CN1034022A - 金属氧化物的熔化还原的冶金设备 - Google Patents

Abstract

使用含金属氧化物、粒状、尺寸范围很宽的原矿 的冶金设备，包括：固态原矿的预还原炉和经预还原 矿石的熔化还原炉。较大尺寸原矿粒在分配器上形 成流化床而在预还原炉中被预还原，较小尺寸矿粒在 穿过预还原炉再循环时被预还原。出料后，尺寸较大 经预还原的矿粒借重力再装入熔化还原炉。尺寸较 小经预还原的矿粒被如旋流分离器从预还原炉的废 气中回收，然后被浸没式喷嘴或装在熔池表面上的吹 管气动地喷入该炉中。

Description

本发明涉及一种用于从其矿石生产熔态金属的设备，具体地是涉及一种其总的特性是基于熔化还原含有所需金属的氧化物的工艺的冶金设备。本发明还更具体地涉及这样一种有可能使用在一个很宽的尺寸范围内的矿石颗粒的冶金设备。

通过熔化还原法可以使一种金属，如铁的氧化物矿石或类似物，在熔态下经还原处理而产生金属，如铁和铁合金。冶金工业界一直致力于研究和改进，以提高这一方法的实际效用，因为该方法具有满足在可预见的将来对材料和能源需求的潜在能力。

就炼铁而论，熔化还原法的优点是：（1）与高炉法所要求的相比，原料是价廉的;（2）省去了如过细的矿石颗粒的烧结和造球之类的预处理;（3）所需设备的紧凑。另外，在用于生产铁合金时，本方法比大多数已知方法对电能的依赖要低得多。

当迄今已提出各种各样的用于实施熔化还原法的建议和方案时，在工业上流行的趋势是使用前后排列的两座炉子，一座用于固态矿石的予还原，而另一座用于熔化还原。这种前后排列的熔炉法有很多变型，包括不同类型的炉子和不同的产生热的方法。

一般来说，这种已知的前后排列炉子的方法是可取的，因为它们包括再生工艺;也就是说，利用产自于熔化还原炉废气中的热和还原能力，有可能对固态矿石进行予还原。该还原性气体，是在高温下，当把煤或类似物及氧气引入熔化还原炉的金属熔池中时，由于在该炉中发生还原所产生的。将该还原性的高温气体从熔化还原炉上部引出后，导入予还原炉进行对固态矿石的予还原。

专家们普遍的看法是：假如矿石或多或少是细颗粒的，该予还原炉应该是所谓的“流化床”或流态化型的炉子，这样是有利的。这种炉型为引入炉中的矿石颗粒赋予一种准流动的性质，这就使得被粉碎的物料有可能连续地处理。作为附带的优点，在炉中全部的矿石颗粒加料可保持在一稳定的温度上，并使矿石颗粒与还原气体密切接触。

在公开的日本专利申请号58-217615中叙述了一种属于典型的现有技术的流化床型予还原炉。它包括一个竖直圆柱体形状的容器，该容器带有一个供矿管，及一条与其顶部相配的废气导管，该容器还带有一条还原气体供气导管，及一条与其底部相配的矿石排出管。该炉的容器具有一个栅状的或带孔底板的气体分配器，该分配器被水平地置于还原气体入口的上方。

细粒状的矿石被加在炉子的分配器之上，而高温的还原性气体通过位于气体分配器下面的入口被导入该炉。向上鼓入的穿过气体分配器的还原性气体搅动矿石颗粒使之达到“流态化”，并足以使之与气体密切接触，借此进到所期望的予还原处理。伴随着所穿过的还原气体的“鼓泡”，在此条件下材料就形成了“流化床”。经如此予还原后，矿石颗粒将从该予处理炉中排出，然后再加入熔化还原炉中使之在熔态下进行最终还原。

然而，直到目前所构建的流化床型予处理炉一直有一个弱点。为在该炉中形成充分的矿石颗粒的“流体”，必须严格限制矿石的颗粒尺寸。为了使矿石颗粒充分地“流态化”，还原气体必需以依赖于矿石的颗粒尺寸而定的速率导入。因此，现有技术中的予还原炉不适用于对尺寸范围很宽的矿石颗粒的处理。为了成功地进行予还原，该颗粒尺寸一直必须小于3毫米。况且，根据实际上所用的予还原工艺，及实际被处理的矿石种类，对平均颗粒尺寸及所存在的很细的颗粒的百分比，还要有附加的限制。

