TW499484B - Direct smelting vessel - Google Patents

Description

499484 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π A7 五、發明說明（1 ) 本發明有關一種直接熔煉容器，用以自譬如礦石及 部份還原礦石等含金屬進給材料生產融化金屬（此名稱包 括金屬合金）^ 本發明特別有關一種基於熔化金屬的直接熔煉上端 點所用之容器。 本文“溶煉”係指發生使金屬氧化物還原的化學反應以 產生液體金屬之熱處理。 本文“直接熔煉上端點，，係指一種直接從一含金屬進給 材料（如鐵礦石及部份還原的鐵礦石）產生熔化金屬之上端 點。 本發明特別有關直接熔煉容器所用之排出氣體導管 0 本發明之一目的係提供一種盡量減少排出氣體所夾 f的固體及炫化材料損失之排出氣體導管。 根據本發明，提供一種直接熔煉容器，其適於容納 一熔化金屬及熔渣且包括：一爐床；從爐床延伸之側壁 •’一屋頂；及一排出氣體導管，從容器的一上段延伸以 從容器排放在容器中運作的直接熔煉方法產生的一排出 氣體，該排出氣體導管包括： (a) 第一段，從第一段之一入口端具有相對水平之 一略微向上傾斜；及 (b) 第一#又，以相對水平之一較陡傾斜從第一段之 *上端點往上延伸。 使用％迫使排出氣體進行一顯著方向變化以進入 ---------I-----.丨 I--I--·11111111 I AW·--II------I------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

4 499484 五、發明說明（ 第一段’結果’可相信排出氣體夾帶之固體及熔 係接觸並沉積在：⑴人口端區域之上或 及⑻在入口端區域之上或之中的第_段之壁(尤其是二 ，因此與排出氣體相分離。這些壁上沉積之炫化材料： 固體係往下移入容器中。 第 中 此外，使料，沿第-段流動之排出氣體在第一段 端點處強制進行一顯著方向變化，以流入第二段中2 果，在排出氣體中所夾帶之炼化材料及固體容易接觸: 沉積在位於第一段端點處且與排出氣體相分離之向上延 伸壁上。相@在導管的此區域中，炫化材料在壁上保持 熔化或固化，保持熔化的熔化材料往下流入第一段、然 後沿第-段流入容器中。固化的熔化材料係累積在壁上 、且隨著已沉積固體最終碎裂並流下第一段中。由於 一段中之較高溫狀況，已固化的材料熔化並流回容器 、或由炫化材料帶回到容器中。 作 的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 略微傾斜的第一段可避免固體淤高落回容器中並損 害設備（如矛部/風口）之潛在性嚴重問題，同時容器中总 有一直接熔煉方法運作、或在關閉之後運作。此落回 用對於關閉時在容器中進行維修工作者亦為一項潛在 嚴重安全問題。 呈 少 較佳參考容器中的作業條件而構成第一段，故隨排 出氣體進入第一段之至少一顯著部份熔化材料係在略 傾斜第一段端點處熔化，此特徵確使第一段中具有最 的固體淤高累積。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐 499484 A： 五、發明說明（ 因此更佳情形中，構成第_段時，沿第_段長度之 溫度降低係小於_度C，且整體溫度保持高於炼化材料 之熔點。 較佳，從第二段排放的排出氣體中之失帶材料（炫化 物及固體)量小於15克 '更佳小於1〇克胸3排出氣體。 較佳，帛-段對於水平之略微向上傾_係小於3〇度 、更佳小於20度。 傾斜角度特佳小於1〇度。 較佳’第二段對於水平之較陡傾斜為80至90度。 容器包括與第_及第二段連接之一不通終端 較佳 彎部 較佳 較佳 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 不通終端彎部包括不通終端中之一取及埠。 容器包括從屋頂往上延伸之一排出氣體室 以及從排出氣體室延伸之排出氣體導管之第一段。 較佳，排出氣體導管之第一段係從排出氣體室之 側壁延伸。 幸父佳，第-段的長度對於第一段的最小寬度尺寸 比值至少為21 1 ’其中在第-及第二段的中線交點與 :段之中線與通過第一段入口端的一垂直線交點之間 罝第-段的長度。纟具有一排出氣體室且第一段從室 一側壁延伸之情形中，第-段中線與排出氣體室的-直中線之父點係為第一段入口端處之測量點。 通常’前段所述之第一及第二段為圓柱型，且第 段的最小寬度尺寸為第一段之直徑。 之 第 測 的 垂

