DE69927273T2

DE69927273T2 - Direktes schmelzverfahren

Info

Publication number: DE69927273T2
Application number: DE69927273T
Authority: DE
Inventors: Carolyn Mccarthy; James Rodney DRY; Damian Peter BURKE
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Current assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: ATE304612T1; CZ20004920A3; EP1098997B1; CA2335753A1; RU2226219C2; CA2335753C; ZA200006972B; EP1098997A1; CZ301945B6; KR20010071628A; JP4342104B2; DE69927273D1; WO2000001855A1; ES2249014T3; TW477816B; EP1098997A4; CN1307645A; AUPP442698A0; JP2002519517A; BR9911633A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschmolzenem Metall (wobei dieser Begriff Metallegierungen einschließt), insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Eisen, aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, wie Erzen, teilweise reduzierten Erzen und metallhaltigen Abfallströmen, in einem metallurgischen Gefäß, das ein Schmelzbad enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein auf einem Schmelzbad basierendes direktes Schmelzverfahren bzw. Direktschmelzverfahren zur Herstellung einer Metallschmelze aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial.
Das am häufigsten angewendete Verfahren zur Herstellung einer Metallschmelze basiert auf der Verwendung eines Hochofens. Festes Material wird in die Oberseite des Ofens eingeführt, und aus dem Herd wird eine Eisenschmelze abgestochen. Das feste Material schließt Eisenerz (in Sinter-, Stück- oder Pelletform), Koks und Flußmittel ein und bildet einen durchlässigen Möller, der sich nach unten bewegt. Vorgewärmte Luft, die Sauerstoff angereichert sein kann, wird in den Boden des Ofens eingeblasen und bewegt sich durch das durchlässige Bett nach oben und erzeugt durch die Verbrennung von Koks Kohlenmonoxid und Wärme. Das Ergebnis dieser Reaktionen besteht in der Erzeugung von Eisenschmelze und Schlacke.
Ein Verfahren, das Eisen durch die Reduktion von Eisenerz unterhalb des Schmelzpunkts des erzeugten Eisens produziert, wird allgemein als ein "Direktreduktionsverfahren" klassifiziert, und das Produkt wird als DRI bezeichnet.
Der FIOR-Prozeß (Reduktionsverfahren in der Wirbelschicht) ist ein Beispiel eines Direktreduktionsverfahrens. Bei diesem Verfahren werden Feinstoffe von Eisenerz reduziert, wenn die Feinstoffe aufgrund der Schwerkraft in einer Reihe von Wirbelbettreaktoren durch jeden Reaktor geführt werden. Die Feinstoffe werden durch ein komprimiertes reduzierendes Gas reduziert, das durch den Boden des untersten Reaktors in dieser Reihe eintritt und im Gegenstrom zur Abwärtsbewegung der Feinstoffe strömt.
Andere Direktreduktionsverfahren schließen auf einem Drehschachtofen basierende Verfahren, auf einem stationären Schachtofen basierende Verfahren, auf einem Drehherd basierende Verfahren, auf einem Drehofen basierende Verfahren und auf einer Retorte basierende Verfahren ein.
Der COREX-Prozeß erzeugt eine Eisenschmelze direkt aus Kohle, ohne daß der Hochofen Koks benötigt. Das Verfahren schließt ein zweistufiges Verfahren ein, bei dem:

(a) DRI in einem Schachtofen aus einem durchlässigen Bett von Eisenerz (in Stück- oder Pelletform), Kohle und Flußmitteln erzeugt wird; und
(b) dieses DRI dann ohne Abkühlung in einen damit verbundenen Schmelzer-Vergaser eingeführt wird.

Die teilweise Verbrennung der Kohle im Wirbelbett des Schmelzer-Vergasers erzeugt reduzierendes Gas für den Schachtofen.
Eine andere bekannte Gruppe von Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze basiert auf Zyklonkonvertern, in denen Eisenerz durch die Verbrennung von Sauerstoff und reduzierendem Gas im oberen Schmelzzyklon geschmolzen und in einem unteren Schmelzer, der ein Bad von geschmolzenem Eisen enthält, geschmolzen wird. Der untere Schmelzer erzeugt das reduzierende Gas für den oberen Schmelzzyklon.
Ein Verfahren, das eine Metallschmelze direkt aus Erzen erzeugt, wird allgemein als ein "Direktschmelzverfahren" bezeichnet.
Eine bekannte Gruppe von Direktschmelzverfahren basiert auf der Verwendung von Elektroöfen als Hauptquelle der Energie für die Schmelzreaktionen.
Ein anderes bekanntes Direktschmelzverfahren, das allgemein als Romelt-Prozeß bezeichnet wird, basiert auf der Verwendung eines stark bewegten Schlackebades mit einem großen Volumen als Medium zum Schmelzen der von oben eingeführten Metalloxide zu Metall und für die Nachverbrennung der gasförmigen Reaktionsprodukte und zur Übertragung der Wärme, sowie es erforderlich ist, um das Schmelzen der Metalloxide fortzuführen. Der Romelt-Prozeß schließt das Einblasen von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder von Sauerstoff in die Schlacke über eine untere Reihe von Düsen, so daß für die Bewegung der Schlacke gesorgt wird, und das Einblasen von Sauerstoff in die Schlacke über eine obere Reihe von Düsen ein, wodurch die Nachverbrennung gefördert wird. Beim Romelt-Prozeß stellt die Metallschicht kein wichtiges Reaktionsmedium dar.
Eine andere bekannte Gruppe von Direktschmelzverfahren, die auf Schlacke basieren, wird allgemein als "Tiefschlacke"-Verfahren bezeichnet. Diese Verfahren, wie die DIOS- und AISI-Prozesse, basieren auf der Bildung einer tiefen Schlackeschicht mit drei Bereichen, und zwar einem oberen Bereich für den Nachverbrennung der Reaktionsgase mit eingeblasenem Sauerstoff, einem unteren Bereich zum Schmelzen der Metalloxide zu Metall und einem mittleren Bereich, der den oberen und den unteren Bereich trennt. Wie beim Romelt-Pro zeß stellt die Metallschicht unter der Schlacke kein wichtiges Reaktionsmedium dar.
Eines anderes bekanntes Direktschmelzverfahren, das auf einer Metallschmelzeschicht als Reaktionsmedium beruht und allgemein als HIsmelt-Prozeß bezeichnet wird, ist in der Internationalen Anmeldung PCT/AU96/00197 (WO 96/31627) im Namen dieses Anmelders beschrieben.
Der HIsmelt-Prozeß, sowie er in dieser Internationalen Anmeldung beschrieben ist, umfaßt:

(a) das Erzeugen eines Bades aus geschmolzenem Eisen und Schlacke in einem Gefäß;
(b) das Einblasen in das Bad von: (i) metallhaltigem Beschickungsmaterial, typischerweise Metalloxide; und (ii) einem festen kohlenstoff- bzw. kohlehaltigen Material, typischerweise Kohle, das als Reduktionsmittel für die Metalloxide und als Energiequelle wirkt; und
(c) das Schmelzen des metallhaltigen Beschickungsmaterials in der Metallschicht zu Metall.

Der HIsmelt-Prozeß umfaßt auch die Nachverbrennung von Reaktionsgasen, wie CO und H₂, die aus dem Bad freigesetzt wurden, im Raum über dem Bad mit einem sauerstoffhaltigen Gas und die Übertragung der durch die Nachverbrennung erzeugten Wärme auf das Bad, wodurch zu der Wärmeenergie beigetragen wird, die erforderlich ist, um die metallhaltigen Beschickungsmaterialien zu schmelzen.
Der HIsmelt-Prozeß umfaßt auch die Bildung einer Übergangszone über der nominell ruhigen Oberfläche des Bades, in der es eine vorteilhafte Masse von aufsteigenden und danach absinkenden Tropfen oder Spritzern oder Strömen des geschmolzenen Metalls und/oder der Schlacke gibt, was ein wirksames Medium bietet, um die durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase über dem Bad erzeugte Wärmeenergie auf das Bad zu übertragen.
Der HIsmelt-Prozeß, wie er in dieser Internationalen Anmeldung beschrieben ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangszone gebildet wird, indem ein Trägergas und metallhaltiges Beschickungsmaterial und/oder festes kohlehaltiges Material und/oder ein anderes festes Material durch einen Abschnitt der Seite des Gefäßes, die mit dem Bad in Kontakt steht, und/oder von oberhalb des Bades eingeblasen wird, so daß das Trägergas und das feste Material in das Bad eindringen und dazu führen, das geschmolzenes Material und/oder Schlacke in den Raum über der Badoberfläche geschleudert werden.
Der HIsmelt-Prozeß, wie er in dieser Internationalen Anmeldung beschrieben ist, stellt eine Verbesserung gegenüber früheren Formen des HIsmelt-Prozesses dar, bei denen die Übergangszone durch Einblasen von Gas und/oder kohlehaltigem Material von unten in das Bad erzeugt wird, was dazu führt, das Tropfen und Spritzer und Ströme von geschmolzenem Metall und Schlacke aus dem Bad geschleudert werden.
Der Anmelder hat eine extensive Arbeit mit dem HIsmelt-Prozeß in einer Pilotanlage durchgeführt und eine Reihe von signifikanten Erkenntnissen im Zusammenhang mit diesem Verfahren gewonnen.
Allgemein ausgedrückt ist die vorliegende Erfindung ein Direktschmelzverfahren zur Erzeugung von Metallen aus einem metallhalti gen Beschickungsmaterial, das die Schritte einschließt, wie sie Anspruch 1 angegeben sind.
Der Begriff "Schmelzen" steht hier für eine Wärmebehandlung, bei der chemische Reaktionen stattfinden, die das metallhaltige Beschickungsmaterial reduzieren, wodurch flüssiges Metall erzeugt wird.
Der Begriff "ruhige Oberfläche" steht im Zusammenhang mit dem Schmelzbad für die Oberfläche des Schmelzbades bei Verfahrensbedingungen, bei denen kein Gas/Feststoffe eingeblasen wird und das Bad folglich nicht bewegt wird.
Der Raum über der nominell ruhigen Oberfläche des Schmelzbades wird hier als "oberer Raum" bezeichnet.
Eine signifikante Erkenntnis bei der Arbeit mit der Pilotanlage ist, daß es wichtig ist, im Gefäß, und insbesondere in der Übergangszone, große Schlackemengen beizubehalten, damit die Wärmeverluste aus dem Gefäß und die Wärmeübertragung auf die Metallschicht gesteuert werden. Die Bedeutung der Schlacke für den HIsmelt-Prozeß stellt eine signifikante Abweichung von der bisherigen Arbeit zum HIsmelt-Prozeß dar. In der bisherigen Arbeit wurde die Schlackemenge nicht als für das Verfahren wichtig angesehen.
Das Konzept eines "hohen Schlackebestandes" kann im Zusammenhang mit der Tiefe der Schlackeschicht im Gefäß verstanden werden.
Vorzugsweise schließt das Verfahren die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes durch Steuerung der Schlackeschicht ein, so daß sie bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens 0,5 bis 4 m tief ist.
Stärker bevorzugt schließt das Verfahren das Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes ein, indem die Schlackeschicht gesteuert wird, so daß sie bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens 1,5 bis 2,5 m tief ist.
Es ist besonders bevorzugt, daß das Verfahren die Aufrechterhaltung eines hohen Schlackebestandes einschließt, indem die Schlackeschicht gesteuert wird, so daß sie bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens mindestens 1,5 m tief ist.
Das Konzept eines "hohen Schlackebestandes" kann auch im Zusammenhang mit der Schlackemenge im Vergleich mit der Metallmenge im Gefäß verstanden werden.
Wenn das Verfahren bei Gleichgewichtsbedingungen durchgeführt wird, schließt das Verfahren vorzugsweise die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes ein, indem das Gewichtsverhältnis von Metall:Schlacke bei 4:1 bis 1:2 gesteuert wird.
Stärker bevorzugt schließt das Verfahren die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes ein, indem das Gewichtsverhältnis von Metall:Schlacke bei 3:1 bis 1:1 gesteuert wird.
Es ist besonders bevorzugt, daß das Verfahren die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes einschließt, indem das Gewichtsverhältnis von Metall:Schlacke bei 3:1 bis 2:1 gesteuert wird.
Die Schlackemenge im Gefäß, d.h. der Schlackebestand, hat einen direkten Einfluß auf die Schlackemenge, die in der Übergangszone vorliegt.
Die Merkmale einer relativ geringen Wärmeübertragung der Schlacke im Vergleich zum Metall sind im Zusammenhang mit der Minimierung des Wärmeverlustes aus der Übergangszone auf die Seitenwände und aus dem Gefäß über die Seitenwände des Gefäßes wichtig.
Durch eine geeignete Steuerung des Verfahrens kann die Schlacke in der Übergangszone eine Schicht oder Schichten auf den Seitenwänden bilden, die zu einem Widerstand gegenüber dem Wärmeverlust aus den Seitenwänden beiträgt bzw. beitragen.
Durch Änderung des Schlackebestandes ist es folglich möglich, die Schlackemenge in der Übergangszone und auf den Seitenwänden zu vergrößern oder zu verringern und folglich den Wärmeverlust über die Seitenwände des Gefäßes zu steuern.
Die Schlacke kann eine "feuchte" Schicht oder eine "trockene" Schicht auf den Seitenwänden bilden. Eine "feuchte" Schicht umfaßt eine erstarrte Schicht, die an den Seitenwänden haftet, eine halbfeste (breiige) Schicht und einen äußeren flüssigen Film. Eine "trockene" Schicht ist eine, bei der im wesentlichen die gesamte Schlacke erstarrt ist.
Die Schlackemenge im Gefäß bietet auch eine Methode für die Steuerung des Ausmaßes der Nachverbrennung.
Wenn der Schlackebestand insbesondere zu gering ist, ist mehr Metall in der Übergangszone zugänglich und es gibt folglich eine stärkere Oxidation des Metalls und mehr gelösten Kohlenstoff im Metall und es besteht eine größere Möglichkeit der reduzierten Nachverbrennung und folglich der geringeren Nachverbrennung, trotz des positiven Einflusses, den das Metall in der Übergangszone auf die Wärmeübertragung auf die Metallschicht hat.
Wenn der Schlackebestand zu hoch ist, wird zudem die eine oder mehr als eine Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in der Übergangszone begraben, und dies minimiert die Bewegung der Reaktionsgase des oberen Raums zum Ende der oder jeder Lanze/Düse und vermindert als Folge die Möglichkeit der Nachverbrennung.
Die Schlackemenge im Gefäß, d.h. der Schlackebestand, der als Tiefe der Schlackeschicht oder Gewichtsverhältnis von Metall:Schlacke gemessen wird, kann durch die Abstichraten von Metall und Schlacke gesteuert werden.
Die Erzeugung von Schlacke im Gefäß kann gesteuert werden, indem die Beschickungsraten des metallhaltigen Beschickungsmaterials, des kohlehaltigen Materials und der Flußmittel zum Gefäß und die Verfahrensparameter, wie die Einblasraten von sauerstoffhaltigem Gas, geändert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung über die Übergangszone auf die Metallschicht und der Wärmeverlust aus dem Gefäß über die Übergangszone gesteuert werden.
Wie vorstehend festgestellt, ist die vorliegende Erfindung insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gesteuert wird, indem ein hoher Schlackebestand aufrechterhalten wird.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren durch die folgenden Verfahrensmerkmale, getrennt oder in Kombination, gesteuert wird:

(a) Anordnen der einen oder mehr als einen Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas und Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases mit einer solchen Strömungsrate, daß: (i) das sauerstoffhaltige Gas in Richtung der Schlackeschicht eingeblasen wird und in die Übergangszone eindringt; und (ii) der Strom des sauerstoffhaltigen Gases die Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials um einen unteren Abschnitt der oder jeder Lanze/Düse herum ablenkt und um das Ende der oder jeder Lanze/Düse herum ein durchgängiger Gasraum, der als "freier Raum" beschrieben wird, entsteht;
(b) Steuern des Wärmeverlustes aus dem Gefäß, indem vorwiegend Schlacke auf die Seitenwände des Gefäßes gespritzt wird, die mit der Übergangszone in Kontakt stehen, indem einer oder mehrere der folgenden Faktoren geregelt werden: (i) die Schlackemenge im Schmelzbad; (ii) die Strömungsrate beim Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases durch die eine oder mehr als eine Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas; und (iii) die Strömungsrate des metallhaltigen Beschickungsmaterials und des kohlehaltigen Materials durch die Lanzen/Düsen.

Wenn das metallhaltige Beschickungsmaterial ein eisenhaltiges Material ist, ist die vorliegende Erfindung auch vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gesteuert wird, indem die Menge des gelösten Kohlenstoffs im geschmolzenen Eisen bei mindestens 3 Gew.-% gesteuert wird und die Schlacke in einem stark reduzierenden Zustand gehalten wird, was zu FeO-Mengen von weniger als 6 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, in der Schlackeschicht und in der Übergangszone führt.
Das metallurgische Gefäß schließt vorzugsweise folgendes ein:

(a) die vorstehend beschriebene eine oder mehr als eine Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas und die Lanzen/Düsen zum Einblasen von festen Materialien, wie metallhaltigem Material, kohlehaltigem Material (typischerweise Kohle) und Flußmitteln, in das Gefäß;
(b) Auslässe für die Abgabe von geschmolzenem Metall und Schlacke aus dem Gefäß, und
(c) einen oder mehrere Abgasauslässe.

