Claims (17)
1. Способ прямой выплавки для производства черного металла из железосодержащего материала, включающий в себя следующие этапы, на которых: (a) формируют ванну расплавленного металла и расплавленного шлака в металлургическом сосуде; (b) инжектируют железосодержащий материал в ванну расплавленного материала и плавят железосодержащий материал до металла в ванне расплавленного материала; (c) инжектируют твердый углеродсодержащий материал в ванну расплавленного материала; (d) генерируют газовый поток в ванне расплавленного материала за счет, по меньшей мере частично, реакций, происходящих с инжектируемым материалом в ванне, который поднимает расплавленный материал вверх над спокойной поверхностью ванны расплавленного материала (в соответствии с приведенным здесь определением) с образованием вспученной ванны; (е) инжектируют предварительно нагретый воздух в сосуд так, чтобы поток его ударялся о/или проникал во вспученную ванну и дожигал реакционные газы, выходящие из/или содержащиеся во вспученной ванне, таким образом способствуя улучшению передачи тепла ванне расплавленного материала; причем этот способ отличается тем, что инжектирование предварительно нагретого воздуха производят вниз в сосуд под углом 20-90° относительно горизонтальной оси при температуре 800-1400°С и со скоростью 200-600 м/с через по меньшей мере одну фурму, и понуждают расплавленный материал во вспученной ванне в области нижнего конца фурмы отходить от фурмы и образовывать “свободное” пространство вокруг нижнего конца фурмы, в котором концентрация расплавленного материала ниже концентрации расплавленного материала во вспученной ванне, причем фурму располагают так, чтобы (i) фурма выступала в сосуд на расстояние, по меньшей мере равное наружному диаметру нижнего конца фурмы; (ii) нижний конец фурмы был расположен над спокойной поверхностью ванны расплавленного материала на расстоянии, которое по меньшей мере в три раза больше наружного диаметра нижнего конца фурмы.1. A direct smelting process for the production of ferrous metal from iron-containing material, comprising the following steps: (a) forming a bath of molten metal and molten slag in a metallurgical vessel; (b) injecting the iron-containing material into the bath of molten material and melting the iron-containing material to metal in the bath of molten material; (c) injecting solid carbonaceous material into a bath of molten material; (d) generating a gas stream in a bath of molten material due, at least in part, to reactions with the injected material in the bath, which lifts the molten material up above the calm surface of the bath of molten material (as defined herein) to form an expanded bath ; (f) preheated air is injected into the vessel so that its flow strikes about / or enters the expanded bath and burns off the reaction gases leaving / or contained in the expanded bath, thereby contributing to improved heat transfer to the bath of molten material; moreover, this method is characterized in that the injection of preheated air is carried out down into the vessel at an angle of 20-90 ° relative to the horizontal axis at a temperature of 800-1400 ° C and at a speed of 200-600 m / s through at least one lance, and force the molten the material in the expanded bath in the region of the lower end of the lance depart from the lance and form a “free” space around the lower end of the lance, in which the concentration of molten material is lower than the concentration of molten material in the expanded bath it is believed that (i) the lance protrudes into the vessel at a distance at least equal to the outer diameter of the lower end of the lance; (ii) the lower end of the lance was located above the calm surface of the bath of molten material at a distance that is at least three times the outer diameter of the lower end of the lance.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация расплавленного материала в свободном пространстве вокруг нижнего конца фурмы составляет 5 об.% или меньше.2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of molten material in the free space around the lower end of the lance is 5 vol.% Or less.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что свободное пространство вокруг нижнего конца фурмы является полусферическим объемом, который имеет диаметр, по меньшей мере в два раза больший, чем наружный диаметр нижнего конца фурмы.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the free space around the lower end of the lance is a hemispherical volume that has a diameter of at least two times larger than the outer diameter of the lower end of the lance.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что диаметр свободного пространства вокруг нижнего конца фурмы не больше чем в 4 раза превышает наружный диаметр нижнего конца фурмы.4. The method according to claim 3, characterized in that the diameter of the free space around the lower end of the lance is not more than 4 times the outer diameter of the lower end of the lance.