由于现有技术的流态化型予还原炉的这些限制而产生的种种不便，将从以下的事实看得更为明显：市场上可购得的，作为炼铁原料的铁矿石中，含有尺寸超过3毫米的颗粒的百分比是相当大的（比如超过30%）。甚至10毫米或更大尺寸的颗粒也有。

解决这问题的一种常规的方法，一直是沿用筛子对矿粒分级。过粗的而不能被流化床型予还原炉处理的颗粒，必须被再破碎成所需的尺寸。如果这样的粗颗粒不经再破碎，可替代的某些其它的还原方法，如竖炉就不得不使用。在任何场合下，为充分利用所购置的材料，现有技术的流化床型炉一直要求某些附加的装置如筛子和破碎机，或其它类型的还原炉，这样就要增加附加的设备和运行费用以及附加的加工步骤。

还有一些遗留下来的未解决的问题，这些问题与前后排列的和固态予还原炉相连的熔化还原炉有关。一直建议下面两种将矿石加入该炉的方法：

1.从该炉顶部加入全部矿石颗粒的重力法。

2.将全部矿石颗粒通过与炉子的中部或其底部相联的喷咀加入的载气法（日本公开专利申请号59-113110）。

第一种所述的重力加料是不宜采用的，因为一部分较细的矿粒在其被引入熔化还原炉中时，易于被产生于该炉中气体吹出炉外。可以设想通过事先筛去较细的颗粒，或使用粘接剂将较细的颗粒经造球而使之成为较大的颗粒，从而避免这类材料的浪费。但是，这些措施要求提供筛子或类似的分级装置，或造球装置，以及附加的处理步骤和附加的处理时间。

被引用的第二种载气加入法有其自身的缺点，虽然它没有所提及的重力法的缺点。如果经破碎的材料中含有过于粗大的颗粒或团块，则它们会堵塞加料喷咀或通向喷咀的导管。没有什么令人满意的解决方案，能使喷咀和导管大到足以使这样粗大的团块通过。对于如此大的喷咀和导管，将要求相应地增加载气的流速，结果可能导致对还原反应的不利的效果，及导致熔池温度和穿过金属熔池吹入的载气的不适当地下降。因此，通常在实践中不得不将矿石粉碎成相当细的颗粒，以消除堵塞的可能性。由于要求这样一些附加装置，如破碎机和筛子及附加的必需的操作，这种实践也是不可取的。

本发明解决了前面所讨论的现有技术中的全部问题，并提出一种改进了的包含一种由一座固态予还原炉和一座熔化还原炉前后排列类型的冶金设备，用于通过还原该金属的氧化物而生产铁或其它金属。更具体地，本发明力图能使用颗粒尺寸变化范围很宽的经破碎的矿石作为原料，而无需将他们再破碎，筛分或造球。进而本发明还力图提出一套完整的处理这种原料的自其固态予还原到熔化还原的工艺流程。

简而言之，本发明可被概括为一种使用含有金属氧化物的，并且处于颗粒尺寸很宽状态下的矿石原料的冶金设备。该冶金设备具有一个用于予还原固态矿石原料的固态予还原炉。该予还原炉具有一个气体分配器，在其上堆积着加入的尺寸范围很宽的矿石原料颗粒。高温的还原性气体穿过分配器及在其上堆积的矿石原料颗粒而被向上鼓入。接着大尺寸的矿石颗粒在分配器上形成一个流化床，并且通过与高温还原气体的密切接触而被予还原，而尺寸较小的矿石颗粒被废气从流化床上带走，并借此被予还原。从予还原炉被排出的经予还原的大尺寸的矿石颗粒借助重力再加入熔化还原炉中。另一方面，经予还原的较小尺寸的矿石颗粒被从予还原炉中的废气中回收，并借助于气动喷射被再加入熔化还原炉中。这两类尺寸的经予还原的矿石颗粒在熔化炉中被熔化，并最终在熔态下被还原以提供所需的金属。

