ES2214868T3 - Procedimiento de fundicion directa. - Google Patents

Procedimiento de fundicion directa.

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ES2214868T3 ES99932560T ES99932560T ES2214868T3 ES 2214868 T3 ES2214868 T3 ES 2214868T3 ES 99932560 T ES99932560 T ES 99932560T ES 99932560 T ES99932560 T ES 99932560T ES 2214868 T3 ES2214868 T3 ES 2214868T3
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Abstract

Procedimiento para la fundición directa de material de alimentación metalífero, que comprende las etapas siguientes: (a) suministrar material de alimentación metalífero y carbón a un recipiente de reducción previa, (b) reducir parcialmente el material de alimentación metalífero y volatilizar sustancialmente el carbón en el recipiente de reducción previa y producir material de alimentación metalífero parcialmente reducido y residuo de carbón, (c) suministrar material de alimentación metalífero parcialmente reducido y el residuo de carbón producidos en la etapa (b) a un recipiente de fundición directa, (d) utilizar gas residual emitido en el recipiente de reducción previa como fuente de energía y precalentar aire o aire enriquecido en oxígeno y a continuación suministrar aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados al recipiente de fundición directa, y (e) fundir directamente el material de alimentación metalífero hasta su fundición en el recipiente de fundición directa usando el residuo de carbón como fuente de energía y como reductor, y postcombustión del gas de reacción producido en el procedimiento de fundición directa con el aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados hasta un nivel superior al 70%, para generar el calor requerido para las reacciones de fundición directa y para mantener el metal en estado fundido.

Description

Procedimiento de fundición directa.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de metales fundidos (término que incluye las aleaciones metálicas), particularmente hierro, aunque en modo alguno limitado al mismo, a partir de un material metalífero, tales como minerales, minerales parcialmente reducidos y desechos que contengan metales, en un recipiente metalúrgico que contiene un baño de fundición.
La presente invención se refiere particularmente a un procedimiento de fundición directa basado en un baño de metal fundido para la producción de metal fundido a partir del material metalífero original.
Un procedimiento que produce metal fundido directamente a partir del material de alimentación metalífero suele denominarse "procedimiento de fundición directa".
Un procedimiento de fundición directa, conocido como procedimiento de Romelt, se basa en el empleo de un baño de escoria de gran volumen e intensa agitación como medio para fundir los óxidos metálicos que se cargan por arriba y para la postcombustión de los productos gaseosos de la reacción y para la transferencia del calor según sea necesario para continuar la fundición de los óxidos metálicos. El procedimiento de Romelt comprende la inyección de oxígeno o de aire enriquecido en oxígeno en la escoria a través de una hilera inferior de toberas, para producir la agitación de la escoria, y la inyección de oxígeno a la escoria a través de una hilera superior de toberas para promover la postcombustión. En el procedimiento de Romelt la capa metálica no es un medio de reacción importante.
Otro grupo conocido de procedimientos de fundición directa basados en la escoria suele describirse como procedimiento de "escoria profunda". Estos procedimientos, tales como DIOS y AIDI, se basan en la formación de una capa profunda de escoria que consta de tres regiones: una región superior para la postcombustión de los gases de la reacción con el oxígeno inyectado, una región inferior para el fundido de los óxidos metálicos hasta la obtención del metal y una región intermedia que separa las regiones superior e inferior. Como en el procedimiento de Romelt, la capa de metal situada por debajo de la capa de escoria no es un medio de reacción importante.
Otro procedimiento conocido de fundición directa, que se basa en una capa de metal fundido como medio de reacción, y se conoce como procedimiento "Hlsmelt", se describe en la solicitud de patente internacional PCT/AU96/00197 (WO 96/31627) a nombre del solicitante.
El procedimiento Hlsmelt, según se describe en la solicitud de patente internacional, comprende:
(a)
la formación, en un recipiente, de un baño fundido que posee una capa metálica y una capa de escoria;
(b)
la inyección en el baño de:
(i)
un material de alimentación metalífero, ípicamente óxidos metálicos, y
(ii)
un material carbonáceo sólido, típicamente carbón, que actúa como reductor de los óxidos metálicos y fuente de energía, y
(c)
la fundición del material de alimentación metalífero hasta la obtención del metal en la capa metálica.
