емкость для прямой плавки (варианты)

Формула изобретения

1. Емкость для прямой плавки, приспособленная для заполнения жидкой ванной металла и шлака и содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод и канал для отвода отходящего газа, образуемого во время процесса прямой плавки, направленный от верхней части емкости, отличающаяся тем, что канал для отвода отходящего газа содержит первую секцию, направленную вверх от входного конца первой секции под углом наклона к горизонтали меньше 30°, и вторую секцию, проходящую вверх от верхнего конца первой секции под углом наклона к горизонтали 80-90°.

2. Емкость по п.2, отличающаяся тем, что угол наклона первой секции составляет меньше 20° к горизонтали.

3. Емкость по п.3, отличающаяся тем, что угол наклона первой секции составляет меньше 10° к горизонтали.

4. Емкость по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной линии, проведенной через входной конец первой секции.

5. Емкость по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она снабжена глухим патрубком, который соединяет первую и вторую секции.

6. Емкость по п.5, отличающаяся тем, что глухой патрубок снабжен откидным люком на глухом конце.

7. Емкость по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она имеет камеру для отходящего газа, проходящую вверх от свода, и первая секция канала для отходящего газа проходит от камеры для отходящего газа.

8. Емкость по п.7, отличающаяся тем, что соотношение минимальных размеров по ширине боковых стенок емкости и камеры для отходящего газа составляет, по меньшей мере, 1,5:1.

9. Емкость по п.7 или 8, отличающаяся тем, что первая секция канала для отходящего газа проходит от боковой стенки камеры для отходящего газа.

10. Емкость по п.9, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной осевой линии камеры для отходящего газа.

11. Емкость по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что верхний конец камеры для отходящего газа образует глухой патрубок.

12. Емкость по любому из пп.7-11, отличающаяся тем, что камера для отходящего газа имеет центральное расположение.

13. Емкость по любому из пп.7-12, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, одну трубку для введения кислородсодержащего газа в емкость, которая проходит вниз через камеру для отходящего газа в емкость.

14. Емкость по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что свод поднимается вверх от боковых стенок под углом наклона в диапазоне от 30 до 50° к горизонтальной оси, т.е. внутренний угол, измеренный между боковыми стенками и сводом, составляет от 120 до 140°.

15. Емкость по п.14, отличающаяся тем, что угол наклона свода составляет 40° к горизонтальной оси.

16. Емкость по п.14 или 15, отличающаяся тем, что боковые стенки выполнены цилиндрическими, а свод представляет собой усеченный конус и проходит от верхнего конца боковых стенок и оканчивается камерой для отходящего газа.

17. Емкость по любому из пп.1-16, отличающаяся тем, что минимальный размер по ширине боковых стенок сосуда составляет 8 м.

18. Емкость для прямой плавки, заполняемая жидкой ванной металла и шлака, содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод и канал для отвода отходящего газа, образуемого в процессе прямой плавки, направленный от верхней части емкости, отличающаяся тем, что канал для отвода отходящего газа содержит первую секцию, направленную вверх от входного конца первой секции под углом наклона к горизонтали меньше 30°, и вторую секцию, проходящую вверх от верхнего конца первой секции под углом наклона к горизонтали 80-90°, при этом секции канала для отходящего газа выполнены так, что, по меньшей мере, значительная часть расплавленного материала, поступающего в первую секцию с отходящим газом, является расплавленной по всей длине первой секции и затвердевает по достижении конца второй секции.

19. Емкость по п.18, отличающаяся тем, что угол наклона первой секции составляет меньше 10° к горизонтали.

20. Емкость по п.18 или 19, отличающаяся тем, что падение температуры по длине первой секции составляет менее 100°С и общую температуру в первой секции поддерживают выше точки плавления материала.

21. Емкость по любому из пп.18-20, отличающаяся тем, что отходящий газ, выпускаемый из второй секции канала для отходящего газа, включает менее 15 г переносимого материала на Нм³ отходящего газа, где переносимый материал состоит из твердых частиц и расплавленного материала.

22. Емкость по любому из пп.18-21, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной линии, проведенной через входной конец первой секции.

23. Емкость по любому из пп.18-22, отличающаяся тем, что она содержит глухой патрубок, соединяющий первую и вторую секции.

