СПОСОБ ЗАПУСКА ПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА Российский патент 2017 года по МПК C21B13/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу запуска процесса для плавки металлоносного материала.

Термин «металлоносный материал» в данном документе понимается таким, что содержит твердый загрузочный материал и расплавленный загрузочный материал. Термин также включает в свой объем частично восстановленный металлоносный материал.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение более конкретно относится, хотя никоим образом не исключительно, к способу запуска плавильного процесса на основе плавильной ванны для производства расплавленного металла из металлоносного загрузочного материала в плавильном сосуде, который имеет сильный фонтан ванны/шлака, создаваемый газовыделением в плавильной ванне, причем газовыделение, по меньшей мере, частично является результатом выхода летучих веществ углеродистого материала в плавильную ванну.

В частности, хотя никоим образом не исключительно, настоящее изобретение относится к способу запуска процесса для плавки железосодержащего материала, такого как железная руда, и производства расплавленного чугуна.

Настоящее изобретение относится, в частности, хотя никоим образом не исключительно, к способу для запуска плавильного процесса в плавильном сосуде, который содержит основную камеру для плавки металлоносного материала.

Известный плавильный процесс на основе плавильной ванны, обычно называемый процессом HIsmelt, описан в значительном количестве патентов и патентных заявок на имя заявителя.

Существует другой плавильный процесс на основе плавильной ванны, называемый далее в данном документе процессом HIsarna. Процесс HIsarna и устройство для него описаны в международной заявке PCT/AU99/00884 (WO 00/022176) на имя заявителя.

Процесс HIsmelt и процессы HIsarna, в частности, связаны с производством расплавленного чугуна из железной руды или другого железосодержащего материала.

В контексте производства расплавленного чугуна, процесс HIsmelt включает этапы:

(a) образования ванны расплавленного чугуна и шлака в основной камере плавильного сосуда;

(b) введения в ванну: (i) железной руды, как правило, в виде мелких фракций; и (ii) твердого углеродистого материала, как правило, угля, который действует как восстановитель подаваемого железорудного материала и источник энергии; и

(c) плавления железной руды до получения железа в ванне.

Термин "плавление" в данном описании следует понимать, как означающий термическую обработку, при которой происходят химические реакции, которые восстанавливают оксиды металла для производства расплавленного металла.

Во время осуществления процесса HIsmelt твердые загрузочные материалы в виде металлоносного материала и твердого углеродистого материала вводятся с газом-носителем в плавильную ванну через некоторое количество трубок, которые наклонены относительно вертикального положения для прохождения вниз и внутрь через боковую стенку основной камеры плавильного сосуда и в нижнюю область сосуда для доставки по меньшей мере части твердых загрузочных материалов в металлический слой в нижней части основной камеры. Твердые загрузочные материалы и газ-носитель проникают в плавильную ванну и вызывают выход расплавленного металла и/или шлака в пространство над поверхностью ванны и образование зоны перехода. Струя содержащего кислород газа, как правило, обогащенного кислородом воздуха или чистого кислорода, нагнетается в верхнюю область основной камеры сосуда через проходящую вниз трубку для осуществления дожигания газов реакции, выделяющихся из плавильной ванны в верхней области сосуда. В зоне перехода присутствует необходимое количество поднимающихся, а затем падающих капель, или брызг, или потоков расплавленного металла и/или шлака, которые обеспечивают эффективную среду для передачи для ванны тепловой энергии, образованной посредством осуществления дожигания газов реакции над ванной.

Как правило, в случае производства расплавленного чугуна, когда используется обогащенный кислородом воздух, он подается при температуре порядка 1200°С и образуется в печах горячего дутья. Если используется технически чистый холодный кислород, как правило, он подается при температуре окружающей среды или близко к ней.

Отходящие газы, возникающие в результате дожигания газов реакции в плавильном сосуде, удаляются из верхней области плавильного сосуда через канал для отходящего газа.

Плавильный сосуд содержит участки с огнеупорной обкладкой в нижней топке и панели водяного охлаждения в боковых стенках и крыше основной камеры сосуда, и при этом вода постоянно циркулирует внутри панелей в непрерывном цикле.

Процесс HIsmelt обеспечивает производство большого количества расплавленного чугуна, как правило, по меньшей мере 0,5 миллионов тонн/год, посредством плавления в одном небольшом сосуде.