— 訂---------線-----"---^--------------- 五、發明說明（4 A7 B7 較佳，第一段構造可使得 ^ y /σ弟一姣長度有足夠溫 度降低，而可使得排出氣體抵達 ^ 心乐一奴終端之前位於流 過弟二段的排出氣體中之至少—顯著部份的任何炫化材 枓文到固化’如此確保僅有最少或沒㈣化材料帶入可 能受到排出氣體中的熔化材料不利影響之下游排出氣體 處理裝置（如熱旋風器及熱清洗器）中。 較佳，排出氣體室呈中心定位。 車父佳’容器包括至少一矛部以將含氧氣體注入容 中，該矛部往下延伸通過排出氣體室進入容器中。 較佳’容器側壁之最小寬度尺寸與排出氣體室之… 值至少為1 ·：) : 1，在一或多個含氧氣體注射矛部往下延伸 通過排出氣體室之情形中，比值較佳為15 :丨至2 :丨。在 一或多個含氧氣體注射矛部位置並未延伸通過排出氣體 至之情形中’最小寬度尺寸的比值最高可達4 : 1。 較佳’屋頂從側壁對於水平軸線往上傾斜3〇至5〇度 範圍之角度（亦即在側壁與屋頂之間測得12〇至丨3〇度之 角）。 器 比 夾 -----------II · I--II--»1 — - — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳，傾斜角度相對水平軸線呈40度。 較佳’側壁為圓柱形且屋頂為截角錐形並從側壁的 一上端點延伸並終止於排出氣體室中。 較佳，容器的側壁之最小寬度尺寸為8公尺。 根據本發明，亦提供一種在上述容器中作業之直接 炫煉方法。 進一步以範例參照圖式來描述本發明，其中： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499484 A7 B7 五、發明說明（ 濟 部 智 慧 財 工 消 費 合 作 社 印 製 第1圖示意顯示本發明一較佳實施例中通過冶金容琴 所取之垂直剖面； 第2圖顯示本發明另一較佳實施例中通過另一冶金容 器的一上剖面所取之垂直剖面。 下文係指根據一型HIsmelt(註冊商標）上端點而直接 熔煉鐵礦石產生熔鐵。可瞭解本發明不限於直接熔煉鐵 礦石，而適用於任何適當的金屬礦石及濃縮物與其他含 金屬進給材料（包括部份還原金屬礦石）。亦瞭解本發明不 限於HIsmelt上端點。 第1圖所示容器具有一爐床，爐床包括耐火碑構成之 一基底3及側邊55 ;側壁5形成一個從爐床側邊55往上延 伸之概呈圓柱形筒部，且包括一上筒段51及一下筒段兄 ，屋頂7，一排出氣體導管9，從容器的一上段延伸： 一前爐床77，用以連續排放熔化金屬；及一出鐵水口 61 ’以排放熔化爐渣。 排出氣體導管9包括從一入口端63以7度“角延伸之 -略微往上傾斜第_段31，及從第_段31另—端垂直延 伸之一陡㈣第二段33。兩段31、33均呈圓柱形。 考慮合為中的刼作條件與其他相關因素，第一段3 1 的構仏使侍·進入第一段的熔化材料沿第一段長度保持 ㈣。亦_ ’第一段的構造使得··第-段中的溫度（尤其 壁區域中）超過熔化材料之固化溫度。 =一奴33的構造使得：在熔化材料抵達第二段b端 點之刖’沿第二段長度之溫度降低係足以固化流過第二 本紙張尺度j用中國國爾^

; - --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ——tr---------Μ/Φ-----——I-------------- 499484 A：

請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 k 499484 A7 五、發明說明（7 ) 具有合理的均勻溫度，通常為具有3〇度〔左右溫度變化之 1450至 1550度 C。 〜 此外，熔化金屬、固體碳及熔渣之上浮力量所造成 的熔化金屬與熔潰之噴濺、小滴及徑流的往上移動係延 伸入位於容器中的熔化材料上方之空間71 (頂部空間）中， 並形成一轉變區23。 一般而言，熔渣層16為具有氣泡之一液體連續容積 ，而轉變區23為具有熔化金屬及熔渣的喷濺、小滴及徑 流之一氣體連續容積。 容器進一步包括一矛部13以注射一含氧氣體（通常為 預熱之氧強化空氣），矛部13呈中心定位且垂直往下延伸 入容器中。選擇矛部13位置及通過矛部13的氣體流率使 得·含氧氣體穿透過轉變區2 3之中央區域，且沿矛部j 3 端點周圍保持一概呈金屬/炼潰自由空間2 5。 含氧氣體以矛部13的注射沿矛部13周圍在轉變區23 及自由空間25中使反應氣體C0&H2進行後燃燒，並在氣 體空間中產生2000度C或更高範圍的高溫。熱量係傳遞至 氣體注射區域中升降之熔化材料的噴濺、小滴及徑流， 然後在金屬/熔渣回到金屬層1 5時將部份熱量傳遞至金屬 層1 5 〇 上述程序係產生處於1550至1650度C溫度範圍且包括 所夹帶的熔化材料及固體之顯著容積的排出氣體，所夾 帶材料中之固體概呈塵埃形式。 排出氣體從頂部空間71沿第一段3 1長度在此段端點 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------------Φ — ί請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ ♦· -I n >1 一6,r · ϋ n n n ϋ ϋ n I —B_i ϋ ϋ n ϋ ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ I ϋ n ϋ n n 10