很可能，被加入予还原炉中的矿石原料颗粒会包含那些过粗的以致不能和中等尺寸的颗粒一起形成流化床的颗粒。而这样的超尺寸的矿石颗粒可能在气体分配器之上，在中等尺寸颗粒的流化床之下形成一个可称之为“游动层”的区域。可取的是，该气体分配器具有一个漏斗状的，或其它形式的倾斜的顶部表面，以使过大的矿石颗粒在朝着于其中形成的出料口、沿着炉栅的倾斜表面缓慢运动时被予还原。被予还原的过大的颗粒将与中等尺寸的颗粒一起从予处理炉中排出，以结合重力法被加入熔化还原炉。

另一方面，不能形成流化床的过细的原矿颗粒将被高温还原气体的向上气流从流化床上面带走。经废气带出的这种尺寸过小的颗粒将流入旋流式分离器或类似的气一固体分离器，该分离器被安置于予还原炉外面，借此从废气中回收该颗粒。被回收的过细的矿石颗粒可被再加入该予还原炉中。当进行这样的再循环时，这种过小的矿石颗粒还将被予还原，从而使部分经再循环的颗粒可从再循环通道中被抽出而被气动喷入熔化还原炉。

因此，虽然该固体予还原炉基本上是流化床型的，但加入其中的矿石原料颗粒可以含有不能形成流化床的那些过大的和过小的颗粒。所有的这些尺寸范围很宽的颗粒，均可在固态下被予还原，而没有前面所提到的种种不便。

根据本发明的其它的特征，过大尺寸的、中等尺寸的以及过小尺寸的颗粒，分别地从予还原炉中排出，并分别地被加入熔化还原炉。过大的和中等尺寸的颗粒借助重力被加入熔化还原炉，而这些颗粒几乎不含有被熔化炉中产生的并从中升起的气体吹走的危险。尺寸过小的颗粒通过浸没在该熔化还原炉中的金属或渣的熔池内的喷咀，气动地被加入该炉中，或通过在熔池液面上方的吹管加入。这种尺寸过小的颗粒，通过直径相当小的导管系统和借助于流速相当低的载气被平稳地输送是有益的。

通过研究后面的陈述及所附的权利要求，参照展示本发明的一些最佳实施例的附图，本发明上述的和其它的性能和优点就很清楚了，并且本发明本身也将被很好的理解。

图1是根据本发明的新概念所构建的冶金设备的图解，这里所展示的设备适于自铁矿石生产铁。

图2是被用于图1的设备的予还原炉的一幅放大了的垂直剖面图。

图3是本发明的另一最佳实施例的局部图解，它以另一种可供选择的、将经予还原的、尺寸较小的矿石颗粒加入熔化还原炉的装置为特点。

作为适于将细的和较大尺寸铁矿石经还原处理而生产铁的设备示于图1。概括地说，作为例示的该设备，包括前后排列设置的一座熔化还原炉F1（此后指的是熔化还原炉）和一座固态予还原炉F2（此后指的是予还原炉）。该熔化还原炉F1用所产生的高温还原性气体，还原在熔融态下经予还原的铁矿石颗粒。予还原炉F2利用这种气体予还原固态的矿石原料颗粒。

熔化还原炉F1是座熔铁熔池型的炉子，它能将熔态的铁M和渣S盛放于衬有耐火材料的容器内。当经予还原后的矿石颗粒、煤、石灰和氧被馈入熔化还原炉F1中时，还原就在该炉中发生，这将在后面详述。

正如在图2中的放大部分所表明的，予还原炉F2包括一个有完全衬以耐火物的，并且是竖直圆柱形的容器。一条供矿导管或斜管2通到予还原炉F2的中部，以使尺寸范围很宽的矿石原料颗粒经入口2a被加入。一条供还原气体的导管3通到该炉的炉底端部，以便通过其入口3b引入高温下的还原气体。回过头来再参照图1，将能看出这种还原气体是自熔化还原炉F1供入的。一个予还原出料管4从该炉向下伸出，以便将经予还原后的尺寸相当大的矿石颗粒朝熔化还原炉F1输送。另外一条废气排气管5通到该炉容器的顶端部，以便将用过的还原气体从该炉中经废气排出口5a抽出。