Процесс HIsarna выполняется в плавильном устройстве, которое содержит (а) плавильный сосуд, который содержит основную плавильную камеру и трубки для ввода твердых загрузочных материалов и содержащего кислород газа в основную камеру и приспособлен содержать ванну расплавленного металла и шлака, и (b) плавильный циклон для предварительной обработки металлоносного загрузочного материала, который располагается над плавильным сосудом и сообщается прямо с ним.

Термин "плавильный циклон" в данном документе понимается как обозначающий сосуд, который обычно определяет вертикальную цилиндрическую камеру и сконструирован так, что загрузочные материалы, подаваемые в камеру, перемещаются по пути вокруг вертикальной центральной оси камеры и могут выдерживать высокие рабочие температуры, достаточные для того, чтобы, по меньшей мере, частично плавить металлоносные загрузочные материалы.

В одной форме процесса HIsarna углеродистый загрузочный материал (как правило, уголь) и необязательно флюс (как правило, обожженный известняк) вводятся в плавильную ванну в основной камере плавильного сосуда. Углеродистый материал предоставляется как источник восстановителя и источник энергии. Металлоносный загрузочный материал, такой как железная руда, необязательно смешивается с флюсом, вводится в и нагревается, и частично плавится, и частично восстанавливается в плавильном циклоне. Этот расплавленный, частично восстановленный металлоносный материал течет вниз из плавильного циклона в плавильную ванну в плавильном сосуде и расплавляется в расплавленный металл в ванне. Горячие газы реакции (как правило, СО, CO₂, H₂ и H₂O), произведенные в плавильной ванне, частично сжигаются содержащим кислород газом (как правило, техническим кислородом) в верхней части основной камеры. Тепло, генерируемое дожиганием, передается расплавленным каплям в верхней части, которые падают обратно в плавильную ванну, чтобы поддерживать температуру ванны. Горячие, частично сгоревшие газы реакции текут вверх из основной камеры и входят в нижнюю часть плавильного циклона. Содержащий кислород газ (как правило, технический кислород) вводится в плавильный циклон через фурмы, которые расположены таким образом, чтобы генерировать циклоническую вихревую структуру в горизонтальной плоскости, т.е. около вертикальной центральной оси камеры плавильного циклона. Это введение содержащего кислород газа ведет к дальнейшему сгоранию газов плавильного сосуда, давая в результате очень горячее (циклоническое) пламя. Хорошо разделенный поступающий металлоносный загрузочный материал вносится пневматически в это пламя через фурмы в плавильном циклоне, что приводит к быстрому нагреванию и частичному расплавлению, сопровождающемуся частичным восстановлением (примерно 10-20% восстановление). Восстановление происходит вследствие как термической декомпозиции гематита, так и восстановительного действия СО/Н₂ в газах реакции из основной камеры. Горячий, частично расплавленный металлоносный загрузочный материал выбрасывается наружу на стенки плавильного циклона циклоническим вихревым действием и, как описано выше, течет вниз в плавильный сосуд ниже для плавки в основной камере сосуда.

Совокупный эффект вышеописанной формы процесса HIsarna представляет собой двухэтапный противоточный процесс. Металлоносный загрузочный материал нагревается и частично восстанавливается газами реакции, выходящими из плавильного сосуда (с добавлением содержащего кислород газа) и течет вниз в плавильный сосуд и расплавляется в расплавленный чугун в плавильном сосуде. В общем смысле противоточное устройство увеличивает продуктивность и энергоэффективность.

Процессы HIsmelt и HIsarna включают введение твердых веществ в плавильные ванны в плавильных сосудах посредством охлаждаемых водой трубок ввода твердых веществ.

Кроме того, ключевым признаком обоих процессов является то, что процессы осуществляются в плавильных сосудах, которые содержат основную камеру для плавления металлоносного материала и копильник, соединенный с основной камерой посредством соединения копильника, которое обеспечивает непрерывный выход металлической продукции из сосудов. Копильник работает как сифонное уплотнение, заполненное расплавленным металлом, естественным образом "выводя" избыточный расплавленный металл из плавильного сосуда по мере его производства. Это обеспечивает то, что уровень расплавленного металла в основной камере плавильного сосуда известен и контролируется с точностью до небольшого допуска - что является важным для безопасности завода. Уровень расплавленного металла должен (всегда) поддерживаться на безопасном расстоянии ниже охлаждаемых водой элементов, таких как трубки ввода твердых веществ, проходящие в основную камеру, иначе появляется возможность паровых взрывов. По этой причине копильник рассматривается как неотъемлемая часть плавильного сосуда для процессов HIsmelt и HIsarna.

