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CN1240851C - 直接熔炼方法 - Google Patents

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CN1240851C CNB008113610A CN00811361A CN1240851C CN 1240851 C CN1240851 C CN 1240851C CN B008113610 A CNB008113610 A CN B008113610A CN 00811361 A CN00811361 A CN 00811361A CN 1240851 C CN1240851 C CN 1240851C
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Abstract

本发明公开了一种用于直接熔炼含金属原材料的方法。在预还原容器中，固态的铁氧化物被部分还原。在直接熔炼容器中，部分还原的铁氧化物被熔炼成熔融的铁，该直接熔炼容器包含铁和炉渣的熔融熔池，并被供给有固态含碳材料作为还原剂和能量来源，且供给有含氧气体以用于后燃在该容器中产生的一氧化碳和氢气。直接熔炼步骤产生包含硫的废气，而该废气从直接熔炼容器中释放。仅一部分从直接熔炼容器中释放的废气被用于预还原步骤，在预还原容器中预还原铁氧化物。仅一部分废气被用于预还原步骤，以便控制与部分还原的铁氧化物一同返回到直接熔炼容器中的硫的量。

Description

直接熔炼方法
                          技术领域
本发明涉及一种方法，其用于由诸如矿石、部分还原的矿石、以及含金属废物流的含金属原材料以一种用于从含金属原材料中生产熔融铁的基于熔融熔池的直接熔炼过程生产熔融铁。
术语“直接熔炼方法”应理解为意味着从含金属原材料中生产熔融材料，在本例中为熔融铁。
                          背景技术
一种公知的生产熔融含铁金属的基于熔融熔池的直接熔炼方法为DIOS方法。DIOS方法包括预还原阶段和熔炼还原阶段。在DIOS方法中，矿石(-8mm)被预热(750℃)并在沸腾流化床中利用来自熔炼还原容器的废气预还原(10到30％)，其中该熔炼还原容器包含金属和炉渣的熔融熔池，且炉渣在金属上面形成一厚层。矿石的精细(-0.3mm)和粗(-8mm)成份在该方法的预还原阶段分离，而-0.3mm的矿石被收集在旋流器中，并与氮气一起喷射到熔炼还原熔炉中，同时粗矿石由重力而送入。预干燥的煤碳直接从容器的顶部送入熔炼还原熔炉中。煤碳在炉渣层分解成炭和挥发物质，而矿石融化成熔融的炉渣并形成FeO。FeO在炉渣/金属与炉渣/炭交界处还原而产生铁。在金属/炉渣与炉渣/炭交界处产生的一氧化碳生成一种泡沫状炉渣。氧气通过特殊设计的喷枪吹入，该喷枪将氧气引入泡沫状炉渣内部，并改善次级燃烧。氧气射流燃烧与熔融还原反应一同产生的一氧化碳，从而产生热量，该热量首先传导到熔融的炉渣，并然后通过底部吹入气体的强烈的搅动效应而传导到炉渣/金属交界处。从底部或熔炼还原容器侧面引入热的金属熔池中的搅动气体改善了热传导效率并增大了用于还原的炉渣/金属的交界面，并因而提高了容器的生产率和热效率。然而，由于强烈的搅动会因为增大了氧气射流和炉渣中金属液滴之间的反应而降低了次级燃烧，并随之降低了生产率并增加了耐火材料的磨损，因此喷射速度必须加以限制。炉渣和金属周期性排出。
另一种用于生产熔融含铁金属的直接熔炼方法为Romelt方法。Romelt方法基于将大量、强烈搅动的炉渣熔池用作介质，该介质用于在熔炼还原容器中将含金属原材料熔炼成金属，并用于后燃气态反应产物，并按连续熔炼含金属原材料需要而传导热量。含金属原材料、煤碳、和熔剂(flux)经由容器顶部的开口靠重力送入炉渣熔池中。Romelt方法包括首先将一股富氧气体通过下排风口喷入炉渣中，以产生所需要的炉渣搅动，并将富氧空气或氧气的射流经由上排风口喷入炉渣中，以促进后燃。在炉渣中产生的熔融金属向下移动并形成金属层，然后经由前炉床排出。在Romelt方法中，金属层不是重要的反应介质。