El procedimiento Hlsmelt también comprende la postcombustión de los gases de la reacción, tales como CO y H_{2}, liberados desde el baño al espacio superior del mismo, con el gas rico en oxígeno y la transferencia del calor generado en la postcombustión al baño para contribuir a la energía térmica requerida para fundir el material de alimentación metalífero.
El procedimiento Hlsmelt también comprende la formación de una zona de transición por encima de la superficie quiescente nominal del baño en la que hay gotitas, salpicaduras o chorros de metal y escoria fundidos, primero ascendentes y luego descendentes, que proporcionan un medio efectivo para la transferencia al baño de la energía térmica generada por la postcombustión de los gases de la reacción por encima del baño.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado de fundición directa.
Según la presente invención, se proporciona un procedimiento para la fundición directa de un material metalífero que comprende las siguientes etapas:
(a)
suministrar material metalífero y carbón a un recipiente de reducción previa,
(b)
reducir parcialmente el material metalífero y desvolatilizar sustancialmente el carbón en el recipiente de reducción previa, obteniéndose material metalífero y residuos de carbón ("char") parcialmente reducidos,
\newpage
(c)
suministrar el material metalífero y los residuos de carbón parcialmente reducidos producidos en la etapa (b) al recipiente de fundición directa,
(d)
utilizar el gas residual emitido desde el recipiente de reducción previa como fuente de energía y para el precalentamiento del aire o aire enriquecido en oxígeno y suministrar posteriormente el aire o aire enriquecido en oxígeno precalentado al recipiente de fundición directa, y
(e)
fundir directamente el material metalífero parcialmente reducido hasta la obtención del metal fundido en el recipiente de fundición directa, usando el residuo de carbón como fuente de energía y como un reductor, y postcombustión del gas producido en el procedimiento de fundición directa con el aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados hasta un grado de postcombustión superior al 70% para generar el calor requerido para las reacciones de fundición directa y para mantener el metal en estado fundido.
El procedimiento es particularmente, aunque no exclusivamente, relevante para los carbones con una volatilidad media o alta. Se entiende, con este fin, que los carbones con una volatilidad media son los que contienen 20-30%, en peso, de volátiles. Los carbones con una volatilidad alta son los que contienen más del 30% de volátiles.
En el caso de los carbones con una volatilidad media o alta, la base de la presente invención es la constatación de que la desvolatilización sustancial de estos tipos de carbón antes de su introducción en el recipiente de fundición directa posibilita realizar de forma económica un procedimiento de fundición directa con grados de postcombustión del 70%, o superiores, usando para la postcombustión aire, o aire enriquecido en oxígeno, calientes, como gas rico en oxígeno.
Preferiblemente, la etapa (b) produce un material de alimentación metalífero parcialmente reducido con un grado de reducción previa inferior al 65%.
Preferiblemente, la concentración de oxígeno en el aire enriquecido en oxígeno es inferior a 50 volúmenes por ciento.
El término "sustancialmente desvolatilizado" significa la eliminación del carbón de al menos el 70%, en peso, de los volátiles.
El término "post-combustión" se define por:
\frac{[CO_{2}]+[H_{2}O]}{[CO_{2}]+[H_{2}O]+[CO]+[H_{2}]}
donde:
[CO_{2}] = % de volumen de CO_{2} en el gas residual
[H_{2}O] = % de volumen de H_{2}O en el gas residual
[CO] = % de volumen de CO en el gas residual
[H_{2}] = % de volumen de H_{2} en el gas residual
El término " gas residual " se define aquí como el gas generado en las reacciones del fundición y postcombustión y antes de la adición opcional al gas de ningún otro material de alimentación, como gas natural.