在予还原炉F2中，一个网格状的底板或栅状气体分配器6（此后称为分配器），被装在还原气体入口3b的上部和矿石原料入口2a的下部。分配口6具有许多孔洞或类似的开口6a，以使还原气体穿过它们向上流，从而形成予还原加入的矿粒所需的分散的气流。该分配器6，或至少是其顶部表面是漏斗形的，该顶部表面相对于水平面成α角。α角大于被加入炉中的矿粒的堆角。位于分配器6的中心的一个矿石出料口6b与出料管4相连，以便排出粗粒的或中等尺寸经予还原的矿石颗粒。

一个固-气分离器，典型地如一个旋流分离器8通到废气排出管5，以便收集和回收来自予还原炉F2的废气中所含的细矿粒。除去此矿粒的废气被导入废气排出管11。另一方面，被回收的细矿粒落入垂在旋流分离器8下的，并与再循环斜管10b及出料斜管10c相连的出料管10a之中。再循环矿石的流速和排出的矿石的流速分别用控制阀9和25控制。再循环斜管10b开向予还原炉F2的内侧，其部位大致在与矿石原料颗粒入口相同的水平面上。因而，从废气用经旋流分离器8回收的细矿粒，至少一部分被再加入予还原炉F2以进行再循环。

出料斜管10c与熔化还原炉F1相通，这在后面将通过参照图1详述。从废气中回收的细矿粒从而可从其再循环道中引出，再通过与出料斜管10c相连的出矿流速控制阀25被加入熔化还原炉F1。最好的是，再循环矿流控制阀9，应是能防止来自予还原炉F2的气体经过它逆向流入旋流分离器8的类型的阀。

予还原炉F2的内侧有一个位于分配器6上方的缩小了直径的部位1b。这缩小了直径的部位是用以使流经它的还原气体，以足够的流速使尺寸广泛变化的矿粒在分配器6上流态化。位于缩小了直径部位1b上方的较大直径部位1a能有效地滞缓气体的速度佣员焕醋杂杌乖疐2中的废气带走的较细颗粒设置一个限制。

由于予还原炉F2是这样的结构，尺寸范围很宽的铁矿石颗粒可通过矿石入口2a被加在分配器6上面。高温的还原气体也可从熔化还原炉F1经供气管3被导入予还原炉F2。随着向上穿过分配器6上的孔洞，该气体将还原加在上面的矿粒炉料。经过这样的予还原后，大的和中等尺寸的矿粒将通过在料管4排出，而细矿粒将被进入排气管5中的废气带走。

更具体的是，在予还原炉F2中还原矿石的进程中，中等尺寸的矿粒将在分配器6上方的和/或较大尺寸部位1a上，由于分散的、高速的、穿过矿粒向上鼓泡的还原气体的气流而形成流化床7b。然而，那些过于粗大而不能被流态化的矿粒，将随着缓慢地漫过分配器6的斜表面向中心出料口6b移动，而形成了一个游动层7a。这种大尺寸的矿粒在这样的漫过分配器时被予还原。

假设被加入予还原炉F2中的矿石原料颗粒中，包含那些太小而不能停留在分配器6上的流化床中的矿粒。这些较小尺寸的颗粒将被较大直径部位1a中的还原气体吹起，并从而进入废气导管5。然后，从废气中被旋流分离器8分离出来的细矿粒将经过再循环斜管10b被带回入予还原炉F2中，从而形成一股以7c标出的这种矿粒的再循环流。当进行这种再循环时，该细矿粒也将被还原，并且当一个出矿流速控制阀被置于出料斜管10c中时，该细矿粒将通过斜管10c被排出。

尽管图2是那样表示的，但粗的和中等尺寸的矿粒都经共同的出料管4被排出并不是必要的。换言之，中等尺寸的矿粒可经过附加的、直接与予还原炉F2的直径缩小部位7b相通的斜管或导管排出。予还原炉F2的内侧还可以朝着分配器6逐渐缩小，而不是形成直径明显不同的部位1a和1b。正如可能有另外的变型，在予还原炉F2上可装有与水平面成一角度的板式炉栅，以取代漏斗状的炉栅6。

本发明可以单独地控制粗的和中等尺寸矿粒在予还原炉F2中的滞留时间，并且也可以单独地控制细矿粒在再循环通路中的滞留时间，这是有益的。粗的和中等尺寸矿粒的出料速率被图1中所示的，在出料管4上的出料控制阀22确定，而细矿粒的出料速率被在其再循环通路上的循环矿流控制阀9确定。根据出料速率，滞留时间可以单独地用阀9和22控制。