另一种公知的用于生产熔融含铁金属的直接熔炼方法为AISI方法。AISI方法包括预还原阶段和熔炼还原阶段。在AISI方法中，预热并部分预还原的铁矿石颗粒、煤碳或焦炭粉以及熔剂从顶部送入增压熔炼反应器中，在该反应器中包含金属和炉渣的熔融熔池。煤碳在炉渣层中脱去挥发成份，而铁矿石颗粒在炉渣中融化，并然后被炉渣中的碳(炭)还原。这种工艺条件导致炉渣起泡沫。在该过程中产生的一氧化碳和氢气在炉渣层内或恰好在炉渣层上方后燃，而提供吸热的还原反应所需的能量。氧气通过居中的水冷喷枪从顶部鼓入，而氮气通过在反应器底部的风口注入，以确保充分地搅拌，而利于后燃能量向熔池的热传导。产生的废气在送到用于预热以及颗粒向FeO或维氏体还原的竖炉中之前在热的旋流器中脱尘。
与上述方法不同，另一种公知的直接熔炼方法依靠熔融的金属层作为反应介质，并一般称为Hismelt方法，该方法包括以下步骤：
(a)在直接熔炼容器中形成具有金属层和金属层之上的炉渣层的熔融熔池；
(b)将含金属原材料和煤碳经由多个喷枪/风口注入金属层；
(c)将含金属材料熔炼成金属层内的金属；
(d)使熔融材料喷射而成为熔融熔池静止表面之上的溅沫、液滴及流束，以形成过渡区；以及
(e)将含氧气体经由一个或多个喷枪/风口喷入容器中，以后燃从熔融熔池中释放的反应气体，从而熔融材料的溅沫、液滴和流束在过渡区中上升，随后下降，以利于向熔融熔池热传导，并因而过渡区使热量通过与过渡区接触的侧壁从容器中的损失降为最低。
Hismelt方法的一优选形式中，将承载气体、含金属原材料、煤碳、和熔剂经由喷枪喷入熔池中而形成过渡区，从而，承载气体和固态材料穿透金属层并导致熔融材料从熔池中喷射，其中喷枪通过容器的侧壁向下并向内延伸。
Hismelt方法的这种形式是在该方法先前形式上的改进，在先前形式中，过渡区通过承载气体和煤碳通过喷枪从底部喷射到熔池中而形成，这导致熔融材料的液滴、溅沫和流束从熔池中喷射。
Romelt、DIOS、AISI和Hismelt直接熔炼方法可以将煤碳用作能量来源和还原剂。这是直接熔炼方法优于需要炭为能量源和还原剂的高炉技术的优点。
Romelt、DIOS、AISI和Hismelt直接熔炼方法可以用较广范围的含金属原材料工作。
铁矿石是用于通过Romelt、DIOS、AISI和Hismelt方法生产熔融铁的含金属原材料的主要来源。
对于直接熔炼方法，一种工艺选择为直接将铁矿石供给到直接熔炼容器中。
另一工艺选择为在预还原容器(其可以是竖炉或流化床、或其他适宜的容器)中预热并部分还原固态的铁矿石，将预热/部分还原的铁矿石传送到包含铁和炉渣熔融熔池的直接熔炼容器中，并在直接熔炼容器中将预热/部分还原的铁矿石熔炼成熔融铁。这个工艺选择也可以包括利用来自直接熔炼容器的废气，以在预还原容器中预热/预还原铁矿石。该工艺选择的一项优点为其提供了使总能量消耗最小的可能性。这种工艺选择的一项缺点为在直接熔炼容器中挥发并作为废气一部分排出的不期望的杂质，一般为诸如硫和碱性盐的煤碳衍生的杂质与预热/预还原的铁矿石一起返回到直接熔炼容器中，并累积在容器中。尤其是，硫在预还原容器中与FeO反应并生成FeS，而碱性盐凝结在预还原容器中，从而FeS和凝结的碱性盐与预热/部分还原的铁矿石一起被传送到直接熔炼容器中。FeS返回到直接熔炼容器中干扰了熔炼过程的反应位置，并会明显地影响生产。对这种问题的一种解决方案为增加熔炼介质的温度。然而，这会导致耐火材料磨损增大，并且，在温度增加过大情况下，会导致磷分配列金属中，而不是炉渣中，从而，这是一个主要的缺点。
                          发明内容
本发明的目的是减轻上面段落中描述的公知的两阶段直接熔炼方法，并尤其是熔炼介质为金属的直接熔炼方法的缺点。
根据本发明，提供了一种用于直接熔炼含金属原材料的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在预还原容器中部分还原固态的铁氧化物，并生成部分还原的铁氧化物；