24. Емкость по п.23, отличающаяся тем, что глухой патрубок снабжен откидным люком на глухом конце.

25. Емкость по любому из пп.18-24, отличающаяся тем, что она содержит камеру для отходящего газа, проходящую вверх от свода, и первая секция канала для отходящего газа отходит от камеры для отходящего газа.

26. Емкость по п.25, отличающаяся тем, что отношение минимальных размеров по ширине боковых стенок сосуда и камеры отходящего газа составляет от 1,5:1 до 2:1.

27. Емкость по п.25 или 26, отличающаяся тем, что первая секция канала для отходящего газа проходит от боковой стенки камеры для отходящего газа.

28. Емкость по п.27, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секции и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной осевой линии камеры для отходящего газа.

29. Емкость по любому из пп.25-28, отличающаяся тем, что верхний конец камеры для отходящего газа образует глухой патрубок.

30. Емкость по любому из пп.25-29, отличающаяся тем, что камера для отходящего газа имеет центральное расположение.

31. Емкость по любому из пп.25-30, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, одну трубку для введения кислородсодержащего газа в емкость, проходящую вниз через камеру для отходящего газа в емкость.

32. Емкость по любому из пп.18-30, отличающаяся тем, что свод поднимается вверх от боковых стенок под углом наклона в диапазоне от 30 до 50° к горизонтальной оси.

33. Емкость по п.32, отличающаяся тем, что угол наклона свода составляет 40° к горизонтальной оси.

34. Емкость по п.32 или 33, отличающаяся тем, что боковые стенки выполнены цилиндрическими, а свод представляет собой усеченный конус и проходит от верхнего конца боковых стенок и оканчивается камерой для отходящего газа.

35. Емкость по любому из пп.18-34, отличающаяся тем, что минимальный размер по ширине боковых стенок сосуда составляет 8 м.

36. Емкость для прямой плавки, приспособленная для заполнения жидкой ванной металла и шлака и содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод, проходящую вверх от свода камеру для отходящего газа, образуемого во время процесса прямой плавки, при этом боковые стенки камеры направлены вверх и к боковой стенке камеры примыкает канал для отвода отходящего газа, отличающаяся тем, что канал для отвода отходящего газа содержит первую и вторую секции, при этом первая секция имеет входной конец, расположенный в верхней части емкости для прямой плавки, и для обеспечения существенного изменения направления движения отходящего газа при входе в первую секцию расположена под углом наклона менее 30° к горизонтали, причем вторая секция канала для отвода отходящего газа для обеспечения существенного изменения направления движения отходящего газа при переходе во вторую секцию из первой расположена под крутым углом наклона к горизонтали.

37. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что угол наклона первой секции составляет меньше 20° к горизонтали.

38. Емкость по п.37, отличающаяся тем, что угол наклона первой секции составляет меньше 10° к горизонтали.

39. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что угол наклона второй секции к горизонтали составляет меньше 80-90°.

40. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной линии, проведенной через входной конец первой секции.

41. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что она снабжена глухим патрубком, который соединяет первую и вторую секции.

42. Емкость по п.41, отличающаяся тем, что глухой патрубок снабжен откидным люком на глухом конце.

43. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что соотношение минимальных размеров по ширине боковых стенок емкости и камеры для отходящего газа составляет, по меньшей мере, 1,5:1.

44. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что первая секция канала для отходящего газа проходит от камеры для отходящего газа.

45. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измерена между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной осевой линии камеры для отходящего газа.

46. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что верхний конец камеры для отходящего газа образует глухой патрубок.

47. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что камера для отходящего газа имеет центральное расположение.

48. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, одну трубку для введения кислородсодержащего газа в емкость, которая проходит вниз через камеру для отходящего газа в емкость.

49. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что свод поднимается вверх от боковых стенок под углом наклона в диапазоне от 30 до 50° к горизонтальной оси.

50. Емкость но п.49, отличающаяся тем, что угол наклона свода составляет 40° к горизонтальной оси.

51. Емкость по п.49, отличающаяся тем, что боковые стенки выполнены цилиндрическими, а свод представляет собой усеченный конус и проходит от верхнего конца боковых стенок и оканчивается камерой для отходящего газа.