Preferiblemente, el procedimiento comprende el precalentamiento del aire o aire enriquecido en oxígeno en la etapa (d) hasta una temperatura comprendida en el intervalo de 800-1400ºC y posterior aporte del aire enriquecido en oxígeno al recipiente de fundición directa en esta etapa (d).
Más preferiblemente, la temperatura estará en el intervalo de 1.000-1.250ºC.
El procedimiento comprende el uso del gas residual, emitido desde el recipiente de fundición directa, como fuente de energía para el precalentamiento del aire o del aire enriquecido en oxígeno antes de conducir dicho aire o aire enriquecido en oxígeno, calentados, al recipiente de fundición directa en la etapa (d).
Preferiblemente, el procedimiento comprende el enfriamiento del gas residual emitido desde el recipiente de fundición directa antes de usarlo como fuente de energía.
Preferiblemente, el procedimiento comprende también el uso de parte del gas residual emitido desde el recipiente de reducción previa como fuente de energía para el precalentamiento del aire o aire enriquecido en oxígeno antes de suministrar el aire o aire enriquecido en oxígeno, calentado, al recipiente de fundición directa en la etapa (d).
Preferiblemente, el procedimiento comprende el precalentamiento del aire o aire enriquecido en oxígeno en una o más torres calientes.
Preferiblemente, el procedimiento comprende el precalentamiento del material de alimentación metalífero antes de la etapa (a) de carga de dicho material al recipiente de reducción previa.
Preferiblemente, el procedimiento comprende el precalentamiento del material de alimentación metalífero usando el gas residual emitido desde el recipiente de reducción previa.
Preferiblemente, el recipiente de reducción previa es un lecho fluidificado.
Más preferiblemente el procedimiento comprende el reciclado del gas residual y emitido desde el lecho fluidificado, devolviéndolo de nuevo a dicho lecho fluidificado.
Preferiblemente el procedimiento comprende el reciclado de al menos el 70% del volumen del gas residual emitido desde el lecho fluidificado, que es devuelto a dicho lecho.
El término "lecho fluidificado" abarca aquí los tipos burbujeante y circulante. También se incluye la combinación de ambos tipos.
El término "material de alimentación metalífero " significa aquí cualquier material de alimentación metalífero, incluyendo los óxidos metálicos, como minerales, minerales parcialmente reducidos y desechos.
La etapa (e) puede ser cualquier procedimiento apropiado de fundición directa.
Preferiblemente, la etapa (e) incluye la fundición directa del material de alimentación metalífero parcialmente reducido de acuerdo con el procedimiento Hlsmelt, que comprende:
(a)
formar un baño fundido en el que existe una capa metálica y una capa de escoria sobre la capa metálica en el recipiente de fundición directa,
(b)
inyectar el material de alimentación metalífero y el carbón en la capa metálica vía múltiples toberas,
(c)
fundir el material de alimentación metalífero hasta obtener el metal fundido en la capa metálica,
(d)
hacer que el metal fundido y la escoria sean proyectados como salpicaduras, gotas y chorros al espacio situado por encima de una superficie quiescente nominal del baño fundido, y formar una zona de transición, e
(e)
inyectar aire o aire enriquecido en oxígeno, precalentados, en el recipiente de fundición directa a través de una o más toberas y postcombustión de los gases de la reacción emitidos desde el baño de fundido, con lo que las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos, primero ascendentes y luego descendentes, de la zona de transición faciliten la transferencia de calor al baño de fundido, minimizando la zona de transición las pérdidas de calor del recipiente vía la pared lateral en contacto con la zona de transición.
El término "capa metálica" se utiliza aquí para designar una región o zona que contiene predominantemente metal. Específicamente el término cubre una región o zona que incluye una dispersión de escoria fundida en un volumen continuo de metal.
El término "superficie quiescente" en el contexto del baño fundido se aplica aquí para significar la superficie del baño fundido en condiciones en las que no hay inyección de gas o sólido y, por lo tanto, no hay agitación en el baño.
La presente invención se describe adicionalmente mediante un ejemplo referido a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama, muy esquemático, del procedimiento según la presente invención, y
la figura 2 es un corte vertical a través de una forma preferida de un recipiente de fundición directa para su uso en el procedimiento indicado en la figura 1.