下面是本申请人用图2所示的炉子F2所作的关于固态铁矿石予还原的实验报告。实验条件如下：

料管4和10c中回收，一般该被回收的材料的还原率约为30%，回收料中49%是来自出料管4，而51%是来自出料管10c。自出料管4中回收的料中含有97%的粗的和中等尺寸的矿粒（颗粒尺寸不大于0.5mm）。自另一出料管10c回收的料中含97%的细矿粒（颗粒尺寸小于0.5mm）。

可相信上述实验结果证实了下面所作的在予还原炉中的气体和矿石的运动行为的数学分析。就在分配器6上方。即在炉子直径缩小的部位1b处的还原气体的流速为7.0米/秒，这仅足以使尺寸为5mm或更小的矿粒流态化。在炉子直径较大部位处该气体流速为5米/秒，这足以使该气体将0.5mm或更小的矿粒从该炉中带走。

必然地，在装入予还原炉F2中的各种尺寸的矿粒中，那些尺寸超过5mm的矿粒在分配器6上形成一个游动层7a;那些在0.5和5mm之间的矿粒在炉子直径缩小部位1b上形成一个“鼓泡的”准流动层7b，而尺寸小于0.5mm的矿粒则通过封闭的通道再循环。

从该实验还进一步证实：（1）从两条分开的出料管4和10c所排出的经予还原的矿石颗粒的尺寸，是取决于进入该炉的还原气体的引入速度;（2）两种不同等级的矿粒的还原率，是取决于它们在该炉中的滞留时间。

按上述构造及运行的予还原炉F2所具有的优点可概括如下：

1.尺寸范围很宽的矿石原料颗粒可以直接装入予还原炉而不需任何如粉碎、球化或分级等予处理。

2.经予还原的较小尺寸的和中等和大尺寸的矿粒，可从予还原炉中分别回收，以分别地输入熔化还原炉F1。

3.两种不同级别的矿粒的滞留时间可分别地确定，这就有可能

1.原料：

铁矿石

颗粒尺寸分布：

＞10mm    ……    2%

5-10mm    ……    18%

0.5-5mm    ……    31%

＜0.5mm    ……    49%

加料温度    450℃

2.还原气体

组成：

一氧化碳（CO）    ……    39%

二氧化碳（CO₂） …… 21%

氢（H₂） …… 14%

蒸气（H₂O） …… 12%

氮（N₂） …… 14%

温度：1030℃

3.予还原炉的尺寸

炉子1a部位直径Da＝280mm

炉子1b部位直径Db＝200mm

废气排出管5从炉子1a部位底部计的高度

Ha＝4000mm

炉子1b上部位的垂直尺寸Hb＝500mm

炉栅倾角α＝40°。

作为在上述特定条件下的实验结果，被予还原的铁矿石颗粒自出容易地和精确地控制其所期望的还原率。

4.当终止将还原气体引入该炉时，直接堆覆于分配器上的粗矿粒能防止较细的矿粒穿过分配器落下去。分配器上的孔洞或开口因而可以作得足够大以避免堵塞。

5.通过改变予还原炉的1a和1b部位的顶和底的相关的横截面积，可以按所需的数值预先确定被“流态化”的矿粒的最大尺寸，和被再循环的矿粒的最大尺寸，以便达到较前为高的还原率。

参见图1将可见予还原炉F2的出料管4通过出料控制阀22与储料缶23相通。予还原炉F2的另一出料管10c通过另一出料控制阀25与另一储料缶26相通。因此，在被输往熔化还原炉F1之前，从予还原炉F2中所回收的粗的和中等尺寸的矿粒将暂时储于储料缶23中，而细矿粒则储于另一储料缶26中。

储料缶23和26都有装在内部的称量装置（未示出），以测定所进入的经予还原的矿粒的量。因此，当装料控制阀24开启时，粗的和中等尺寸的矿粒将通过供料斜管34以重力下降，而被装配在熔化还原炉F1中的铁熔池的渣S面上，斜管34是开向熔池面上方的入口34a的。同样地，当另一装料控制阀27开启时，细矿粒将通过供料管35被载气带入，并通过浸没于熔池下的喷咀35a被直接吹入熔化还原炉F1中的熔铁M和熔渣S中。