52. Емкость по п.36, отличающаяся тем, что минимальный размер по ширине боковых стенок сосуда составляет 8 м.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к емкости для прямой плавки при производстве расплавленного металла (данный термин включает металлические сплавы) из металлосодержащего исходного материала, такого как руды и частично восстановленные руды.

Настоящее изобретение относится, в частности, к емкости, которая может быть использована для процессов прямой плавки с использованием жидкой ванны.

Здесь подразумевается, что термин "плавка" означает термическую обработку, во время которой при производстве жидкого металла происходят химические реакции восстановления оксидов металлов.

Здесь подразумевается, что термин "процесс прямой плавки" означает процесс, при котором расплавленный металл получают непосредственно из металлосодержащего исходного материала, такого как железная руда или частично восстановленная железная руда.

Настоящее изобретение касается, в частности, каналов для газа, отходящего из емкости для прямой плавки.

Известна емкость для прямой плавки, описанная в документе WO 96/31627 А1, 10.10.1996 и содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод и канал для отвода отходящего газа, образуемого во время процесса прямой плавки, направленный от верхней части емкости. Для данной емкости характерны высокие потери металла и твердых частиц, выносимых отходящим газом.

Задачей изобретения является транспортировка отходящего газа, при которой снижается до минимума потеря расплавленного материала и твердых частиц, выносимых отходящим газом.

Согласно изобретению предлагается емкость для прямой плавки, приспособленная для заполнения жидкой ванной металла и шлака и содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод и канал для отвода отходящего газа, образуемого во время процесса прямой плавки, направленный от верхней части емкости, при этом канал для отвода отходящего газа содержит первую секцию, направленную вверх от входного конца первой секции под углом наклона к горизонтали меньше 30°, и вторую секцию, проходящую вверх от верхнего конца первой секции под углом наклона к горизонтали 80-90°.

В другом варианте предлагается емкость для прямой плавки, приспособленная для заполнения жидкой ванной металла и шлака и содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод, проходящую вверх от свода камеру для отходящего газа, образуемого во время процесса прямой плавки, при этом боковые стенки камеры направлены вверх, и к боковой стенке камеры примыкает канал для отвода отходящего газа, при этом канал для отвода отходящего газа содержит первую и вторую секции, при этом первая секция имеет входной конец, расположенный в верхней части емкости для прямой плавки и для обеспечения существенного изменения направления движения отходящего газа при входе в первую секцию расположена под углом наклона менее 30° к горизонтали, причем вторая секция канала для отвода отходящего газа для обеспечения существенного изменение направления движения отходящего газа при переходе во вторую секцию из первой расположена под крутым углом наклона.

Также предлагается емкость для прямой плавки, заполняемая жидкой ванной металла и шлака, содержащая под, боковые стенки, проходящие вверх от пода, свод и канал для отвода отходящего газа, образуемого в процессе прямой плавки, направленный от верхней части емкости, отличающаяся тем, что канал для отвода отходящего газа содержит первую секцию, направленную вверх от входного конца первой секции под углом наклона к горизонтали меньше 30°, и вторую секцию, проходящую вверх от верхнего конца первой секции под углом наклона к горизонтали 80-90°, при этом секции канала для отходящего газа выполнены так, что, по меньшей мере, значительная часть расплавленного материала, поступающего в первую секцию с отходящим газом, является расплавленной по всей длине первой секции и затвердевает по достижении конца второй секции.

В процессе работы отходящий газ вынужден существенно изменить направление движения для прохождения в первую секцию. Предполагается, что вследствие этого расплавленный материал и твердые частицы, которые переносятся отходящим газом, контактируют и оседают на стенках емкости, которые расположены у входного конца или в его области, и стенках (в особенности, верхних стенках) первой секции, которые расположены у входного конца или в его области, благодаря чему они отделяются от отходящего газа. Расплавленный материал и твердые частицы, которые оседают на этих стенках, опускаются обратно в емкость.