Термин "копильник" в данном описании следует понимать, как означающий камеру плавильного сосуда, которая открыта для воздействия окружающей среды и соединена с основной плавильной камерой плавильного сосуда посредством прохода (называемого в данном описании как "соединение копильника" или "соединительный элемент копильника") и, при стандартных условиях эксплуатации, содержащая расплавленный металл в камере, при этом соединение копильника полностью заполнено расплавленным металлом.

Вышеуказанное описание не следует принимать как признание общеизвестных знаний в Австралии или где-либо еще.

Во время опытных производственных испытаний процесса HIsarna, заявителю стало необходимым осуществление внепланового завершающего выпуска жидкости из плавильного сосуда, применяемого в ходе испытаний. Расплавленный металл был успешно удален из основной камеры плавильного сосуда в ходе завершающего выпуска жидкости, но практически весь расплавленный шлак остался и затвердел в плавильном сосуде. Это привело к тому, что основная камера, соединение копильника и копильник плавильного сосуда были заполнены остывшим (застывшим) шлаком до уровня, который был выше уровня соединения копильника между копильником и основной камерой плавильного сосуда.

Стандартный запуск процесса для процесса HIsmelt и предлагаемый запуск процесса для процесса HIsarna включает создание ванны расплавленного металла в плавильном сосуде посредством разливания загрузки нового расплавленного металла в сосуд посредством копильника и соединения копильника. Перед повторным началом опытных производственных испытаний, следовательно, необходимо восстановить чистое соединение между копильником и плавильным сосудом. Обычный вариант обеспечения охлаждения всей системы, а затем механического извлечения застывшего шлака был признан заявителем как требующий слишком много времени и, таким образом, не предпочтительным вариантом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение основывается на реализации возможности за более короткое время, чем время, связанное с вышеописанным вариантом охлаждения/механического удаления шлака, ликвидации такой ситуации с застывшим шлаком/блокированным соединением копильника путем использования источников тепла для расплавления шлака и вывода его из системы через копильник и создания чистого пути потока через копильник для предоставления возможности подачи загрузки расплавленного металла в основную камеру через копильник для повторного запуска процесса.

Настоящее изобретение предоставляет способ запуска (при этом термин включает термин "повторный запуск") плавильного процесса в плавильном сосуде, который содержит основную камеру для плавления металлоносного материала и производства расплавленного металла и копильник, соединенный с основной плавильной камерой посредством соединения копильника, и при этом плавильный сосуд содержит застывший шлак, который блокирует, по меньшей мере, соединение копильника, при этом способ запуска процесса включает нагревание застывшего шлака, образование расплавленного шлака, отведение расплавленного шлака из соединения копильника через копильник и создания чистого пути потока через соединение копильника и, таким образом, горячий запуск плавильного процесса путем осуществления последовательных этапов, включающих подачу загрузки расплавленного металла в основную камеру через соединение копильника, подачу загрузочных материалов в процесс, плавление металлоносного материала и производство расплавленного металла.

Способ может включать удаление расплавленного шлака через выпускное отверстие копильника для завершающего отведения в самой нижней области копильника.

Способ может включать повышение давления в основной камере для способствования отведению расплавленного шлака из соединения копильника.

Способ может включать нагревание и расплавление застывшего шлака в соединении копильника посредством газовых горелок, работающих на обогащенном кислородом газе, и/или кислородных трубок.

В случае когда застывший шлак находится в основной камере, а также когда застывший шлак находится в соединении копильника, способ может включать нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере и соединении копильника.

Способ может включать нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере посредством тепла из горелочной системы основной камеры. Горелочная система может быть горелочной системой топливных газов, использующей воздух и/или кислородно-воздушную смесь. Горелочная система может быть системой, применяемой для предварительного нагревания основной камеры во время обычного запуска процесса.