既可以是惰性气体，如氮，也可是还原性气体如一氧化碳的载气，由其气源供应（图中未示出），载气是通过与矿石供料管35紧密相连的导管29供入的。在该特定的实施例中加热器30设置在未示出气源下游，以便使载气予热。前面已提到的加料控制阀24，应是能保持储料缶23和供料管34之间的压力差类型的阀门。

为进行对经予还原的矿粒的熔化还原，除供入经予还原的矿粒外，还向熔化还原炉F1供入氧、煤、和石灰。通过供氧氧管38直接将氧鼓入熔铁M。作为可供选择的方式，氧也可通过从炉子上方开口所插入的吹管被引入熔化还原炉。如图所示，可取的是就象来自予还原炉F2中的不同级别的矿粒一样，颗粒相对粗和相对细的煤和石灰应分别地馈入熔化还原炉F1。粗的煤和石灰可以借重力通过供料管36加在铁熔池上。细的煤和石灰粒用如同用于携带经予还原矿料的载气，通过供料管37输送，并直接被吹入熔铁M中。

正如参见图2所提到的，在熔化还原炉F1中所产生的高温还原气体，被输往予还原炉F2，以予还原其中的矿石原料颗粒。为此目的，熔化还原炉F1有其被盖子39扣住的顶部开口，该开口与管子40紧紧相连。还原气体供应管3与管40经固-气分离器，如旋流分离器41相连。这样，经旋流分离器41除去固体，如粉尘和铁粒后的还原气体，将在高温下从熔化还原炉F1被输往予还原炉F2。

此熔化还原炉F1所具有的有益效果可详列于下：

1.经予还原的大的和中等尺寸的矿粒可借重力滑入熔化还原炉F1，而几乎不，或完全不被产生于熔铁M的气体从该炉中吹走。

2.经予还原的较小尺寸的矿粒通过供料管35和喷咀35a被气动地输送而直接喷入熔融金属M。如果这些矿粒尺寸较小，如小于1mm，那么供料管35和喷咀35a的内径可以小到10-13mm。载气可以以相对小的速率提供，以通过如此小的直径的导管和喷咀，来输送如此细的颗粒，而不必担心被堵塞。另外，供料管和喷咀的磨损被减至最小。并且实际上载气没有可能吹穿熔铁M。

3.被提高了温度的经予还原的矿粒（在予还原炉F2中约为800℃），被直接从予还原炉F2中加到熔化还原炉F1，而无需任何如分级、破碎或造球等中间处理。如果储料缶23和26等是适于隔热的，则在熔化还原炉F1中它的熔态还原可充分地利用经予还原矿粒的显热。

4.由于载气可以在相当低的速度下，被提供来输送尺寸较小的经予还原的矿粒入熔化还原炉F1，正如已指出的，与图1所示不同，即使载气未经予热，熔化还原炉也几乎没有温度的下降。

5.当输送来自储料缶26中的细的经予还原的矿石暂停时，供入导管35的载气的供应必须持续，以防止熔铁M流入喷咀35a。然而，用加热器30将载气予热到，譬如说700-800℃的温度范围内，则经予还原的矿石和气体间的温差，就被减小到足以防止供气管35因热应力而破裂的危险的程度，即使导管衬以防磨损的陶瓷也不会破裂。

6.由于经予还原的矿石不暴露在氧化气体中，所以它们在从予还原炉F2输往熔化还原炉F1的期间将不会再氧化。两个不同级别的经予还原的矿石，可通过装在储料缶23和26中的称量装置及加料控制阀24和27，来予定的速度加入熔化还原炉F1。

图3示出了本发明的另一实施例，它以不同的加入较小尺寸的予还原矿料于熔化还原炉F1的方法为特征。用于较细矿粒的储料缶26，经加料控制阀27，（这里所示的是如旋转送料器）和供料管46而与吹管51相连。经予还原的细矿粒，通过供料管46和喷射吹管51，借经由导管45送入的载气被导入。喷射吹管51穿过熔化还原炉F1的顶部开口向下伸入该炉中，而止于不到铁熔池面的部位。细的矿粒是从不与铁熔池相接触的吹管51尖部出口处被加入熔化还原炉F1中。