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 處之緊密半；^y

夕政似 I角周圍經由入口端63流入該排出氣體導管C ^ χ 1的入口端63及接合第一及第二段之緊密 =角處進行尖銳的方向變化。如上述，這些尖銳的 方向變化造成排+ 排出乳體中所夾帶之熔化材料及固體接觸 ，在包圍區域八中之導管上壁上、及包圍區 導管端壁上。區域Α情形中，相信所沉積㈣化材料保持 2 2且彺下流入容器中，且所沉積固體由熔化材料帶回 Γ 區域Β情形中，相信部份的熔化材料保持熔化、 且：化材料的其餘部份則固化，保持溶化之炫化材料流 端土進入第段3 1、然後沿第一段3丨進入容器中，固 Τ的熔化材料逐漸累積在壁上、最後碎裂並落下至第一 藉由形成第一段3 1使得沿第一段長度之溫度超 過溶化材料固定的溫度，而可確使至少一顯著部份的已 固化材料熔化並流下&微傾斜部份而進入容器中，保持 固態之固體係由熔化材料帶回容器中。 上述的排出氣體導管9可從排出氣體移除顯著數量的 所夾π熔化材料及固體，故使得段33排出的夾帶材料總 量（為熔化材料與固體）保持低於15克/NW排出氣體。並且 ，當一直接熔煉方法在容器中運作或關閉之後，略微傾 斜的第^又31可避免固體淤高掉回到容器中並損害設備（ 如矛部/風口）之潛在的嚴重問題。並且，略微傾斜的第一 段3 1可使^:器頂部保持淨空，故可供吊架接近而移除並 再度置放含氧氣體注射矛部13，或使吊架經由容器頂 本紙張尺度適用中國國家標準（L；NS)A4規格(_21〇 χ 297公爱）-------- -11 - ^--------^---------*5^ (請先闓讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五 發明說明 (9 ) B7 ： 二。。内。P ’譬如換襯套作業時可能需要之情形。 排出Γ體圖導所Γ容器之基本組件（亦即爐床'側壁、屋頂及 第1圖所Λ〜a '主射矛部、及含氧氣體注射矛部）與 美太卜〜盗相同’此外’第2圖所示的容器中運作 2 '1金屬為基礎之炫煉方法係與第】圖所述相同。 異。’“圖及下列圖式說明係針對本發⑼實施例間之 形排=2室：容器包括一個從屋頂7往上延伸之圓柱 93 ,£ , 且排出軋體導管9從排出氣體室79側壁 及匕，排出氣體室79的一頂壁91形成為一可移除式取 阜以供接近容器之用。 並：！ 體至79呈中心定位，因而，屋頂7為载角錐形 排^合為側壁5的上筒段51形成13〇度夾角，上筒段㈣ 排出氣體室79之直徑比值為18··卜 、 雖未圖示，含氧氣體注射矛部13往下延伸通過排出 氣體室79的頂壁91。 排出氣體導管9之第一段31以與水平呈7“角延伸 ，且第一段33從第一段31垂直延伸。 選擇排出氣體導管9之第一段31尺寸，使得第一段3ι 長度L(在第-及第二段31、32中線交點與第_段之中線 與排出氣體室79的-垂直中線交點之間測量）與第一段^ 直徑D之比值為3.7 ·· 1。 使用時，排出氣體進行顯著方向變化，以從排出氣 體室79進人第-段31，並從第一段進人第二段％。如上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇 X 297公爱） ,· ·ίι,---「丨訂---------線1· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 499484 A7 B7 五、發明說明（10 ) 述第1圖貝％例’ 些顯著方向變化造成所夾帶熔化材與 及固體沉積在包圍區域A與B的外露表面上，且有助於说 排出氣體移除所夾帶材料（熔化物及固體）。 排出氣體導管9之第二段33位於排出氣體導管9第一 & 31的一上壁中’使得第-段31的-端壁87形成_不遠 終端彎部，且使用時具有可保護端壁之所夾帶材料⑻t 物及固體）的累積，如圖中定型段所顯示。 此外，排出氣體導管9的第一段31端壁87形成為一 移除式取及埠，以供接近該導管。 上述本發明較佳實施例可具有多種修改，而不背難 本發明之精神與範圍。 --------------裝--------訂· ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 499484 Α7 Β7 五、發明說明（η ) 3…基底 5,93···側壁 7…屋頂 9···排出氣體導管 11…矛部/風口 13…矛部 15…金屬層 16…炼潰層 17…靜態表面 23…轉變區 25…自由空間 31···第一段 元件標號對照 33···第二段 51···上筒段 53…下筒段 5 5…側邊 61…出鐵水口 63···入口端 71…頂部空間 77…前爐床 79…排出氣體室 8 7…端壁 9卜··頂壁 A，Β…包圍區域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 丨·1! — 訂---------線 -----^---^--------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14