Damit das Verfahren durchgeführt werden kann, ist es wesentlich, daß das Gefäß ein Schmelzbad mit einer Metallschicht und einer Schlackeschicht auf der Metallschicht einschließt.
Der Begriff "Metallschicht" steht hier für den Bereich des Bades, der vorwiegend Metall ist.
Der Begriff "Schlackeschicht" steht hier für den Bereich des Bades, der vorwiegend Schlacke ist.
Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das metallhaltige Material zumindest vorwiegend in der Metallschicht des Schmelzbades zu Metall geschmolzen wird.
In der Praxis gibt es einen Anteil des metallhaltigen Materials, der in anderen Bereichen des Gefäßes, wie der Schlackeschicht, zu Metall geschmolzen wird. Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein wichtiger Unterschied zwischen diesem Verfahren und herkömmlichen Verfahren besteht jedoch darin, das Schmelzen des me tallhaltigen Materials in der Metallschicht auf einen Höchstwert zu bringen.
Als Folge des vorstehend Beschriebenen schließt das Verfahren das Einblasen von metallhaltigem Material und kohlehaltigem Material, das als Quelle eines Reduktionsmittels und als Energiequelle wirkt, in die Metallschicht ein.
Eine Möglichkeit besteht darin, metallhaltiges Material und kohlehaltiges Material über Lanzen/Düsen einzublasen, die sich über der Metallschicht befinden und sich zu dieser nach unten erstrecken. Die Lanzen/Düsen erstrecken sich typischerweise durch die Seitenwände des Gefäßes und sind in einem Winkel einwärts und nach unten zur Oberfläche der Metallschicht angeordnet.
Eine weitere Möglichkeit, obwohl keineswegs die einzige andere Möglichkeit, besteht darin, metallhaltiges Material und kohlehaltiges Material durch Düsen im Boden des Gefäßes oder in den Seitenwänden des Gefäßes, die mit der Metallschicht in Kontakt stehen, einzublasen.
Das Einblasen von metallhaltigem Material und kohlehaltigem Material kann durch die gleichen oder getrennte Lanzen/Düsen erfolgen.
Ein weiteres wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es dazu führt, daß geschmolzenes Material, typischerweise in Form von Spritzern, Tropfen und Strömen, aus dem Schmelzbad nach oben in zumindest einen Teil des oberen Raums über der ruhigen Oberfläche des Bades geschleudert wird, wodurch die Übergangszone gebildet wird.
Die Übergangszone unterscheidet sich völlig von der Schlackeschicht. Als Erklärung umfaßt die Schlackeschicht bei Gleichgewichtsbedin gungen des Verfahrens Gasblasen in einem durchgängigen Flüssigkeitsvolumen, wohingegen die Übergangszone Spritzer, Tropfen und Ströme von geschmolzenem Material in einem durchgängigen Gasvolumen umfaßt.
Das Verfahren schließt vorzugsweise ein, daß bewirkt wird, daß geschmolzenes Material als Spritzer, Tropfen und Ströme in den Raum über der Übergangszone geschleudert wird.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Reaktionsgase, wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die im Schmelzbad erzeugt wurden, im oberen Raum (einschließlich der Übergangszone) über der nominell ruhigen Oberfläche des Bades nachverbrannt werden und die durch die Nachverbrennung erzeugte Wärme auf die Metallschicht übertragen wird, so daß die Temperatur des Schmelzbades aufrechterhalten wird – wie es angesichts der endothermen Reaktionen in dieser Schicht wesentlich ist.
Das sauerstoffhaltige Gas ist vorzugsweise Luft.
Die Luft ist stärker bevorzugt vorgewärmt.
Die Luft wird typischerweise auf 1200°C vorgewärmt.
Die Luft kann mit Sauerstoff angereichert sein.
Der Wert der Nachverbrennung beträgt vorzugsweise mindestens 40 %, wobei die Nachverbrennung wie folgt definiert wird:
wobei:
[CO₂] = Vol.-% von CO₂ im Abgas
[H₂O] = Vol.-% von H₂O im Abgas
[CO] = Vol.-% von CO im Abgas
[H₂] = Vol.-% von H₂ im Abgas
Die Übergangszone ist aus zwei Gründen wichtig.
Erstens stellen die aufsteigenden und danach absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials ein wirksames Mittel dar, um die durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase im oberen Raum über der ruhigen Oberfläche des Bades erzeugte Wärme auf das Schmelzbad zu übertragen.
Zweitens stellt das geschmolzene Material und insbesondere die Schlacke in der Übergangszone ein wirksames Mittel dar, um den Wärmeverlust über die Seitenwände des Gefäßes zu minimieren.
Ein grundsätzlicher Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und herkömmlichen Verfahren besteht darin, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Metallschicht den hauptsächlichen Schmelzbereich darstellt und der hauptsächliche Oxidationsbereich (d.h. Wärmeerzeugungsbereich) über und in der Übergangszone ist und diese Bereiche räumlich gut getrennt sind und die Wärmeübertragung durch die körperliche Bewegung des geschmolzenen Metalls und der Schlacke zwischen diesen beiden Bereichen erfolgt.
Die Übergangszone wird vorzugsweise erzeugt, indem metallhaltiges Material und kohlehaltiges Material in einem Trägergas durch Lan zen/Düsen eingeblasen werden, die sich nach unten zur Metallschicht erstrecken.
Wie vorstehend festgestellt, erstrecken sich die Lanzen/Düsen stärker bevorzugt durch die Seitenwände des Gefäßes und befinden sich in einem Winkel einwärts und nach unten zur Metallschicht.
Dieses Einblasen des festen Materials zur und danach in die Metallschicht hat die nachstehenden Folgen:

(a) der Impuls von festem Material/Trägergas bewirkt, daß das feste Material und das Gas in die Metallschicht eindringen;
(b) das kohlehaltige Material, typischerweise Kohle, wird von flüchtigen Bestandteilen befreit und erzeugt dadurch Gas in der Metallschicht;
(c) Kohlenstoff wird vorwiegend im Metall gelöst und bleibt teilweise als Feststoff zurück;
(d) das metallhaltige Material wird durch den Kohlenstoff zu Metall geschmolzen, das von der eingeblasenen Kohle stammt, wie es vorstehend im Punkt (c) beschrieben ist, und die Schmelzreaktion erzeugt gasförmiges Kohlenmonoxid; und
(e) die in die Metallschicht transportierten und durch das Entfernen der flüchtigen Bestandteile und das Schmelzen erzeugten Gase rufen eine deutliche Auftriebsbewegung des geschmolzenen Materials, der festen Kohle und der Schlacke (die als Folge des Einblasens von Feststoff/Gas in die Metallschicht gezogen worden ist) aus der Metallschicht hervor, was zu einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke führt, und diese Spritzer, Tropfen und Ströme reißen weitere Schlacke mit sich, wenn sie sich durch die Schlackeschicht bewegen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Anordnung und die Betriebsparameter der einen oder mehr als einen Lanze/Düse, die sauerstoffhaltiges Gas einbläst bzw. einblasen, und die Betriebsparameter, die die Übergangszone steuern, so ausgewählt werden, daß:

(a) das sauerstoffhaltige Gas in Richtung der Schlackeschicht eingeblasen wird und in die Übergangszone eindringt;
(b) der Strom des sauerstoffhaltigen Gases die Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials ablenkt, so daß tatsächlich: (i) sich die Übergangszone nach oben um den unteren Abschnitt der einen oder mehr als einen Lanze/Düse erstreckt; und (ii) ein durchgängiger Gasraum, der als "freier Raum" beschrieben wird, um das Ende der einen oder mehr als einen Lanze/Düse entsteht.

Die Bildung des freien Raums stellt ein wichtiges Merkmal dar, da sie es ermöglicht, daß die Reaktionsgase im oberen Raum des Gefäßes in den Bereich des Endes der einen oder mehr als einen Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas gezogen werden und in diesem Bereich nachverbrannt werden. In diesem Zusammenhang soll der Begriff "freier Raum" für einen Raum stehen, der praktisch kein Metall und keine Schlacke enthält.
Außerdem schützt das vorstehend beschriebene Ablenken des geschmolzenen Materials die Seitenwände des Gefäßes bis zu einem gewissen Grad vor der Verbrennungszone, die am Ende der oder jeder Lanze/Düse erzeugt wird. Es bietet auch ein Mittel, um mehr Energie von Gasen, die in diesem oberen Raum nachverbrannt werden, zum Bad zurückzuleiten.
Das Verfahren schließt vorzugsweise das Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases in das Gefäß in einer Wirbelbewegung ein.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung als Beispiel weiter beschrieben, die eine senkrechte Schnittansicht durch ein metallurgisches Gefäß ist, das eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch zeigt.
Die folgende Beschreibung steht im Zusammenhang mit dem Schmelzen von Eisenerz zur Erzeugung einer Eisenschmelze, und es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung begrenzt ist und bei irgendwelchen geeigneten Metallerzen und/oder Konzentraten – einschließlich teilweise reduzierten Metallerzen und Abfallrücklaufmaterialien – angewendet werden kann.
Das in dieser Figur gezeigte Gefäß weist folgendes auf: einen Herd, der eine Basis 3 und Seiten 55 aus feuerfesten Ziegeln einschließt; Seitenwände 5, die ein im allgemeinen zylindrisches Gefäß bilden, das sich von den Seiten 55 des Herdes nach oben erstreckt und das einen oberen Gefäßabschnitt 51 und einen unteren Gefäßabschnitt 53 einschließt; ein Gewölbe 7; einen Auslaß 9 für Abgase; einen Vorherd 57 für die kontinuierliche Abgabe von Metallschmelze; und ein Abstichloch 61 für die Abgabe von geschmolzener Schlacke.
Bei Verwendung enthält das Gefäß ein Schmelzbad aus Eisen und Schlacke, das eine Schicht 15 aus geschmolzenem Metall und eine Schicht 16 aus geschmolzener Schlacke auf der Metallschicht 15 einschließt. Der Pfeil mit der Bezugsziffer 17 kennzeichnet die Position der nominell ruhigen Oberfläche der Metallschicht 15, und der Pfeil mit der Bezugsziffer 19 kennzeichnet die Position der nominell ruhigen Oberfläche der Schlackeschicht 16. Der Begriff "ruhige Oberfläche" steht für die Oberfläche, wenn kein Gas und keine Feststoffe in das Gefäß eingeblasen werden.
Das Gefäß schließt auch zwei Lanzen/Düsen 11 zum Einblasen von Feststoffen ein, die sich in einem Winkel von 30 bis 60° zur Senkrechten nach unten und einwärts durch die Seitenwände 5 und in die Schlackeschicht 16 erstrecken. Die Position der Lanzen/Düsen 11 wird so gewählt, daß sich die unteren Enden über der ruhigen Oberfläche 17 der Metallschicht 15 befinden.
Bei Verwendung werden Eisenerz, festes kohlehaltiges Material (typischerweise Kohle) und Flußmittel (typischerweise Kalk und Magnesiumoxid), die in einem Trägergas (typischerweise N₂) mitgerissen werden, durch die Lanzen/Düsen 11 in die Metallschicht 15 eingeblasen. Der Impuls von festem Material/Trägergas bewirkt, daß das feste Material und das Gas in die Metallschicht 15 eindringen. Die Kohle wird von flüchtigen Bestandteilen befreit und erzeugt dadurch in der Metallschicht 15 Gas. Kohlenstoff löst sich teilweise im Metall und bleibt teilweise als feste Kohle zurück. Das Eisenerz wird zu Metall geschmolzen, und die Schmelzreaktion erzeugt gasförmiges Kohlenmonoxid. Die in die Metallschicht 15 transportierten und durch das Entfernen der flüchtigen Bestandteile und das Schmelzen erzeugten Gase rufen eine deutliche Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke (die als Folge des Einblasens von Feststoff/Gas in die Metallschicht 15 gezogen worden ist) aus der Metallschicht 15 hervor, was zu einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke führt, und diese Spritzer und Tropfen und Ströme reißen Schlacke mit, wenn sie sich durch die Schlackeschicht 16 bewegen.
Die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke führt zu einer wesentlichen Bewegung in der Metallschicht 15 und der Schlackeschicht 16, als Ergebnis wird das Volumen der Schlackeschicht 16 größer, und sie hat die mit dem Pfeil 30 angegebene Oberfläche. Das Ausmaß der Bewegung ist derart, daß im Metall- und Schlackebereich eine vernünftig gleichmäßige Temperatur – typischerweise 1450 bis 1550°C – bei einer Temperaturschwankung in der Größenordnung von 30° in jedem Bereich – vorliegt.
Außerdem erstreckt sich die Aufwärtsbewegung der Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials, die durch die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und Schlacke hervorgerufen wird, in den oberen Raum 31 über dem Schmelzbad im Gefäß und:

(a) bildet eine Übergangszone 23; und
(b) schleudert etwas geschmolzenes Material (vorwiegend Schlacke) über die Übergangszone hinaus und auf den Teil des oberen Gefäßabschnittes 51 der Seitenwände 5, der sich über der Übergangszone 23 befindet, und auf das Gewölbe 7.

Allgemein ausgedrückt ist die Schlackeschicht 16 ein durchgängiges Flüssigkeitsvolumen mit Gasblasen im Inneren und die Übergangszone 23 ein durchgängiges Gasvolumen mit Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und Schlacke.
Das Gefäß weist ferner eine Lanze 13 zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas (typischerweise vorgewärmte, mit Sauerstoff angereicherte Luft) auf, die mittig angeordnet ist und sich senkrecht nach unten in das Gefäß erstreckt. Die Position der Lanze 13 und die Strömungsrate des Gases durch die Lanze 13 werden so gewählt, daß das sauerstoffhaltige Gas in den mittleren Bereich der Übergangszone 23 eindringt und einen im wesentlichen von Metall/Schlacke freien Raum 25 um das Ende der Lanze 13 aufrechterhält. Die Lanze 13 weist eine Anordnung auf, die dazu führt, daß das sauerstoffhaltige Gas in einer Wirbelbewegung in das Gefäß eingeblasen wird.
Das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas durch die Lanze 13 verbrennt die Reaktionsgase CO und H₂ in der Übergangszone 23 und im freien Raum 25 um das Ende der Lanze 13 nach und erzeugt im Gasraum hohe Temperaturen in der Größenordnung von 2000°C oder darüber. Die Wärme wird auf die aufsteigenden und absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials in dem Bereich übertragen, in dem Gas eingeblasen wird, und diese Wärme wird dann teilweise auf die Metallschicht 15 übertragen, wenn das Metall/die Schlacke zur Metallschicht 15 zurückkehrt.
Der freie Raum 25 ist wichtig, um hohe Nachverbrennungswerte zu erreichen, da er das Mitreißen von Gasen im Raum über der Übergangszone 23 in den Endbereich der Lanze 13 ermöglicht und dadurch mehr verfügbare Reaktionsgase der Nachverbrennung ausgesetzt werden.
Der kombinierte Effekt aus Anordnen der Lanze 13, Strömungsrate des Gases durch die Lanze 13 und Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Material besteht darin, die Übergangszone 23 um den unteren Bereich der Lanze 13 zu formen – der allgemein mit den Bezugsziffern 27 gekennzeichnet ist. Dieser geformte Bereich bietet eine teilweise Sperre gegenüber der Wärmeübertragung durch Strahlung auf die Seitenwände 5.
Außerdem stellen die aufsteigenden und absinkenden Tropfen, Spritzer und Ströme des Materials ein wirksames Mittel dar, Wärme aus der Übergangszone 23 auf das Schmelzbad zu übertragen, als Ergebnis liegt die Temperatur der Übergangszone 23 im Bereich der Seitenwände 5 in der Größenordnung von 1450 bis 1550°C.
Das Gefäß ist in bezug auf die Niveaus von Metallschicht 15, Schlackeschicht 16 und Übergangszone 23 im Gefäß, wenn das Verfahren durchgeführt wird, und in bezug auf die Spritzer, Tropfen und Ströme von geschmolzenem Material und Schlacke, die in den oberen Raum 31 über der Übergangszone 23 geschleudert werden, wenn das Verfahren durchgeführt wird, so aufgebaut, daß:

(a) der Herd und der untere Gefäßabschnitt 53 der Seitenwände 5, die mit den Metall-/Schlackeschichten 15/16 in Kontakt stehen, aus Ziegeln aus feuerfestem Material gebildet sind (in dieser Figur kreuzweise schraffiert);
(b) zumindest ein Teil des unteren Gefäßabschnittes 53 der Seitenwände 5 mit Wasser gekühlten Platten 8 hinterlegt ist; und
(c) der obere Gefäßabschnitt 51 der Seitenwände 5 und das Gewölbe 7, die mit der Übergangszone 23 und dem oberen Raum 31 in Kontakt stehen, aus wassergekühlten Platten 57, 59 gebildet sind.