Кроме того, в процессе работы отходящий газ, протекающий по первой секции, вынужден существенно изменить направление движения в конце первой секции для прохождения во вторую секцию. Следовательно, расплавленный материал и твердые частицы, которые переносятся отходящим газом, начинают контактировать и оседать на проходящей вверх стенке, которая расположена у конца первой секции, и отделяются от отходящего газа. Предполагается, что в этой области канала расплавленный материал либо остается расплавленным, либо затвердевает на стенке. Расплавленный материал, который остается расплавленным, течет вниз в первую секцию и затем по первой секции в емкость. Затвердевающий расплавленный материал накапливается на стенке и с осевшими твердыми частицами в конце концов отслаивается и падает вниз в первую секцию. Ввиду сравнительно высоких температур в первой секции затвердевший материал плавится и возвращается в емкость или в противном случае переносится обратно в емкость расплавленным материалом.

Расположенная под небольшим углом первая секция устраняет потенциально серьезную проблему твердых наносов, падающих обратно в емкость и повреждающих оборудование, например трубки/фурмы во время процесса прямой плавки в емкости или после отключения. Такое обратное падение также представляет потенциально серьезную проблему безопасности для персонала, проводящего техническое обслуживание в емкости во время отключения.

Предпочтительно первая секция разработана с учетом рабочих параметров в емкости таким образом, что, по меньшей мере, существенная часть расплавленного материала, который попадает в первую секцию с отходящим газом, находится в расплавленном состоянии в конце первой секции, расположенной под небольшим углом. Это отличие гарантирует то, что в первой секции накапливается минимальное количество твердых наносов.

Более предпочтительно с этой точки зрения, что первая секция разработана таким образом, что падение температуры по длине первой секции составляет менее 100°С и общая температура поддерживается выше точки плавления расплавленного материала.

Предпочтительно количество переносимого материала (расплавленного и твердых частиц) в отходящем газе, выпускаемом из второй секции, составляет менее 15 г, более предпочтительно менее 10 г на Нм³ отходящего газа.

Предпочтительно относительно небольшой угол наклона, направленный вверх первой секции, составляет менее 30°, более предпочтительно менее 20° к горизонтали.

Особенно предпочтительно, если угол наклона составляет менее 10°.

Предпочтительно крутой угол наклона второй секции составляет 80-90° к горизонтали.

Емкость может иметь глухой патрубок, соединяющий первую и вторую секции.

Предпочтительно глухой патрубок включает откидной люк на глухом конце.

Является предпочтительным, если емкость имеет камеру для отходящего газа, расположенную вверх от свода, и первая секция канала отходящего газа проходит от камеры для отходящего газа.

Является целесообразным, если первая секция канала для отходящего газа проходит от боковой стенки камеры для отходящего газа.

Отношение длины первой секции к минимальному размеру по ширине первой секции составляет, предпочтительно, по меньшей мере, 2:1, где длина первой секции измеряется между пересечением осевых линий первой и второй секций и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной линии, проведенной через входной конец первой секции. В выполнении, когда имеется камера для отходящего газа и первая секция проходит от боковой стенки камеры, точкой отсчета у входного конца первой секции является пересечение осевой линии первой секции и вертикальной осевой линии камеры для отходящего газа.

В типичном случае первая и вторая секции являются цилиндрическими и минимальный размер по ширине первой секции, на которой дается ссылка в предыдущем абзаце, является диаметром первой секции.

Предпочтительно вторая секция разработана таким образом, что падение температуры по длине второй секции является достаточным для затвердевания, по меньшей мере, существенной части любого расплавленного материала, который содержится в отходящем газе, протекающем через вторую секцию, до того, как отходящий газ достигнет конца второй секции. Это гарантирует, что имеется минимальный, если вообще имеется, вынос расплавленного материала в расположенное ниже по течению газа устройство для обработки отходящего газа, такое как нагретые циклоны или нагретые газоочистители, на которое может оказываться вредное воздействие расплавленным материалом, содержащимся в отходящем газе.

Камера для отходящего газа имеет, предпочтительно, центральное расположение.

Емкость включает, по меньшей мере, одну трубку для введения кислородсодержащего газа в емкость, которая проходит вниз через камеру отходящего газа в емкость.

Отношение минимальных размеров по ширине боковых стенок емкости и камеры для отходящего газа, предпочтительно, составляет, по меньшей мере, 1,5:1. В ситуациях, когда через камеру для отходящего газа вниз проходит трубка или трубки для подачи кислородсодержащего газа, отношение составляет, предпочтительно, от 1,5:1 до 2:1. В ситуациях, когда трубка или трубки для введения газа не проходят через камеру для отходящего газа, отношение минимальных размеров по ширине может составлять до 4:1.