La descripción de la realización preferida representada en la figura 1 está en contexto de la producción de hierro a partir de mineral de hierro. Sin embargo, hay que observar que la realización preferida es igualmente aplicable a la producción de metales (incluyendo aleaciones metálicas) a partir de otros materiales de alimentación metalíferos.
Con referencia a la figura 1, la mena de hierro es precalentada en los ciclones precalentados, 103 y 105, hasta una temperatura del orden de 750ºC y transferida a un reactor de lecho fluido, 107, que opera a temperaturas del orden de 800-1.000ºC. También se suministran al reactor 107 carbón, (típicamente carbón con una volatilidad media o alta), oxígeno y un gas reductor con altas concentraciones de CO y H_{2}. El mineral de hierro precalentado es parcialmente reducido en el reactor 107 hasta un grado de reducción previa preferiblemente inferior al 65% y el carbón es sustancialmente desvolatilizado y forma residuos de carbón ("char"). En este contexto, el término "grado de reducción previa" significa el porcentaje de oxígeno desprendido, asumiendo un punto de inicio de Fe_{2}O_{3} y que el Fe está en un estado de reducción previa del 100%.
El gas residual procedente del reactor 107 es transferido a los ciclones precalentados 103, 105 y precalienta el mineral de hierro suministrado a esos ciclones. El gas residual es entonces enfriado en un depurador venturi, 108. El gas residual enfriado es separado en dos chorros. Uno de ellos, que comprende al menos el 70% del volumen del gas, es conducido a un depurador de CO_{2}, 110, recalentado y retornado al reactor 107 posteriormente como gas reductor fluidificante. El otro chorro es conducido a las torres calientes, 109, y usado como gas de combustión para calentar las torres.
El mineral de hierro y los residuos de carbón parcialmente reducidos del reactor 107, que típicamente están a una temperatura del intervalo de 600-900ºC, y el aire precalentado a una temperatura del orden de 1.200ºC procedente de las torres, 109, son conducidos al recipiente de fundición directa, 111.
El mineral de hierro parcialmente reducido es fundido hasta la fundición del hierro en el recipiente 111 y los gases de la reacción, como CO y H_{2}, producidos en la fundición del mineral de hierro prerreducido son sometidos a postcombustión hasta un nivel de al menos el 70%. El calor generado en la postcombustión se utiliza para mantener la temperatura dentro del recipiente 111.
Una porción del gas residual desprendido del recipiente 111 es transferida a través de un depurador venturi, 113, a los hornos (torres) 109 y utilizada como gas de combustión que contribuye al calentamiento de las torres 109.
El procedimiento de fundición directa realizado en el recipiente de fundición directa 111 puede ser cualquiera de los procedimientos adecuados.
El procedimiento de fundición directa preferido es el procedimiento Hlsmelt, como se describe en términos
generales a continuación con referencia a la figura 2 y en más detalle en la solicitud de patente internacional
PCT/AU99/00538. Se incorpora como referencia la información de la especificación de la patente depositada con la solicitud internacional.
El procedimiento de fundición directa preferido se basa en:
(a)
formar un baño fundido con una capa metálica y una capa de escoria sobre la capa metálica en el recipiente de fundición directa 111;
(b)
inyectar la mena de hierro parcialmente reducida y los residuos del carbón (y opcionalmente de cualquier material carbonáceo, como carbón adicional) a la capa metálica vía una o más toberas;
(c)
fundir el mineral de hierro parcialmente reducido hasta obtener hierro fundido, sustancialmente en la capa metálica;
(d)
hacer que el material fundido sea proyectado como salpicaduras, gotas y chorros al espacio situado por encima de una superficie quiescente nominal en el baño de fundido formándose una zona de transición, y
(e)
inyectar aire o aire enriquecido en oxígeno, precalentados, en el recipiente de fundición directa 111 a través de una o más toberas y postcombustión de los gases de la reacción emitidos desde el baño fundido hasta un grado de postcombustión superior al 70%, y generar temperaturas de la fase gaseosa del orden de 2.000ºC o superiores en la zona de transición, con lo cual las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos, primero ascendentes y luego descendentes, de la zona de transición facilitan la transferencia de calor al baño de fundido, minimizando la zona de transición las pérdidas de calor del recipiente vía la pared lateral en contacto con dicha zona de transición.