Jede wassergekühlte Platte 8, 57, 59 im oberen Abschnitt 10 der Seitenwände 5 weist parallele Ober- und Unterkanten und parallele Seitenkanten auf und ist gekrümmt, so daß der Querschnitt des zylindrischen Gefäßes definiert wird. Jede Platte weist ein inneres Wasserkühlrohr und ein äußeres Wasserkühlrohr auf. Die Rohre sind serpentinenförmig konfiguriert, wobei die waagerechten Abschnitte durch gekrümmte Abschnitte miteinander verbunden sind. Jedes Rohr weist ferner einen Wassereinlaß und einen Wasserauslaß auf. Die Rohre sind senkrecht versetzt, so daß sich die waagerechten Abschnittes des äußeren Rohrs nicht unmittelbar hinter den waagerechten Abschnitten des inneren Rohrs befinden, wenn das Ganze von der freiliegenden Seite der Platte, d.h. der Seite her betrachtet wird, die zum Inneren des Gefäßes zeigt. Jede Platte weist ferner ein gestampftes feuerfestes Material auf, das die Räume zwischen den benachbarten waagerechten Abschnitten jedes Rohrs und zwischen den Rohren füllt.
Die Wassereinlässe und die Wasserauslässe der Rohre sind mit einem Wasserzuführungskreis (nicht gezeigt) verbunden, der Wasser mit einer hohen Strömungsrate durch die Rohre zirkulieren läßt.
Bei Verwendung werden die Betriebsbedingungen so gesteuert, daß ausreichend Schlacke mit den wassergekühlten Platten 57, 59 in Kontakt steht und ausreichend Wärme von den Platten abgeleitet wird, so daß auf den Platten eine Schlackeschicht aufgebaut und aufrechterhalten wird. Die Schlackeschicht bildet eine wirksame Wärmesperre gegenüber dem Wärmeverlust über die Übergangszone und den Rest des oberen Raums über der Übergangszone.
Wie vorstehend gezeigt, hat der Anmelder bei der Arbeit mit einer Pilotanlage die folgenden Besonderheiten des Verfahrens festgestellt, die getrennt oder in Kombination eine wirksame Steuerung des Verfahrens bieten.

(a) Steuern des Schlackebestandes, d.h. der Tiefe der Schlackeschicht und/oder des Verhältnisses von Schlacke/Metall, um den positiven Einfluß des Metalls in der Übergangszone 23 auf die Wärmeübertragung gegenüber dem negativen Einfluß des Metalls in der Übergangszone 23 auf die Nachverbrennung aufgrund der Rückreaktionen in der Übergangszone 23 auszugleichen. Wenn der Schlackebestand zu gering ist, ist der Einfluß des Metalls auf den Sauerstoff zu stark, und es besteht eine geringere Möglichkeit für eine Nachverbrennung. Wenn der Schlackebestand andererseits zu hoch ist, wird die Lanze 13 in der Übergangszone 23 begraben und es wird weniger Gas in den freien Raum 25 mitgerissen und es besteht eine geringere Möglichkeit für die Nachverbrennung.
(b) Steuerung der Menge des gelösten Kohlenstoffs im Metall bei mindestens 3 Gew.-% und Aufrechterhaltung der Schlacke in einem stark reduzierenden Zustand, was zu FeO-Werten von weniger als 6 Gew.-% in der Schlackeschicht 16 und in der Übergangszone 23 führt.
(c) Auswählen der Position der Lanze 13 und Steuern der Einblasraten von sauerstoffhaltigem Gas und Feststoffen durch die Lanze 13 und die Lanzen/Düsen 11, damit der im wesentlichen von Metall/Schlacke freie Bereich um das Ende der Lanze 13 aufrechterhalten wird und die Übergangszone 23 um den unteren Abschnitt der Lanze 13 herum gebildet wird.
(d) Steuern des Wärmeverlustes aus dem Gefäß durch Bespritzen der Seitenwände des Gefäßes mit Schlacke, die mit der Übergangszone 23 in Kontakt stehen oder sich über der Übergangszone 23 befinden, indem einer oder mehrere der folgenden Faktoren geregelt werden: (i) der Schlackebestand; und (ii) die Strömungsrate beim Einblasen durch die Lanze 13 und die Lanzen/Düsen 11.

Die vorstehend genannte Arbeit mit einer Pilotanlage wurde vom Anmelder in seiner Pilotanlage in Kwinana, Westaustralien, als eine Reihe von längeren Ofenreisen durchgeführt.
Die Arbeit in der Pilotanlage wurde mit dem in der Figur gezeigten und vorstehend beschriebenen Gefäß und nach den vorstehend beschriebenen Verfahrensbedingungen durchgeführt.
Mit der Arbeit in der Pilotanlage wurden das Gefäß ausgewertet und das Verfahren erforscht, jeweils in einem weiten Bereich von unterschiedlichen:

(a) Beschickungsmaterialien;
(b) Einblasraten von Feststoffen und Gas;
(c) Schlackebeständen – in bezug auf die Tiefe der Schlackeschicht und die Verhältnisse von Schlacke:Metall gemessen;
(d) Betriebstemperaturen; und
(e) Einstellungen der Vorrichtung.