图3的实施例在其它结构细节上类似于图1和2。

图3所示设备的一个显著的优点是：无论熔铁M和熔渣S，在经予还原的细矿粒的引入被暂停时，都不会流入吹管51。因而与前述的实施例不同，在不引入细矿粒的期间，不必通过吹管鼓入载气，因此即使载气未经予热，熔化还原炉中的熔池也不会有温降。供料管46和吹管51，因为在不引入细矿粒期间，也不为载气所冷却，因而就免除了由于热应力变化的破裂。

喷射吹管51的使用还具有一个附加的将之用于这样一些目的好处：除喷入经予还原的细矿粒之外，可对熔铁进行测温和取样，还可以加入经精细粉碎的煤和石灰和鼓入氧气于熔化还原炉F1中。

尽管前面作了详细的公开，但不要认为本发明仅被限制于其附图和陈述所展示的内容之内。已解释过的实施例的变型或可替代的变化将被采取，以便使之适应选择每一种特定冶炼操作或设计上的要求，但这些都不背离本发明的范围。

Claims (9)

1、一种使用含金属氧化物，颗粒状的、尺寸范围很宽的原矿的冶金设备，它包括一座用于予还原固态原矿的固态予还原炉(F2)，和一座用于熔化和最终还原熔态的该经予还原矿石的熔化还原炉(F1)，其特征在于：高温还原气体穿过予还原炉(F2)的分配器6，和穿过其上的尺寸范围很宽的原矿粒料层而向上吹入，借此在分配器上使较大尺寸的矿粒(7a、7b)形成了一个流化床，并通过使矿料与高温还原气体密切接触而被予还原，而尺寸较小的矿粒(7c)被废气从流化床上带走，并从而被予还原；其特征还在于：经予还原的尺寸较小的矿粒，从废气中被分离装置(5、8、9、10a、10b、10c)回收；其特征还在于：经予还原的较大尺寸的矿粒，从予还原炉(F2)中排出，并借重力和经由第一输送装置(4、22、23、24、34、)再加入熔化还原炉(F1)，其特征还在于：尺寸较小的经予还原的矿粒，经由第二输送装置(25、26、27、29、35、35a；45、46、51)被气动地喷入熔化还原炉(F1)中。

2、如权利要求1的冶金设备，其特征在于：予还原炉（F2）的分配器（6）具有一个漏斗状的或顶部倾斜的表面。

3、如权利要求2的一种冶金设备，其特征在于，分配器（6）的顶部表面与水平面的倾角（α），大于置于其上的矿粒的静止堆角。

4、如权利要求3的冶金设备，其特征是：分配器（6）有一个在其中心形成的，用于排出经予还原的较大尺寸矿粒（7a，7b）的出料口（6b）。

5、如权利要求1的冶金设备，其特征是：该分离装置包括：一用于排出废气的，载带了较小尺寸的矿粒（7c）的，来自予还原炉（F2）的废气排出导管（5）;一个与排出管（5）相连接的，用于自废气中回收较小尺寸矿粒（7c）的分离器（8）;一个用于将至少一部分被回收的较小尺寸的矿粒，返回予还原炉（F2）以便再循环的再循环导管（10b）;一条经由第二输送装置（25、26、27、29、35、35a），将至少一部分尺寸较小的矿粒输往熔化还原炉（F1）的出料导管（10c）;和在再循环导管中的再循环矿石流速控制阀（9），以及与之相连的出料导管（10c）。

6、如权利要求1的冶金设备，其特征是：予还原炉（F2）基本上是竖直圆柱形的，并具有一个在分配器6之上的立即缩小了内径的第一部位（1b），和一个在第一部位（1b）上面的内径较大的第二部位（1a）。

7、如权利要求1的冶金设备，其特征是：尺寸较小的经予还原的矿粒，经设在浸没于熔融金属（M）和渣（S）中的喷咀（35a）被气动地喷入熔化还原炉（F1）。

8、如权利要求1的冶金设备，其特征是：尺寸较小的经予还原的矿粒，通过伸入熔化还原炉中、并终止于其中的熔融金属和渣面之上的喷射吹管（51），被气动地喷入熔化还原炉（F1）中。

9、如权利要求1的冶金设备，其特征是：第二输送装置（25、26、27、29、35、35a）还包括一个予热用于携带和喷射较小尺寸矿粒入熔化还原炉（F1）中的载气的加热器（39）。

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