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что по меньшей мере 50 об.% кислорода в предварительно нагретом воздухе сжигают в свободном пространстве вокруг нижнего конца фурмы.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least 50 vol.% Oxygen in the preheated air is burned in free space around the lower end of the lance.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что включает в себя инжектирование предварительно нагретого воздуха в сосуд с приданием воздуху вращательного движения.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it includes the injection of preheated air into the vessel, giving the air a rotational movement.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что внешний поток газа в ванне расплавленного материала составляет по меньшей мере 0,04 Нм3/c на 1 м2 спокойной поверхности ванны расплавленного материала.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the external gas flow in the bath of molten material is at least 0.04 Nm 3 / s per 1 m 2 of calm surface of the bath of molten material.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что интенсивность внешнего потока газа составляет по меньшей мере 0,2 Нм3/с на 1 м2 спокойной поверхности ванны расплавленного материала.8. The method according to claim 7, characterized in that the intensity of the external gas stream is at least 0.2 Nm 3 / s per 1 m 2 calm surface of the bath of molten material.
9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что интенсивность внешнего потока газа составляет по меньшей мере 2,0 Нм3/с на 1 м2 спокойной поверхности ванны расплавленного материала.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the intensity of the external gas stream is at least 2.0 Nm 3 / s per 1 m 2 calm surface of the bath of molten material.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что включает в себя генерирование газового потока из ванны расплавленного материала путем инжектирования железосодержащего материала и твердого углеродсодержащего материала в ванну расплавленного материала.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it includes generating a gas stream from the bath of molten material by injecting iron-containing material and solid carbon-containing material into the bath of molten material.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что включает в себя генерирование газового потока из ванны расплавленного материала путем инжектирования железосодержащего материала и твердого углеродсодержащего материала для проникновения в нижнюю область ванны расплавленного материала.11. The method according to claim 10, characterized in that it includes generating a gas stream from the bath of molten material by injecting iron-containing material and solid carbon-containing material to penetrate into the lower region of the bath of molten material.
12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что включает в себя инжектирование железосодержащего материала и твердого углеродсодержащего материала в ванну расплавленного материала через фурмы, направленные вниз в ванну расплавленного материала.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it includes injecting the iron-containing material and solid carbon-containing material into the molten material bath through tuyeres directed downward into the molten material bath.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает в себя инжектирование железосодержащего материала и твердого углеродсодержащего материала в ванну расплавленного материала через фурмы, которые пропущены сквозь боковые стенки сосуда и направлены под углом внутрь и вниз внутри ванны расплавленного материала.13. The method according to p. 12, characterized in that it includes the injection of iron-containing material and solid carbon-containing material into the bath of molten material through tuyeres, which are passed through the side walls of the vessel and angled inward and downward inside the bath of molten material.
14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что включает в себя дожигание реакционных газов, выходящих из/или содержащихся во вспученной ванне, до уровня по меньшей мере 40%.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it includes burning the reaction gases leaving / or contained in the expanded bath to a level of at least 40%.
15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что включает в себя регулирование содержания растворенного углерода в расплавленном железе в ванне расплавленного материала на уровне, составляющем по меньшей мере 3 мас.%, и поддержание шлака в сильно восстановительных условиях, приводящих к содержанию FeO в шлаке на уровне менее 6 мас.%.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises controlling the content of dissolved carbon in the molten iron in the bath of molten material at a level of at least 3 wt.%, And maintaining the slag under highly reducing conditions, leading to the content of FeO in the slag at a level of less than 6 wt.%.