Claims (1)

1. 499484 申請專利範園 曰 第891Π146號專利申請案申請專利範圍修正本9ι年5月i 1 · 一種直接熔煉容器，其適於容納一熔化金屬及熔渣且 包括··一爐床；從該爐床往上延伸之側壁；一屋頂； 及一排出氣體導管，從該容器的一上段延伸，以從該 合扣排放於该谷為中運作的直接熔煉方法所產生的排 出氣體，該排出氣體導管包括·· (a) —第一段，從該第一段之一入口端具有相對於 水平之一略微向上傾斜；及 (b) —第一段，以相對於水平之一較陡傾斜從該第 一段之一上端點往上延伸。 2·如申請專利範圍第！項之容器 上傾斜相對於水平係小於3〇。 3·如申請專利範圍第2項之容器 上傾斜相對於水平係小於2〇。 修所 正提 。之 其中該第一段之略微往 其中該第一段之略微往 其中該第一段之略微往 其中該第二段之較陡傾 其中該第一段長度對於 4.如申請專利範圍第3項之容器 上傾斜相對於水平係小於丨〇。 5 ·如申請專利範圍第1項之容器 斜相對於水平係為8〇-90。。 6·如申請專利範圍第1項之容器 5亥第一段的最小寬度尺寸之比值至少為2 :丨，其中在 该第一及第二段的中線交點及該第一段之中線與通過 δ亥第一段入口端的一垂直線交點之間測量該第一段的 長度。 如申請專利範圍第1項之容器，其包括一個連接該第一 度適用中gg家標準（哪）Α4規格（2獻297公爱） 15 499484 7Τ、申清專利範圍 及第二段之盡頭終端彎部。 8·如申請專利範圍第6項之容器，其中該盡頭終端彎部包 括在該盡頭終端中之一存取淳。 9. 如申請專利範圍第旧之容器，其包括一個㈣屋頂往 上延伸之排出氣體室，而該排出氣體導管的第一段從 該排出氣體室延伸。 10. 如:請專利範圍第9項之容器，其中該容器側壁與該排 出氣體室之最小寬度尺寸比值至少為15: i。 1 L如申清專利範圍第9項或第1〇項之容器，其中該排出氣 體導管之第-段係從該排出氣體室之—側壁延伸。 12·如：請專利範圍第11JM之容器，其中該第一段長度對於 該第一段的最小寬度尺，寸之比值至少為2 : i，其中在 該第-及第二段的中線交點及該第一段的中線與該排 出氣體室的垂直中線的交點之間測量該第一段的長度 13·如申請專利範圍第9項之容器，#中該排出氣體室之上 端點係界定為一盡頭終端彎部。 14.如申請專利範圍第9項之容器，其令該排出氣體室呈中 心定位。 請專利範圍第9項之容器，其包括_個矛部以將含 乳氣體注入該容器中，該矛部往下延伸通過該排出氣 體室進入該容器中。 16.如申請專利範圍第旧之容器，其中該屋頂從該側壁對 於水平轴線往上傾斜30_50。之範圍的角度（亦即在該側 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