В случае когда застывший шлак находится в копильнике, а также застывший шлак находится в соединении копильника, способ может включать нагревание и расплавление застывшего шлака в копильнике и соединении копильника. Способ может включать применение газовых горелок и/или кислородных трубок для расплавления застывшего шлака в копильнике.

В случае когда застывший шлак находится в основной камере, соединении копильника и копильнике, способ может включать нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере, копильнике и соединении копильника. Последовательность этапов нагревания может быть выбрана при необходимости в зависимости от таких факторов, как количество застывшего шлака в основной камере и размер основной камеры. Например, может быть предпочтительным с точки зрения выбора времени начинать нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере перед началом нагревания застывшего шлака в копильнике. Но это не всегда может быть верным.

Например, в случае когда застывший шлак находится в основной камере, соединении копильника и копильнике, способ может включать этапы:

(a) нагревания и расплавления застывшего шлака в основной камере;

(b) нагревания и расплавления застывшего шлака в копильнике;

(c) отведения расплавленного шлака из копильника;

(d) нагревания и расплавления застывшего шлака в соединении копильника;

(e) отведения расплавленного шлака из соединения копильника и основной камеры через копильник и создания чистого пути потока через соединение копильника; и

(f) горячего запуска плавильного процесса путем осуществления последовательных этапов, включающих подачу загрузки расплавленного материала в основную камеру посредством соединения копильника, подачу загрузочных материалов в процесс, плавление металлоносного материала и производство расплавленного металла.

Более конкретно, способ может включать следующие этапы:

(i) Нагревание основной камеры (как правило, теми же средствами, которые использовались для ее предварительного нагревания перед первоначальной загрузкой горячего металла) и расплавление застывшего шлака в основной камере. Этот этап обычно включает применение горелочной системы топливного газа, использующей либо воздух, либо кислородно-воздушную смесь в основной камере. Целью данного этапа нагревания при текущих условиях является образование расплавленного шлака в основной камере для дальнейшего выпуска через копильник. Поскольку расплавление шлака проходит относительно медленно, этот этап обычно начинается первым и осуществляется параллельно с нижеприведенными этапами (ii)-(iv) нагревания и расплавления застывшего шлака в копильнике и соединении копильника. Однако это не всегда является верным, и могут быть ситуации, при которых предпочтительно вычистить застывший шлак из копильника и соединения копильника перед расплавлением застывшего шлака в основной камере.

(ii) Нагревание верхней (т.е. открытой) части копильника с использованием газовых горелок и/или кислородных трубок. Целью данного этапа является создание расплавленного шлака в основной части копильника.

(iii) Отведение расплавленного шлака из выпускного отверстия копильника для завершающего отведения (т.е. выпускного отверстия в самой нижней точке в полости копильника), тем самым предоставляя по существу пустой копильник, что обеспечивает возможность прямого доступа к заблокированному соединению копильника между копильником и основной камерой.

(iv) Применение тепла к заблокированному соединению копильника с применением газовых горелок, работающих на обогащенном кислородом газе, и/или кислородных трубок, установленных для генерирования тепла со стороны копильника соединения копильника, с целью расплавления и удаления шлака (через выпускное отверстие копильника для завершающего отведения) из области соединения копильника. Это приводит к созданию пути в основной камере для расплавленного шлака, подлежащего отведению.

(v) Отведение расплавленного шлака, образованного на этапе (i), из основной камеры, посредством выпускного отверстия копильника для завершающего отведения в достаточном количестве для повторного создания чистого пути потока через соединение копильника, внутри основной камеры и копильник для загрузки нового горячего металла в плавильный сосуд через копильник и соединение копильника. Данный этап может включать повышение давления в основной камере для способствования отведению расплавленного шлака из соединения копильника.

(vi) Запуск процесса загрузки нового горячего металла в основную камеру через копильник и соединение копильника и последующие этапы для повторного запуска плавления в основной камере.

Способ может включать добавление извести или других материалов в основную камеру и/или копильник для регулирования температуры перехода в жидкое состояние расплавленного шлака, образованного в основной камере и/или копильнике.

