专利名称：用于在高炉或冲天炉中获取金属的方法
技术领域：
本发明涉及一种向高炉或冲天炉中喷射氧的方法。
高炉或冲天炉是指这样一种设备，它包括一个具有垂直轴线的多少类似于圆柱形的炉体，从炉体的顶部或喉部向炉体中输送金属矿石和焦炭。这里所说的矿石是指任何适于经还原而生成金属和焦炭的物质。向炉体的下部供入含氧气体，如热空气，利用它与焦炭的反应提高下行炉料的温度，以便还原矿石并生成液态金属，并将该液态金属收集在炉体的下部。
含氧气体是由一系列风嘴喷入炉体的，这些风嘴通常沿一水平圆环规则地间隔设置。
含氧气体由风嘴以较高的速度喷入炉体，由此在矿石和焦炭中形成空穴，空穴的轴线在靠近风嘴的地方是与风嘴轴线平行的，然后向上翘曲。至今已公开了一些有关对空穴中焦炭块密集度较大或较小的不同看法。似乎这些焦炭块分布的数量较少，而且受到气流的连续搅动。
已经知道，除了用风嘴向铸造高炉中喷送热空气外，还喷入碳。喷碳可减少焦炭的消耗量。为了保持良好的工作状态，就需要通过风嘴送入富氧空气。
为了提高高炉的工作性能，就希望能调节所述空穴的尺寸。然而，此尺寸取决于某些参数，但这些参数又受到其它条件的约束，故实际上不能对其加以修改。例如空气的流量、温度和压力是由高炉的生产规范、焦炭的气化率以及要被还原的矿石的性质所限定的。对于给定的高炉来说，要改变风嘴的数量也是极其困难的，而且它的数量要满足含氧气体在炉体内的均布性。通过风嘴喷送碳粉和氧具有降低焦炭用量的效果，但实际上对空穴的尺寸没有影响。喷入纯氧可使碳粉有效地气化，但它的作用受到下述事实的限制，即空穴底部的气体实质上是由纯一氧化碳(CO)构成。因此，必须利用含氧气体使未气化的碳粒在空穴中循环，以使它们气化。
为此，本发明的目的是提供一种向高炉或冲天炉中喷射含氧气体的方法，它可以改进高炉或冲天炉的工作状态。
为达到此目的，本发明提供一种在高炉或冲天炉中获取金属的方法。根据这种方法，从炉喉将矿石和焦炭供入炉内，并利用通入炉体的风嘴朝着高炉的下部喷入含氧气体。此方法的特征在于，至少一部分氧是由风嘴以液氧射流的方式高速喷射的。
最好，液氧离开风嘴的速度大于100米/秒。
最好，所述液氧来自一处于环境压力下的液氧源，通过一加压泵，然后进入一个位于高炉附近的过冷却装置，最后到达一个同轴地装在风嘴中的喷头，该喷头具有设计成可将液氧的压力转换成速度的横截面。
高速喷出的液氧向着对面的空穴侧壁至少部分地穿过空穴，其作用是使氧到达空穴底部，让未燃的碳和焦炭燃烧。空穴的侧壁是沿着炉体的竖轴方向取向的，这会提高矿石和焦炭在轴向区域中的反应强度，这被此专业的人员称为“死区”。如果所供总氧量不变，则由于空穴轴向伸长而使其垂直尺寸减小，这一点是很有利的。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是传统类型的高炉的示意图，其中不喷入碳和液氧。
图2是表示喷射碳和液氧的局部放大图。
图1所示的是一种已知形式的高炉，它包括位于其顶部的炉喉1，该处装有料斗2，用于供入矿石和焦炭;用于从高炉中排出炉气的导管3;炉身4;炉膛5;以及设置在炉膛上部的风嘴6，它用于吹入由环形导管7送来的热空气。标号8表示浇铸口，标号9是以虚线的形式表示由每个风嘴6在焦炭、熔融金属和矿石中形成的空穴。在这些空穴9之间的中央区构成所述的死区10。
图2示出了空气风嘴6的一部分，风嘴6是常规形式的，它是中空的并由循环水冷却，它穿过炉壁12。一个喷管13穿过风嘴6的侧壁，喷管13用于借助载带气体，通常是空气，使碳14雾化，并将雾化碳喷入来自风嘴的热气流15的轴向部分中。标号16表示一液氧喷枪，它的顶端为一小直径喷口，它由一液氧源17供氧，液氧源最好是那种商标为Oxytonne的类型。液氧由加压泵18加压，然后通过一过冷器19，过冷器使其温度降至比其正常状态下的沸点低大约10℃。用于输送液氧的导管20是绝热的。标号21示意地表示了液氧离开喷枪16的射流。如图所示，射流21的初始高速度能保证它附着在对面的空穴9的侧壁上。细虚曲线22表示了在没喷液氧时的空穴9的外形，而粗实曲线23表示的是在所喷液氧的影响下同一空穴9的形状。从中可见，空穴在水平方向上变长了，而同时它的高度减小了，这样使反应区更好地集中。
本领域的普通技术人员将会理解，外形曲线22和23是近似的。实际上是不可能直接观察到的，而且空穴的形状也不是基本稳定的，因为在还原过程中空穴中不仅充有气体，而且或多或少地含有焦炭块24，而且空穴还受到在其内循环的气体的作用，被卷入涡旋运动，如箭头25所示。
本领域的普通技术人员还将明白，可以通过改变液氧的喷射速度和/或改变喷枪16的位置，特别是改变喷枪16相对于风嘴16的轴线的角度，来改变空穴9的形状。因此，有可能在某种参数的可行的变化范围内，通过制订一个新参数标准，来获得对高炉工艺的更大的控制能力。
权利要求
1.一种用于从高炉或冲天炉中获取金属的方法，它包括将矿石和焦炭供入高炉或冲天炉的炉喉，利用通入高炉或冲天炉炉体的风嘴(6)将含氧气体、以及碳(14)和氧喷入高炉的下部；其特征是，用所述风嘴将至少一部分所述氧以液氧射流(21)的形式高速喷射。
2.根据权利要求1的方法，其特征是，所述液氧离开其喷头(16)的速度高于100米/秒。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征是，所述液氧来源于一处于环境压力下的液氧源(17)，通过一加压泵(18)，然后进入高炉附近的过冷装置(19)，最终到达装在所述风嘴(6)中的喷头(16)，所述喷头(16)具有设计成可将液氧的压力转换为速度的横截面。
全文摘要
一种从高炉或冲天炉中获取金属的方法，是利用高炉的风嘴喷入碳粉的同时将液氧射流(21)以高速，最好大于100米/秒，喷入高炉。液氧射流射到对面的空穴(9)的侧壁上，空穴是在风嘴的出口处的炉料中形成的。位于空穴底部的氧使剩余的碳更好地燃烧，从而可增大喷碳量。由此还可以改变空穴的形状，特别是可以加快炉膛轴向区域中的反应。
文档编号F27B9/16GK1103536SQ9419010
公开日1995年6月7日 申请日期1994年2月28日 优先权日1993年3月3日
发明者皮埃尔·卡林蒂, 马克·比费诺尔, 埃里克·斯特莱彻 申请人:乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司