16. Устройство для производства черного металла из железосодержащего материала способом прямой выплавки, включающее в себя сосуд, содержащий ванну расплавленного материала, содержащую расплавленный металл и расплавленный шлак, и непрерывное газовое пространство над ванной расплавленного материала, причем сосуд содержит (a) горн из огнеупорного материала, имеющий основание и боковые стороны, контактирующие с нижней областью ванны расплавленного материала; (b) боковые стенки, направленные вверх от боковых сторон горна и находящиеся в контакте с верхней областью ванны расплавленного материала и непрерывным газовым пространством, где боковые стенки, контактирующие с непрерывным газовым пространством, содержат панели, охлаждаемые водой, и слой шлака на панелях; (с) средство подачи в сосуд железосодержащего материала и углеродсодержащего материала; (d) средство генерирования потока газа в ванне расплавленного материала, который выносит расплавленный материал вверх над номинально спокойной поверхностью ванны расплавленного материала (согласно приведенному здесь определению) и образует вспученную ванну; (е) по меньшей мере одну фурму, которая направлена вниз в сосуд под углом 20-90° относительно горизонтальной оси и которая в сосуд инжектирует предварительно нагретый воздух со скоростью 200-600 м/с при температуре 800-1400°С, причем фурма расположена так, чтобы (i) фурма выступала в сосуд на расстояние, по меньшей мере равное наружному диаметру нижнего конца фурмы; (ii) нижний конец фурмы был расположен над спокойной поверхностью ванны расплавленного материала на расстоянии, по меньшей мере равном трем наружным диаметрам нижнего конца фурмы, причем воздух, ударяющийся о/или проникающий во вспученную ванну, и дожигаемые реакционные газы, выходящие из/или содержащиеся во вспученной ванне, и инжектирование воздуха понуждают расплавленный материал во вспученной ванне в области нижнего конца фурмы удаляться от нижнего конца фурмы так, что вокруг нижнего конца фурмы образуется “свободное” пространство, в котором концентрация расплавленного материала меньше концентрации расплавленного материала во вспученной ванне, и (f) средство для выпуска расплавленного металла и расплавленного шлака из сосуда.16. A device for the production of ferrous metal from iron-containing material by direct smelting, including a vessel containing a bath of molten material containing molten metal and molten slag, and a continuous gas space above the bath of molten material, and the vessel contains (a) a furnace of refractory material having a base and sides in contact with the lower region of the bath of molten material; (b) side walls directed upward from the sides of the hearth and in contact with the upper region of the molten material bath and the continuous gas space, where the side walls in contact with the continuous gas space contain water-cooled panels and a slag layer on the panels; (c) means for supplying a vessel of iron-containing material and carbon-containing material; (d) means for generating a gas flow in a bath of molten material that carries the molten material up above the nominally calm surface of the bath of molten material (as defined herein) and forms an expanded bath; (e) at least one lance, which is directed downward into the vessel at an angle of 20-90 ° relative to the horizontal axis and which injects preheated air into the vessel at a speed of 200-600 m / s at a temperature of 800-1400 ° C, and the lance is located so that (i) the lance protrudes into the vessel at a distance at least equal to the outer diameter of the lower end of the lance; (ii) the lower end of the tuyere was located above the calm surface of the bath of molten material at a distance of at least three outer diameters of the lower end of the tuyere, with air impacting o / or penetrating into the expanded bath, and afterburned reaction gases leaving / or contained in the expanded bath, and air injection forces the molten material in the expanded bath in the region of the lower end of the lance to move away from the lower end of the lance so that “free” space forms around the lower end of the lance wherein the concentration of molten material is less than the concentration of molten material in the expanded bath, and (f) means for discharging molten metal and molten slag from the vessel.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что средство подачи и средство генерирования газового потока включают в себя множество фурм, инжектирующих железосодержащий материал и углеродсодержащий материал вместе с газом-носителем в ванну расплавленного материала и генерирующих поток газа.17. The device according to clause 16, characterized in that the means of supply and means for generating a gas stream include a lot of tuyeres injecting iron-containing material and carbon-containing material together with the carrier gas into the bath of molten material and generating a gas stream.