Этапы запуска процесса в случае, когда процессом является процесс HIsarna, могут включать:

(a) предварительное нагревание по меньшей мере основной камеры плавильного сосуда;

(b) добавление загрузки расплавленного металла в основную камеру;

(c) начало подачи содержащего кислород газа в основную камеру;

(d) начало подачи углеродистого материала в основную камеру;

(e) наблюдение за воспламенением углеродистого материала; и

(f) после установления того, что произошло воспламенение, начало подачи металлоносного загрузочного материала и содержащего кислород газа в плавильный циклон, создание циркуляционного потока материала в циклоне, сжигание горючего газа, текущего вверх в циклон из основной камеры, и частичноее восстановление и расплавление металлоносного загрузочного материала в циклоне, посредством чего частично восстановленный расплавленный металлоносный загрузочный материал течет вверх из циклона в плавильную ванну металла и шлака в сосуд и плавится в расплавленный металл в ванне.

После установления того, что произошло воспламенение, этапы запуска процесса HIsarna могут включать начало подачи шлака или шлакообразующего материала в основную камеру для образования шлака на расплавленном металле.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Один вариант осуществления способа запуска плавильного процесса в плавильном сосуде, который содержит расплавленный шлак по меньшей мере в соединении копильника сосуда в соответствии с настоящим изобретением описывается со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

фиг. 1 представляет собой схематическое изображение устройства HIsarna для плавки металлоносного материала и производства расплавленного металла в соответствии с одним вариантом осуществления процесса HIsarna;

фиг. 2 представляет собой поперечное сечение плавильного сосуда, показанного на фиг. 1, на котором изображены уровни расплавленного металла и расплавленного шлака в сосуде при обычном осуществлении процесса HIsarna и производстве расплавленного металла;

фиг. 3 представляет собой поперечное сечение плавильного сосуда, показанного на фиг. 1, на котором схематически показано состояние плавильного сосуда, когда завершающий выпуск жидкости из плавильного сосуда не удался относительно удаления шлака и сосуд содержит застывший шлак;

фиг. 4 представляет собой поперечное сечение плавильного сосуда, показанного на фиг. 1, на котором схематически показано состояние сосуда во время этапа повторного нагревания основной камеры сосуда посредством источника тепла в основной камере для расплавления застывшего шлака в соответствии с одним вариантом осуществления способа повторного запуска процесса HIsarna в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 представляет собой поперечное сечение плавильного сосуда, показанного на фиг. 1, на котором схематически показано состояние сосуда во время последующего этапа способа повторного запуска процесса HIsarna в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА(-ОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В ходе процесса HIsarna осуществляется плавление металлоносного загрузочного материала и производство производственного выхода расплавленного металла, расплавленного шлака и отходящего газа. Следующее описание процесса HIsarna дается в контексте плавления металлоносного материала в форме железной руды. Настоящее изобретение не ограничивается этим типом металлоносного материала.

Устройство HIsarna, представленное на фиг. 1, содержит плавильный циклон 2 и плавильный сосуд 4 на основе плавильной ванны, имеющий основную камеру 19, расположенную прямо под плавильным циклоном 2, с прямым сообщением между камерами плавильного циклона 2 и плавильного сосуда 4.

Со ссылкой на фиг. 1, во время установившейся работы плавильного процесса, смесь руды на основе магнетита (или другая железная руда) с наибольшим размером 6 мм и флюсом, таким как например известняк 1, подается через сушилку для руды и с пневматическим транспортным газом 1а в плавильный циклон 2. Известняк составляет примерно 8-10 вес.% общего потока руды и известняка. Кислород 8 нагнетается в плавильный циклон 2 через фурмы, чтобы предварительно нагревать и частично плавить и частично восстанавливать руду. Кислород 8 также сжигает горючий газ, текущий вверх в плавильный циклон 2 из плавильного сосуда 4. Частично расплавленная и частично восстановленная руда течет вниз из плавильного циклона 2 в плавильную ванну 25 металла и шлака в основной камере 19 в плавильном сосуде 4. Частично расплавленная и частично восстановленная руда плавится, чтобы образовывать расплавленный чугун в плавильной ванне 25. Уголь 3 подается через отдельную сушилку в основную камеру 19 плавильного сосуда 4. Уголь 3 и транспортный газ 2а вводятся через трубки 35 в плавильную ванну 25 металла и шлака в основной камере 19. Уголь обеспечивает источник восстановителя и источник энергии. На фиг. 1-5 показано, что плавильная ванна 25 содержит два слоя, из которых слой 25а является слоем расплавленного металла, а слой 25b - слоем расплавленного шлака. Чертежи представляют слои как имеющие одинаковую глубину. Это сделано лишь в целях наглядности и не является точным представлением того, что представляет собой сильно взболтанная и хорошо перемешанная ванна в работе процесса HIsarna. Перемешивание плавильной ванны 25 происходит вследствие удаления летучих веществ из угля в ванне, что генерирует газ, такой как СО и Н₂, и приводит к восходящему перемещению газа и увлеченного материала из плавильной ванны в верхнее пространство основной камеры 19, которое находится выше плавильной ванны 25. Кислород 7 нагнетается в основную камеру 19 через трубки 37, чтобы дожигать некоторые из этих газов, как правило, СО и Н₂, сгенерированные и выпущенные из плавильной ванны 25 в верхнем пространстве основной камеры 19, и обеспечивать необходимое тепло для плавильного процесса в ванне.