El recipiente de fundición directa 111 puede ser cualquier recipiente apropiado.
El recipiente de fundición directa preferido es, en términos generales, el que se describe a continuación, con referencia a la figura 2 y con más detalle en la solicitud de patente internacional PCT/AU99/00537, y se muestra en la documentación adjunta que se incorpora como referencia.
El recipiente 111 mostrado en la figura 2 consiste en un crisol que consta de una base, 3, y lados, 55, construidos con ladrillo refractario; las paredes laterales, 5, forman un tonel cilíndrico en sentido vertical desde los laterales 55 del crisol y comprenden una sección superior, 51, una sección inferior, 53, un techo 7, una salida para los gases residuales, 9, una conexión frontal, 57, para la salida continua del metal fundido, una conexión frontal, 71 que conecta el crisol y la conexión frontal 57, y una bigotera, 61, para la eliminación de la escoria fundida.
Durante el uso, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, el recipiente 111 contiene un baño fundido de hierro y escoria que consta de una capa de metal fundido, 15, y una capa de escoria fundida, 16 sobre la capa metálica 15. La flecha designada con el número de referencia 17 indica la posición de la superficie quiescente nominal de la capa metálica, 15, y la flecha marcada con el número 19 indica la posición de la superficie quiescente nominal de la capa de escoria, 16. El término "superficie quiescente" significa la superficie en la que no hay inyección de gas ni de sólidos en el recipiente.
El recipiente 111 también comprende 2 toberas, 11, inclinadas hacia abajo y hacia dentro, con una angulación de 30-60º con la vertical, a través de las paredes laterales, 5, hasta la capa de escoria, 16. La posición de las toberas 11, se determina de tal forma que, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, los extremos inferiores estén por encima de la superficie quiescente, 17, de la capa metálica, 15.
Durante el uso, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, el mineral de hierro parcialmente reducido y el residuo de carbón del reactor 107 (y opcionalmente otros materiales carbonáceos, como carbón), y los agentes fundentes (típicamente cal y magnesia) suspendidos en un gas transportador (típicamente N_{2}) se inyectan en la capa metálica 15 vía las toberas 11. El impulso del gas transportador y el material sólido hace que el material sólido y el gas penetren la capa metálica 15. El carbón se disuelve parcialmente en el metal y parcialmente permanece como carbón sólido. La mena de hierro se funde y la reacción de fundido genera monóxido de carbono. Los gases transportados a la capa metálica 15 y generados en el fundido producen un vigoroso levantamiento del metal fundido, del carbón sólido y de la escoria (transportada a la capa metálica 15 como consecuencia de la inyección de gas y sólidos) de la capa metálica 15, lo que genera un movimiento hacia arriba de salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos y estas salpicaduras, gotas y chorros arrastran escoria en su desplazamiento a través de la capa de escoria 16.
El vigoroso levantamiento del metal fundido, carbón sólido y escoria produce una sustancial agitación en la capa metálica, 15, y en la capa de escoria, 16, que da lugar a la expansión del volumen de la capa de escoria 16 y a que su superficie sea la indicada por la flecha 30. La intensidad de la agitación es tal que existe una temperatura uniforme en las regiones metálica y de la escoria - típicamente, 1.450-1.550ºC, con una variación de la temperatura inferior a 30ºC en cada región.
Además, el movimiento hacia arriba de las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos causado por el borboteo del metal, carbón sólido y escoria fundidos también se extiende al espacio superior, 31, situado por encima del metal fundido en el recipiente y:
(a)
forma una zona de transición 23, y
(b)
proyecta algo del metal fundido (predominantemente escoria) más allá de la zona de transición, a la parte de la sección superior del tanque, 51, las paredes laterales, 5, situadas por encima de la zona de transición 23 y al techo, 7.