   .............................裝：： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •線， 16 499484 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 壁與该屋頂之間測得120-130。夾角）。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 17. 如申凊專利範圍第丨6項之容器，其中該傾斜角度相對 於水平軸線為40。。 18. 如申味專利範圍第16或丨了項之容器，其中該側壁為圓 柱幵且°亥屋頂為截角錐形並從該側壁的一上端點延 伸並終止於該排出氣體室中。 19·如申#專利範圍第丨項之容器，其中該容器的側壁之最 小寬度尺寸為8公尺。 20·種直接熔煉容器，其容納一熔化金屬及熔渣且包括 •一爐床；從該爐床往上延伸之側壁；一屋頂；及一 $出氣體導管，從該容器的—上段延伸以排放在該容 •訂丨 器中運作的一直接熔煉方法產生的一排出氣體，該排 出氣體導管包括… 、，（a)第一段，從該第一段之一入口端具有相對水 平之一略微向上傾斜；及 ^ (b)一第二段，以相對水平之一較陡傾斜從該第一 段之一上端點往上延伸。 21. 如申請專利範圍第2〇項之容器，纟巾該第—段之略微 往上傾斜相對於水平係小於30。。 22. 如申請專利範圍第21項之容器，《中該第一段之傾斜 角度相對於水平係小於10。。 23. 如申請專利範"綱之容器，4中該第二段之較陡 傾斜相對於水平係為 80-90〇 〇 24·如申請專利範圍第20項之容器，丨中隨該排出氣體進 本紙張岐適用中國ϋ家標準（哪）Α4規格（2歡297公爱） 17 499484 A8 B8 C8 D8

   、申請專利範圍 入該第-段之至少一顯著部份的熔化材料係在該第一 端的端點處熔化。 25.如申請專利範圍第2〇項之容器，《中沿該第—段長度 之溫度降低係小於100〇C，且該第—段中的整體溫度$ 持高於熔化材料之熔點，因此隨該排出氣體進：：第 一段之至少一顯著部份的熔化材料係在該第—段端點 處溶化。 2^申請專利範圍第2〇項之容器，其中從該排出氣體 官之第二段排放的排出氣體中每Nm3的排出氣體係 括少於15g/Nm3的夾帶材料，其中該夾帶材料包含固 及熔化材料。 27·如申請專利範圍第2〇項之容器，其中該第一段長度對 於該第一段的最小寬度尺寸之比值至少為2 :丨，其中 在該第一及第二段的中線交點及該第一段的中線與通 過該第一段的入口端之垂直線的交點之間測量該第一 段的長度。 28·如申請專利範圍第2〇項之容器，其包括連接該第一 第二段之一盡頭終端彎部。 29·如申請專利範圍第27項之容器，其中該盡頭終端彎 包括位於該盡頭終端中之一存取埠。 30·如申請專利範圍第2〇項之容器，其包括一個從該屋作 往上延伸之排出氣體室，而該排出氣體導管的第 從該排出氣體室延伸。 3 1 ·如申請專利範圍第3〇項之容器，其中該容器側壁與 導 包 體 及 部 段 該才1

   (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可I :線丨 18 32. 33. 499484 A8 B8 C8 ______ _ D8 六、申請專利範圍~~~" ^ -- 出氣體室之最小寬度尺寸之比值範圍為L5 : 1至2 ·丨。 如申請專利範圍第30項或第31項之容器，其中該排出 氣體導官之第一段係從該排出氣體室之_側壁延伸。 如申請專利範圍第32項之容器，其中該第一段長度對 於該第一段的最小寬度尺寸之比值至少為2 :1,=中 在該第一及第二段的中、線交點及該第1的中線與該 排出氣體室的一垂直中線的交點之間測量該第一段的 長度。 34·如申請專利範圍第3〇項之容器，其中該排出氣體室之 上端點係界定一盡頭終端彎部。 35.如申請專利範圍第3〇項之容器，其中該排出氣體室呈 中心定位。 36·如申請專利範圍第3〇項之容器，其包括一個矛部以將 含氧氣體注入該容器中，該矛部往下延伸通過該排出 氣體室進入該容器中。 37.如申請專利範圍第2〇項之容器，其中該屋頂從該側壁 對於一水平軸線往上傾斜30_50。之範圍的角度。 3 8.如申請專利範圍第37項之容器，其中該傾斜角度相對 水平軸線為40。。 39.如申請專利範圍第37或38項之容器，其中該側壁為圓 柱形’且該屋頂為截角錐形並從該側壁的一上端點延 伸並終止於該排出氣體室中。 40·如申請專利範圍第2〇項之容器，其中該容器的側壁之 表小寬度尺寸為8公尺。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) rtf - •訂丨 -19 -