Обычная работа процесса HIsarna во время плавильной операции включает (а) введение угля через трубки 35 и введение холодного кислорода через трубки 37 в основную камеру 19 плавильного сосуда 4 и (b) введение 7 руды и введение 8 дополнительного кислорода в плавильный циклон 2.

Рабочие условия, включая, но без ограничения, скорости подачи угля и кислорода в основную камеру 19 плавильного сосуда 4 и скорости подачи руды и кислорода в плавильный циклон 2, и потери тепла из основной камеры 19 выбираются так, что отходящий газ, покидающий плавильный циклон 2 через выходной канал 9 для отходящего газа, имеет степень дожигания по меньшей мере 90%.

Отходящий газ из плавильного циклона 2 проходит через канал 9 для отходящего газа в сжигательную печь 10 для отходящего газа, где вводится дополнительный кислород 11, чтобы сжигать остаточные CO/H₂ и обеспечивать степень свободного кислорода (как правило, 1-2%) в полностью сожженном отработавшем газе.

Полностью сожженный отходящий газ затем проходит через участок 12 восстановления отходящего тепла, где газ охлаждается и генерируется пар. Отработавший газ затем проходит через влажный очиститель 13, где проводятся охлаждение и пылеудаление. Получающийся в результате шлам 14 доступен для переработки в плавильной печи через поток 1 подачи руды.

Холодный отработавший газ, покидающий очиститель 13, подается в устройство 15 удаления серы из отработавшего газа.

Чистый отработавший газ затем отводится через вытяжную трубу 16. Этот газ состоит в основном из СО₂, и, если необходимо, его можно сжимать и изолировать в земле (с надлежащим удалением остаточных неконденсируемых компонентов газа).

Конкретно обращаясь к фиг. 2, плавильный сосуд 4 содержит топку 33 с огнеупорной обкладкой и боковые стенки 41, определенные преимущественно панелями водяного охлаждения, которые определяют основную камеру 19. Плавильный сосуд 4 также содержит копильник 21, который соединяется с основной камерой 19 через соединение 23 копильника.

В ходе плавильной работы процесса HIsarna расплавленный металл, произведенный в основной камере 19, выгружается из основной камеры 19 через соединение 23 копильника и копильник 21.

Кроме того, копильник 21 и соединение 23 копильника обеспечивают проход для подачи загрузки расплавленного металла в основную камеру 19 во время горячего запуска процесса HIsarna.

Процесс и устройство, показанное на фиг. 2, иллюстрируют нормальную работу плавильного процесса HIsarna в плавильном сосуде 4 с той оговоркой, что при нормальной работе плавильная ванна 25 сильно взболтана, как было описано выше. В режиме установившейся нормальной работы копильник 21 и соединение 23 копильника содержат расплавленный металл. Стандартная манометрическая переливная система действует посредством "избыточного" металла (с производства), перетекающего через кромку 5 копильника, для поддержания по существу неизменного уровня расплавленного металла в основной камере 19.