En términos generales, la capa de escoria, 16, es un volumen líquido continuo, con burbujas de gas en su interior, y la zona de transición, 23 es un volumen gaseoso continuo con salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos.
El recipiente 111 comprende además una lanza, 13, para inyectar el aire o aire enriquecido en oxígeno, precalentados, desde los hornos (torres), 9, al recipiente 111. La lanza 13 está localizada centralmente y se extiende verticalmente hacia abajo en el recipiente. La posición de la lanza 13 y el flujo del gas a través de la lanza 13 se seleccionan de tal forma que, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, el gas conteniendo oxígeno penetre en la región central de la zona de transición 23, manteniéndose un espacio esencialmente libre de metal y escoria, 25, alrededor de la lanza 13.
Durante el uso, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, la inyección de gas rico en oxígeno vía la lanza 13, realiza la poscombustión de los gases de reacción, CO y H_{2} hasta un nivel de poscombustión superior al 70% en la zona de transición, 23, y en el espacio libre, 25, de alrededor de la lanza 13 y genera altas temperaturas en la fase gaseosa, del orden de 2.000ºC o superiores, en el espacio gaseoso. El calor es transferido a las gotas, salpicaduras y chorros de metal fundido ascendentes y descendentes en la región de la inyección del gas y luego es parcialmente transferido a la capa metálica, 15, cuando el metal o escoria regresan a dicha capa metálica 15.
El espacio libre, 25, es importante para lograr altos niveles de postcombustión porque posibilita el arrastre de gases al espacio situado por encima de la zona de transición, 23, hasta el extremo de la región de la lanza 13 y así incrementa la exposición de los gases de reacción disponibles para la postcombustión.
El efecto combinado de la posición de la lanza 13, el flujo del gas a través de esta lanza 13 y el movimiento hacia arriba de las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos modela la zona de transición, 23, alrededor de la región inferior de la lanza 13 - generalmente identificada por los números 27. La forma de esta región proporciona una barrera parcial para la transferencia de calor por irradiación a las paredes laterales, 5.
Además, en condiciones de estado estacionario del procedimiento, las gotas, salpicaduras y chorros de metal y escoria fundidos ascendentes y descendentes son un medio efectivo para la transferencia de calor desde la zona de transición, 23, al baño fundido con la consecuencia de que la temperatura de la zona de transición, 23, en el área de las paredes laterales, 5, es del orden de 1.450-1.550ºC.
El recipiente 111 se construye teniendo como referencia los niveles en el recipiente de la capa metálica, 15, la capa de escoria, 16, y la zona de transición, 23 en el recipiente 111, cuando el procedimiento opera en condiciones de estado estacionario y teniendo en cuenta también las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos que se proyectan al espacio superior, 31, situado por encima de la zona de transición, 23, cuando el procedimiento opera en condiciones de estado estacionario, de tal forma que:
(a)
el crisol y la sección inferior 53 de las paredes laterales 5 que contactan con las capas 15 y 16 de metal y escoria, son de ladrillos fabricados con material refractario (indicado por el rayado de la figura);
(b)
al menos parte de la sección inferior 53 de las paredes laterales del recipiente 5 está forrada con paneles enfriados con agua, 8, y
(c)
la sección superior 51 de las paredes laterales 5 del recipiente y el techo 7 que están en contacto con la zona de transición 23, y el espacio superior 31 están formados a partir de paneles enfriados con agua 58 y 59.
Cada panel enfriado con agua, 8, 58 y 59 (no mostrados) de la sección superior, 51, de las paredes laterales, 5, del recipiente tienen los bordes superiores e inferiores paralelos y también son paralelos y curvos los bordes laterales, lo que define una sección cilíndrica del recipiente. Cada panel comprende un tubo interno y otro externo con agua para la refrigeración. Los tubos tienen una configuración en serpentín con secciones horizontales interconectadas por secciones curvas. Cada tubo incluye, adicionalmente, una entrada y una salida de agua. Los tubos están desplazados verticalmente de tal forma que las secciones horizontales del tubo externo no están inmediatamente detrás de las secciones horizontales del tubo interno cuando se observa desde la superficie expuesta del panel, es decir, desde la superficie expuesta al interior del recipiente. Cada panel comprende, además, un material refractario apisonado que rellena los espacios entre las secciones horizontales adyacentes de cada tubo y entre los tubos. Cada panel contiene también una placa de soporte que forma una superficie externa al panel.