Предпочтительно свод поднимается вверх от боковых стенок под углом наклона в диапазоне от 30 до 50° к горизонтальной оси (т.е. внутренний угол, измеренный между боковыми стенками и сводом, составляет от 120 до 140°).

Угол наклона составляет, предпочтительно, 40° к горизонтальной оси.

Боковые стенки выполнены, предпочтительно, цилиндрическими, а свод представляет собой усеченный конус и отходит от верхнего конца боковых стенок, оканчиваясь камерой для отходящего газа.

Минимальный размер по ширине боковых стенок сосуда составляет, предпочтительно, 8 метров.

Согласно изобретению также предлагается способ прямой плавки, осуществляемый в вышеописанной емкости.

Ниже изобретение описывается более подробно на примере выполнения со ссылкой на чертежи.

При этом на фиг.1 схематично показана металлургическая емкость в разрезе, представляющая собой предпочтительный вариант осуществления изобретения; и

на фиг.2 показана верхняя часть другой металлургической емкости в вертикальном разрезе, представляющая другой предпочтительный вариант осуществления изобретения.

Следующее описание приведено в контексте прямой плавки железной руды для производства расплавленного железа в соответствии с одной из форм процесса HIsmelt (зарегистрированный товарный знак). Подразумевается, что данное изобретение не ограничивается прямой плавкой железной руды и применимо к любым подходящим металлическим рудам и концентратам и другому металлосодержащему исходному материалу - включая частично восстановленные металлические руды. Также подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается процессом HIsmelt.

Емкость, показанная на фиг.1, имеет под, который включает основание 3 и боковые стенки 55, выполненные из огнеупорного кирпича; боковые стенки 5, которые образуют, преимущественно, цилиндрическую трубу, проходящую вверх от боковых стенок 55 пода, и которые включают верхнюю трубчатую секцию 51 и нижнюю трубчатую секцию 53; свод 7; канал для отходящего газа 9, проходящий от верхней части емкости, накопитель 57 для непрерывного выпуска расплавленного металла и летку 61 для выпуска расплавленного шлака.

Канал 9 для отходящего газа включает поднимающуюся под небольшим углом вверх первую секцию 31, проходящую от входного конца 63 под углом , составляющим 7° к горизонтали, и круто поднимающуюся вторую секцию 33, проходящую вертикально от другого конца первой секции 31. Обе секции 31, 33 являются цилиндрическими.

Первая секция 31 разработана, с учетом рабочих параметров в емкости и других сопутствующих факторов, таким образом, что расплавленный материал, который попадает в первую секцию, остается расплавленным на всей длине первой секции. Другими словами, первая секция разработана таким образом, что температура в первой секции, особенно в области стенки, выше той, при которой расплавленный материал затвердевает.

Вторая секция 33 выполнена таким образом, что падение температуры по длине второй секции является достаточным для затвердевания, по меньшей мере, существенной части любого расплавленного материала, который содержится в отходящем газе, протекающем через вторую секцию 33, к тому времени, когда расплавленный материал достигает конца второй секции 33.

В процессе работы емкость содержит жидкую ванну железа и шлака, которая включает слой 15 расплавленного металла и слой 16 расплавленного шлака на слое 15 металла. Стрелка 17 показывает положение спокойной поверхности слоя 15 металла, а стрелка 19 показывает положение спокойной поверхности слоя 16 шлака. Подразумевается, что термин "спокойная поверхность" означает поверхность в условиях, когда газ и твердые частицы в сосуд не вводятся.

Емкость имеет две трубки/фурмы 11 для введения твердых частиц, проходящих вниз и внутрь под углом 30-60° к вертикали через боковые стенки 5 и в слой 16 шлака. Положение трубок/фурм 11 выбирается таким образом, чтобы нижние концы были выше спокойной поверхности 17 слоя 15 металла.