Со ссылкой на фиг. 2, обычный завершающий выпуск жидкости из плавильного сосуда 4, например, в конце плавильного процесса включает сначала отведение расплавленного шлака 25b из основной камеры 19 через выпускное отверстие 41 для отведения шлака (выпускное отверстие 41 по фиг. 2 направлено от страницы в сторону читателя). Расплавленный металл 25а затем отводится из основной камеры 19, соединения 23 копильника и копильника 21 через выпускное отверстие 36 для завершающего отведения в основной камере 19 (также направленное от страницы), оставляя основную камеру 19 по существу свободной и от металла, и от шлака и, в частности, оставляя копильник 21 пустым, соединение 23 копильника - чистым. Выпускное отверстие 39 копильника для завершающего отведения обычно не используется в таких условиях.

На фиг. 3 изображено состояние плавильного сосуда 4, когда завершающий выпуск не удался относительно удаления шлака. В этом случае застывший шлак 27 частично или полностью занимает нижнюю часть основной камеры 19 и заполняет соединение 23 копильника и нижнюю часть копильника 21.

Для повторного запуска процесса HIsarna, когда плавильный сосуд 4 содержит застывший шлак 27, как показано на фиг. 3, необходимо удалить застывший шлак из основной камеры 19, соединения 23 копильника и копильника 21. Это выполняется в соответствии с настоящим изобретением путем использования источников тепла для расплавления застывшего шлака, отведения его из плавильного сосуда 4 через копильник 21 и создания чистого пути потока через соединение 23 копильника и копильник 21 для обеспечения возможности подачи загрузки расплавленного металла в основную камеру через копильник 21 и соединение 23 копильника как одного из последовательных этапов для горячего запуска процесса.

Один вариант осуществления способа повторного запуска процесса HIsarna в данном случае, который частично изображен на фиг. 4 и 5, включает следующие этапы:

(a) нагревание и расплавление застывшего шлака 27 в основной камере 19;

(b) в то же время или после начала исполнения этапа (а) нагревание и расплавление застывшего шлака 27 в копильнике 21;

(c) отведение расплавленного шлака из копильника через выпускное отверстие 39 копильника для завершающего отведения (также направленное от страницы),

(d) нагревание и расплавление застывшего шлака 27 в соединении 23 копильника;

(e) отведение расплавленного шлака из соединения 23 копильника и основной камеры 19 через выпускное отверстие 39 копильника для завершающего отведения и создание чистого пути потока через соединение 23 копильника; и

(f) горячий запуск процесса HIsarna посредством осуществления последовательных этапов, включающих подачу загрузки расплавленного металла в основную камеру 19 через копильник 21 и соединение 23 копильника и другие этапы для подачи загрузочных материалов и повторного начала исполнения плавления металлоносного материала и производства расплавленного металла.

На фиг. 4 показан плавильный сосуд 4 во время вышеизложенного этапа (а) нагревания и расплавления застывшего шлака в основной камере 19 посредством источника 33 тепла для последовательного производства слоя расплавленного шлака 29.

На фиг. 4 также показан плавильный сосуд 4 во время вышеизложенного этапа (b) нагревания и расплавления застывшего шлака в копильнике21 посредством источника 43 тепла для последовательного производства слоя 45 расплавленного шлака в копильнике 21.

На этапе (с), изложенном выше, расплавленный шлак 45 может быть отведен из копильника 21 посредством выпуска через выпускное отверстие 39 копильника для завершающего отведения. На фиг. 5 показан копильник 21 после выпуска расплавленного шлака из копильника 21. В этом состоянии, когда копильник пуст, возможен доступ к застывшему шлаку в соединении 23 копильника.

На фиг. 5 изображен вышеизложенный этап (d) применения источника 37 тепла к застывшему шлаку в соединении 23 копильника для расплавления застывшего шлака и создания чистого соединения 23 копильника. Источник 37 тепла может быть топливной горелкой, работающей на кислородно-воздушной смеси, и/или кислородными трубками. При необходимости может быть предоставлен доступ в зоне прямой видимости через правую стенку копильника 21 (не показана).

После создания чистого соединения 23 копильника между копильником 21 и расплавленным шлаком 29 в основной камере 19, может быть осуществлен вышеизложенный этап (е). Данный этап включает массовое удаление расплавленного шлака из основной камеры 19. Это приводит к установлению подходящих условий для вышеизложенного этапа (f), то есть повторного запуска процесса HIsarna посредством осуществления последовательных этапов, включающих подачу загрузки горячего металла в основную камеру 19 через копильник 21 и соединение 23 копильника, а после этого подачу загрузочных материалов, таких как образующие шлак агенты, уголь и кислород, в основную камеру, образование расплавленного шлака и отходящих газов, взбалтывание плавильной ванны, нагревание посредством дожигания отходящих газов и после этого подачу загрузочных материалов, таких как металлоносный материал и кислород, в плавильный циклон и частичное расплавление и восстановление металлоносного материала.