Las entradas y salidas del agua de los tubos están conectadas a un circuito de agua (no mostrado) que hace que el agua circule en los tubos con un elevado flujo.
Se pueden realizar muchas modificaciones a la realización descrita anteriormente sin apartarse por ello del alcance de la presente invención.

Claims (11)

1. Procedimiento para la fundición directa de material de alimentación metalífero, que comprende las etapas siguientes:
(a)
suministrar material de alimentación metalífero y carbón a un recipiente de reducción previa,
(b)
reducir parcialmente el material de alimentación metalífero y volatilizar sustancialmente el carbón en el recipiente de reducción previa y producir material de alimentación metalífero parcialmente reducido y residuo de carbón,
(c)
suministrar material de alimentación metalífero parcialmente reducido y el residuo de carbón producidos en la etapa (b) a un recipiente de fundición directa,
(d)
utilizar gas residual emitido en el recipiente de reducción previa como fuente de energía y precalentar aire o aire enriquecido en oxígeno y a continuación suministrar aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados al recipiente de fundición directa, y
(e)
fundir directamente el material de alimentación metalífero hasta su fundición en el recipiente de fundición directa usando el residuo de carbón como fuente de energía y como reductor, y postcombustión del gas de reacción producido en el procedimiento de fundición directa con el aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados hasta un nivel superior al 70%, para generar el calor requerido para las reacciones de fundición directa y para mantener el metal en estado fundido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración del oxígeno en el aire enriquecido en oxígeno es inferior a 50 vol. por cien.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende precalentar el aire o aire enriquecido en oxígeno en la etapa (d) a una temperatura comprendida en el intervalo de 800-1.400ºC y a continuación suministrar aire o aire enriquecido en oxígeno precalentados al recipiente de fundición directa en la etapa (d).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la temperatura está comprendida en el intervalo de 1.000-1.250ºC.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende utilizar el gas residual emitido en el recipiente de fundición directa como fuente de energía y precalentar el aire o aire enriquecido en oxígeno antes de su suministro al recipiente de fundición directa (d).
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, que comprende precalentar el aire o aire enriquecido en oxígeno en una o más torres calientes.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente de reducción previa es un lecho fluidificado.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, que comprende reciclar el gas residual emitido al lecho fluidificado.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende reciclar al menos el 70%, en volumen, del gas residual emitido al lecho fluidificado.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa (e) comprende:
(i)
formar un baño fundido que posee una capa metálica y una capa de escoria sobre la capa metálica en el recipiente de fundición directa;
(ii)
inyectar material metalífero de alimentación y residuo de carbón en la capa metálica a través de una pluralidad de toberas;
(iii)
fundir el material metalífero hasta obtener metal fundido sustancialmente en la capa metálica;
(iv)
proyectar el metal y escoria fundidos en forma de salpicaduras, gotas y chorros al espacio situado por encima de una superficie quiescente en el baño de fundido y formar de una zona de transición, y
(v)
inyectar el aire o aire enriquecido en oxígeno, precalentados, en el recipiente de fundición directa a través de una o más toberas y postcombustión de los gases de reacción emitidos desde el baño de fundido, con lo que las salpicaduras, gotas y chorros de metal y escoria fundidos, primero ascendentes y luego descendentes, facilitan la transferencia de calor al baño de fundido y la zona de transición, minimizando la pérdida de calor del recipiente a través de la pared lateral en contacto con la zona de transición.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además inyectar carbón al recipiente de fundición directa, actuando de esta forma el carbón en el recipiente de fundición como fuente de energía y como reductor.
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