В процессе работы железная руда (обычно мелкие фракции), твердый углеродсодержащий материал (обычно уголь) и флюсы (обычно известняк и магнезия), переносимые газом-носителем (обычно N₂ ), вводятся в слой 15 металла через трубки/фурмы 11. Под воздействием перемещения твердого материала газа-носителя они проникают в слой 15 металла. Уголь выделяет летучие компоненты и в результате этого в слое металла 15 образуется газ. Углерод частично растворяется в металле, а частично остается в качестве твердого углерода. Железная руда плавится и при реакции плавления получается газ - моноксид углерода. Газы, поступающие в слой 15 металла и образованные при выделении летучих компонентов и плавлении, приводят к интенсивному подъему за счет выталкивающей силы расплавленного металла, твердого углерода и шлака (внесенного в слой 15 металла вследствие введения твердых частиц/газа) из слоя 15 металла, что создает движение вверх брызг, капель и струй расплавленного металла и шлака, и эти брызги, капли и струи переносят шлак, так как они движутся через слой 16 шлака.

Подъем за счет выталкивающей силы расплавленного металла, твердого углерода и шлака вызывает существенное перемешивание в слое 15 металла и слое 16 шлака, в результате чего слой 16 шлака увеличивается в объеме и имеет поверхность, показанную стрелкой 30. Уровень перемешивания является таким, что в зоне металла и шлака существует, приблизительно, одинаковая температура, обычно 1450-1550° с различием в температуре порядка 30°С.

Кроме того, движение вверх брызг, капель и струй расплавленного металла и шлака, вызванное подъемом за счет выталкивающей силы расплавленного металла, твердого углерода и шлака, распространяется в пространство 71 ("верхнее пространство") выше находящегося в емкости расплавленного материала и образует переходную зону 23.

Если говорить в общем, слой 16 шлака представляет собой сплошной объем жидкости с пузырьками газа внутри, а переходная зона 23 представляет собой сплошной объем газа с брызгами, каплями и струями расплавленного металла и шлака.

Емкость снабжена трубкой 13 для введения кислородсодержащего газа (в типичном случае предварительно нагретого, обогащенного кислородом воздуха), которая имеет центральное расположение и направлена вертикально вниз в емкость. Положение трубки 13 и скорость протекания газа через трубку 13 выбираются таким образом, чтобы кислородсодержащий газ проникал в центральную область переходной зоны 23 и поддерживал пространство 25 вокруг конца трубки 13, преимущественно, свободным от металла/шлака.

Введение кислородсодержащего газа через трубку 13 обеспечивает последующее сгорание газов реакции СО и Н₂ в переходной зоне 23 и в свободном пространстве 25 вокруг конца трубки 13 и создает высокие температуры порядка 2000°С или выше в газовом пространстве. Тепло передается восходящим и нисходящим брызгам, каплям и струям расплавленного материала в области введения газа и затем частично передается слою 15 металла, когда металл/шлак возвращается в слой 15 металла.

В вышеописанном процессе образуются значительные объемы отходящего газа, имеющие температуру в диапазоне от 1550 до 1650°С и включающие переносимый расплавленный материал и твердые частицы. Твердые частицы в переносимом материале в основном находятся в форме пыли.

Отходящий газ протекает из верхнего пространства 71 в имеющую небольшой наклон первую секцию 31 канала 9 для отходящего газа через входной конец 63, по длине первой секции 31, сгибая герметичный радиальный угол в конце этой секции и затем вверх через вторую секцию 33. На входном конце 63 первой секции 31 и у герметичного радиального угла, который соединяет первую и вторую секции, происходят резкие изменения направления движения отходящего газа. Как рассмотрено выше, эти резкие изменения направления заставляют расплавленный материал и твердые частицы, переносимые отходящим газом, контактировать и оседать на верхней стенке канала в обведенной кружком области А и на торцевой стенке канала в обведенной кружком области В. В случае области А предполагается, что осевший расплавленный материал остается расплавленным и течет вниз в емкость и что осевшие твердые частицы переносятся расплавленным материалом обратно в емкость. В случае области В предполагается, что часть расплавленного материала остается расплавленной, а остаток расплавленного материала затвердевает. Расплавленный материал, который остался расплавленным, течет вниз по торцевой стенке в первую секцию 31 и затем по первой секции 31 и в емкость. Расплавленный материал, который затвердевает, постепенно накапливается на стенке и в конце концов отслаивается и падает вниз в первую секцию 31. Выполнение первой секции 31 таким образом, что температура по длине первой секции выше той, при которой расплавленный материал затвердевает, гарантирует, что, по меньшей мере, значительная часть затвердевшего материала плавится и течет вниз по небольшому наклону и в емкость. Твердые частицы, которые остаются твердыми, переносятся расплавленным материалом обратно в емкость.