Многие модификации могут быть внесены в вариант осуществления процесса настоящего изобретения, описанный выше, без отступления от идеи и объема изобретения.

Вышеописанный вариант осуществления фокусируется на процессе HIsarna. Настоящее изобретение не ограничивается процессом HIsarna и охватывает любой основанный на плавильной ванне процесс непосредственно в плавильном сосуде, который содержит копильник для удаления расплавленного металла. В качестве примера, настоящее изобретение охватывает процесс HIsmelt. Как указано выше, процесс HIsmelt описан в значительном количестве патентов и патентных заявок на имя заявителя. В качестве примера, процесс HIsmelt описан в международной заявке PCT/AU96/00197 на имя заявителя. Раскрытие патентного описания, находящегося в этой международной заявке, включается в данный документ посредством перекрестной ссылки.

Изобретение относится к способу запуска или перезапуска плавильного процесса в плавильном сосуде. Плавильный сосуд содержит основную камеру для плавления металлосодержащего материала и производства расплавленного металла и копильник, соединенный с основной плавильной камерой через соединительный элемент копильника. При этом в плавильном сосуде содержится застывший шлак, перекрывающий, по меньшей мере, соединительный элемент копильника. Способ включает нагревание застывшего шлака, образование расплавленного шлака, отведение расплавленного шлака из соединительного элемента копильника через копильник и создание свободного прохождения потока через соединительный элемент копильника. После этого осуществляют горячий запуск плавильного процесса посредством последовательных этапов, включающих подачу загрузочного расплавленного металла в основную камеру через соединительный элемент копильника, подачу загрузочных материалов в процесс, плавление металлосодержащего материала и производство расплавленного металла. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ запуска или перезапуска плавильного процесса в плавильном сосуде, содержащем основную камеру для плавления металлосодержащего материала и производства расплавленного металла и копильник, соединенный с основной плавильной камерой через соединительный элемент копильника, и при этом плавильный сосуд содержит застывший шлак, перекрывающий, по меньшей мере, соединительный элемент копильника, при этом способ включает нагревание застывшего шлака, и образование расплавленного шлака, и отведение расплавленного шлака из соединительного элемента копильника через копильник, и создание свободного прохождения потока через соединительный элемент копильника, и после этого горячий запуск плавильного процесса посредством последовательных этапов, включающих подачу загрузочного расплавленного металла в основную камеру через соединительный элемент копильника, и подачу загрузочных материалов в процесс, и плавление металлосодержащего материала и производство расплавленного металла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он включает удаление расплавленного шлака через выпускное отверстие копильника для завершающего отведения в самой нижней области копильника.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он включает нагревание и расплавление застывшего шлака в соединительном элементе копильника посредством газовых горелок, работающих на обогащенном кислородом газе, и/или кислородных трубок.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют нагревание и расплавление находящегося в основной камере и соединительном элементе копильника застывшего шлака.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что он включает нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере посредством тепла из горелочной системы для основной камеры.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют нагревание и расплавление находящегося в копильнике и соединительном элементе копильника застывшего шлака.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют нагревание и расплавление находящегося в основной камере, копильнике и соединительном элементе копильника застывшего шлака.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что включает:

(a) нагревание и расплавление застывшего шлака в основной камере;

(b) нагревание и расплавление застывшего шлака в копильнике;

(c) отведение расплавленного шлака из копильника;

(d) нагревание и расплавление застывшего шлака в соединительном элементе копильника;

(e) отведение расплавленного шлака из соединительного элемента копильника и основной камеры через копильник и создание свободного прохождения потока через соединительный элемент копильника; и

(f) горячий запуск плавильного процесса посредством осуществления последовательных этапов, включающих подачу загрузки расплавленного материала в основную камеру через соединительный элемент копильника, и подачу загрузочных материалов в процесс, и плавление металлосодержащего материала и производство расплавленного металла.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлосодержащий загрузочный материал содержит железосодержащий материал.