Die nachfolgende Tabelle führt relevante Werte beim Anfahren und die Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens für die Arbeit in der Pilotanlage auf.
Das Eisenerz wurde von Hamersley als normales feines Direktversanderz bezogen und enthielt auf Trockenbasis 64,6 % Eisen, 4,21 SiO₂ und 2,78 % Al₂O₃.
Anthrazitkohle wurde sowohl als Reduktionsmittel als auch als Quelle für Kohlenstoff und Wasserstoff für die Verbrennung und Energiezufuhr zu diesem Verfahren verwendet. Die Kohle hatte einen spezifischen Heizwert von 30,7 MJ/kg, einen Aschegehalt von 10 % und einen Wert der flüchtigen Bestandteile von 9,5 %. Zu anderen Eigenschaften gehörten 79,82 % gesamter Kohlenstoff, 1,8 % H₂O, 1,59 N₂, 3,09 % O₂ und 3,09 % H₂.
Das Verfahren wurde so durchgeführt, daß eine Basizität der Schlacke von 1,3 (CaO/SiO₂-Verhältnis) aufrechterhalten wurde, wobei eine Kombination von Flußmitteln aus Kalk und Magnesiumoxid verwendet wurde. Das Magnesiumoxid lieferte MgO, wodurch das Korrosionsvermögen der Schlacke gegenüber dem feuerfesten Material verringert wurde, indem in der Schlacke geeignete MgO-Mengen aufrechterhalten wurden.
Bei den Anfahrbedingungen arbeitete die Pilotanlage mit: einer Heißwindrate von 26000 Nm³/h mit 1200°C; einer Nachverbrennungsrate von 60 % ((CO₂ + H₂O)/(CO + H₂ + CO₂ + H₂O)); und einer Beschickungsrate von Eisenerzfeinstoffen von 5,9 t/h, einer Beschickungsrate von Kohle von 5,4 t/h und einer Beschickungsrate des Flußmittels von 1,0 t/h, die alle mit N₂ als Trägergas als Feststoffe eingeblasen wurden. Im Gefäß gab es wenig oder keine Schlacke und keine ausreichende Möglichkeit, auf den Seitenplatten eine Schicht aus erstarrter Schlacke zu erzeugen. Als Folge war der Wärmeverlust des Kühlwassers mit 12 MW relativ hoch. Die Pilotanlage arbeitete bei einer Produktivität von 3,7 t/h heißes Metall (4,5 Gew.-% C) und einer Kohlerate von 1450 kg Kohle/t erzeugtes heißes Metall.
Bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens wurden bei einer Steuerung des Schlackebestandes und einer Schicht aus erstarrter Schlacke auf den Wasserkühlplatten, die die Seitenwände bildeten, relativ geringe Wärmeverluste von 8 MW festgestellt. Die Verringerung des Wärmeverlustes an das Wasserkühlsystem ermöglichte eine bessere Produktivität von bis zu 6,1 t/h heißes Metall. Diese bessere Produktivität wurde bei der gleichen Heißwindrate und Nachverbrennung wie beim Anfahren erhalten. Die Einblasraten von Feststoffen betrugen 9,7 t/h Erzfeinstoffe und 6,1 t/h Kohle zusammen mit 1,4 t/h Flußmittel. Diese bessere Produktivität verbesserte auch die Kohlerate auf 1000 kg Kohle/t erzieltes heißes Metall.

Claims

Direktschmelzverfahren zur Herstellung von Metallen aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, das die Schritte einschließt: (a) Erzeugen eines Schmelzbades mit einer Metallschicht und einer Schlackeschicht auf der Metallschicht in einem metallurgischen Gefäß; (b) Einblasen von metallhaltigem Beschickungsmaterial und festem kohlehaltigem Material in die Metallschicht durch eine Mehrzahl von Lanzen/Düsen, die sich über der Metallschicht befinden und sich nach unten zu dieser hin erstrecken, und bewirken, daß geschmolzenes Material als Spritzer, Tropfen und Ströme in einen oberen Raum über der nominell ruhigen Oberfläche des Schmelzbades geschleudert wird, wodurch eine Übergangszone gebildet wird; (c) Schmelzen des metallhaltigen Materials in der Metallschicht zu Metall; und (d) Einblasen eines sauerstoffhaltigen Gases in das Gefäß durch eine oder mehr als eine Lanze/Düse, um die aus dem Schmelzbad freigesetzten Reaktionsgase nachzuverbrennen, wobei die aufsteigenden und danach absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials in der Übergangszone die Wärmeübertragung auf das Schmelzbad erleichtern und wobei die Übergangszone den Wärmeverlust aus dem Gefäß über die Seitenwände minimiert, die mit der Übergangszone in Kontakt stehen; und wobei das Verfahren einen Schritt einschließt, bei dem das Verfahren gesteuert wird, indem ein hoher Schlackebestand aufrechterhalten wird, indem die Schlackeschicht so geregelt wird, daß sie mindestens 1,5 m tief ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes einschließt, indem die Schlackeschicht so geregelt wird, daß sie 0,5 bis 4 m tief ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes einschließt, indem die Schlackeschicht so geregelt wird, daß sie 1,5 bis 2,5 m tief ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das eine Steuerung des Gewichtsverhältnisses von Metall:Schlacke bei 4:1 bis 1:2 einschließt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Steuerung des Gewichtsverhältnisses von Metall:Schlacke bei 3:1 bis 1:1 bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens einschließt.
Verfahren nach Anspruch 5, das die Aufrechterhaltung des hohen Schlackebestandes durch eine Steuerung des Gewichtsverhältnisses von Metall:Schlacke bei 3:1 bis 2:1 bei Gleichgewichtsbedingungen des Verfahrens einschließt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt (c) das Schmelzen des metallhaltigen Materials zu Metall zumindest vorwiegend in der Metallschicht einschließt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das das Anordnen von einer oder mehr als einer Lanze/Düse für sauerstoffhaltiges Gas und das Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases mit einer Strömungsrate einschließt, so daß: (a) das sauerstoffhaltige Gas in Richtung der Schlackeschicht eingeblasen wird und in die Übergangszone eindringt; und (b) der Strom vom sauerstoffhaltigem Gas die Spritzer, Tropfen und Ströme des geschmolzenen Materials um den unteren Abschnitt der einen oder mehr als einen Lanze/Düse ablenkt und um das Ende der einen oder mehr als einen Lanze/Düse ein durchgängiger Gasraum entsteht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das eine Steuerung des Wärmeverlustes aus dem Gefäß einschließt, indem vorwiegend Schlacke auf die Seitenwände des Gefäßes, die mit der Übergangszone in Kontakt stehen, und auf das Gewölbe des Gefäßes spritzt, indem einer oder mehrere der folgenden Werte geregelt werden: (i) die Menge der Schlacke im Schmelzbad; (ii) die Strömungsrate beim Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas durch die eine oder mehr als eine Lanze/Düse zum Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas; und (iii) der Durchsatz von metallhaltigem Beschickungsmaterial und kohlehaltigem Material durch die Lanzen/Düsen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das das Einblasen von metallhaltigem Beschickungsmaterial und festem kohlehaltigem Material in einem Trägergas einschließt.
Verfahren nach Anspruch 10, das das Anordnen der Vielzahl von Lanzen/Düsen oberhalb der Metallschicht und sich zu dieser hin nach unten erstreckend einschließt.