Вышеописанный канал 9 для отходящего газа делает возможным удаление существенных количеств переносимого расплавленного материала и твердых частиц из отходящего газа, в результате чего суммарное количество переносимого материала (т.е. расплавленного материала и твердых частиц), выпускаемого из секции 33, поддерживается ниже 15 г на Нм³ отходящего газа. Более того, слегка наклоненная первая секция 31 устраняет потенциально серьезную проблему твердых наносов, падающих обратно в сосуд и повреждающих оборудование, например трубки/фурмы, во время осуществления в емкости процесса прямой плавки или после отключения. Более того, имеющая небольшой наклон первая секция 31 позволяет сохранять чистым верх емкости, в результате чего возможен доступ крана для удаления и повторной установки трубки 13 для введения кислородсодержащего газа или же возможен доступ крана к полости емкости через ее верх, что может потребоваться во время операций ремонта футеровки.

Основные элементы емкости, показанной на фиг.2, т.е. под, боковые стенки, свод и канал для отходящего газа, трубки для введения твердых частиц и трубка для введения кислородсодержащего газа, те же, что и у емкости, показанной на фиг.1. Кроме того, основной процесс плавки с использованием жидкой ванны, производимый в емкости, показанной на фиг.2, является тем же, что описан на примере фиг.1. Соответственно, фиг.2 и последующее описание данной фигуры фокусируется на различиях между двумя вариантами данного изобретения.

Если обратиться к фиг.2, емкость включает цилиндрическую камеру для отходящего газа 79, проходящую вверх от свода 7, а канал 9 для отходящего газа проходит от боковой стенки 93 камеры 79 для отходящего газа. Верхняя стенка 91 камеры 79 для отходящего газа выполнена в виде откидного люка, обеспечивающего доступ в емкость.

Камера 79 для отходящего газа имеет центральное расположение и, соответственно, свод 7 имеет форму усеченного конуса и образует внутренний угол 130° с верхней трубчатой секцией 51 боковых стенок 5 емкости. Отношение диаметров верхней трубчатой секции 51 и камеры 79 для отходящего газа составляет 1,8:1.

Не показанная на чертеже трубка 13 для введения кислородсодержащего газа расположена таким образом, что она проходит вниз через верхнюю стенку 91 камеры для отходящего газа 79.

Первая секция 31 канала 9 для отходящего газа проходит под углом , составляющим 7° к горизонтали, а вторая секция 33 направлена вертикально от первой секции 31.

Размеры первой секции 31 канала 9 для отходящего газа выбираются таким образом, что отношение длины L первой секции 31 (измеренное между пересечением осевых линий первой и второй секций 31, 33 и пересечением осевой линии первой секции и вертикальной осевой линии камеры 79 для отходящего газа) и диаметра D первой секции 31 составляет 3,7:1.

В процессе работы происходят значительные изменения направления перемещения отходящего газа для его поступления в первую секцию 31 из камеры 79 для отходящего газа и поступления во вторую секцию 33 из первой секции. Как описано выше на примере варианта по фиг.1, эти значительные изменения по направлению вызывают осаждение переносимого расплавленного материала и твердых частиц на подверженных воздействию поверхностях обведенных кружками областей А и В и облегчают удаление переносимого материала (расплавленного и твердых частиц) из отходящего газа.

Вторая секция 33 канала 9 для отходящего газа расположена в верхней стенке первой секции 31 канала 9 для отходящего газа таким образом, что торцевая стенка 87 первой секции 31 образует глухой патрубок, и в процессе работы происходит накопление переносимого материала (расплавленного и твердых частиц), как показано заштрихованной частью на фигуре, которое защищает торцевую стенку.

Кроме того, торцевая стенка 87 первой секции 31 канала 9 для отходящего газа выполнена в виде откидного люка, обеспечивающего доступ к каналу.

Описанные выше предпочтительные варианты выполнения изобретения могут изменяться, не выходя за рамки изобретения.