设备，其中该至少一条供应管道适于供应预热金属供给原料。

25.如权利要求24所述的设备，其中该至少一条供应管道包括主供应管道和一对分支管道，用于将预热金属供给原料供应至一对位于容器上的固体喷射管，每条分支管道使所述主供应管道与所述一对喷射管的单个喷射管相互连接。

26.如权利要求24所述的设备，其中每条分支管道包括所述至少一个向上延伸部分和所述向内且向下延伸部分，其从所述向上延伸部分的上端以锐角延伸。

27.如权利要求24所述的设备，其中所述一对分支管道的每条管道具有相同长度。

28.如权利要求25所述的设备，其中所述一对喷射管的喷射管位于所述容器上，从而直径相对。

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