(b)在直接熔炼容器中将步骤(a)中所产生的部分还原的铁氧化物直接熔炼成熔融的铁，该直接熔炼容器包含铁和炉渣的熔融熔池，并被供给作为还原剂和能量来源的固态含碳材料，且被供给含氧气体，用于后燃在该容器中产生的一氧化碳和氢气；
(c)在直接熔炼步骤(b)中产生包含硫的废气，并将废气从直接熔炼容器中释放；以及
(d)仅利用一部分在预还原步骤(a)过程中从直接熔炼容器中释放的废气以在预还原容器中预还原铁氧化物，从而控制从预还原容器返回到直接熔炼容器中的硫的数量。
在预还原步骤(a)过程中仅利用一部分来自直接熔炼容器的废气，而不是利用全部废气的步骤(d)的效果为至少使不期望的杂质(一般为煤碳衍生的杂质)在直接熔炼容器中累积率最小。如上所述，公知的两阶段直接熔炼方法的缺点为在直接熔炼容器中挥发的大量的不期望的杂质，一般为诸如硫和碱性盐的煤碳衍生杂质在预还原容器中回收，并此后返回到直接熔炼容器中。
优选，步骤(d)包括控制从直接熔炼容器中释放并在预还原步骤(a)中使用的废气量，使得在直接熔炼步骤(b)中产生的熔融铁内的硫的量重量上小于熔融铁总重量的0.2％。
优选，该方法包括将从直接熔炼容器中释放的废气的剩余部分处理，以用于加热及/或用于产生能量，而不会使在该部分废气中的硫的主要部分返回到直接熔炼容器中。
优选，步骤(b)包括在容器中将一氧化碳和氢气后燃为按以下计算的至少40％的程度：
[ CO 2 ] + [ H 2 O ] [ CO 2 ] + [ H 2 O ] + [ CO ] + [ H 2 ]
其中：[CO2]：为废气中CO2的体积百分比；
[H2O]为废气中H2O的体积百分比；
[CO]为废气中CO的体积百分比；
[H2]为废气中H2的体积百分比。
优选，熔融熔池温度为1420到1580℃。
优选，直接熔炼步骤(b)包括将预热空气或富氧气体喷入直接熔炼容器中，以作为含氧气体。
更优选，本方法包括在预还原步骤(a)过程中利用来自直接熔炼容器的第一束废气以及在将空气或富氧气体供给到直接熔炼容器之前，利用第二束废气作为加热空气或富氧气体的能量源。
优选，第二束包括从直接熔炼容器释放的废气的体积的至少20％。
更优选，第二束包括从直接熔炼容器中释放的废气的体积的至少30％。
特别优选，第二束包括从直接熔炼容器中释放的废气的体积的至少40％。
优选，本方法包括在利用第二束作为加热空气或富氧气体的能量源之前，从第二束中清除所包含的硫和碱性盐。
优选，富氧气体包括体积上小于50％的氧气。
优选，预还原步骤(a)将铁矿石预热到600～1000℃范围内的温度。
优选，来自预还原步骤(a)的废气被用作加热或产生能量的气体燃料。
熔炼步骤(b)可以包括任何适宜的熔炼工艺，并利用金属或炉渣作为熔炼介质。
优选，熔炼步骤(b)包括利用金属作为熔炼介质，并更优选，利用金属作为主要熔炼介质。
优选，熔炼步骤(b)包括根据Hismelt方法直接熔炼部分还原的铁氧化物，该方法包括以下步骤：
(i)在直接熔炼容器中形成具有熔融铁层和在铁层之上的熔融炉渣层的熔融熔池；
(ii)将部分还原的铁氧化物和煤碳经由多个喷枪/风口喷入铁层中；
(iii)将部分还原的铁氧化物在铁层内熔炼成熔融铁；
(iv)使熔融材料作为溅沫、液滴、和流束喷射到熔融熔池名义静止表面之上的空间内，并形成过渡区；以及
(v)将含氧气体经由一个或多个喷枪/风口喷入直接熔炼容器中，并后燃从熔融熔池中释放的一氧化碳和氢气，从而，熔融材料的溅沫、液滴和流束在过渡区内的上升，并随后下降利于热量传导到熔融熔池中，并因而过渡区使热量从容器中经由与过渡区相接触的容器侧壁的损失最小。
在关于熔融熔池的内容中的术语“静止表面”在此应理解为指在没有气体/固体注入，并因此没有熔池搅动的工艺状态下熔融熔池的表面。
                          附图说明
本发明将通过示例并参照附图加以描述，图中：
图1是以示意图形式的根据本发明的方法的优选实施例的流程图；以及
图2是用于图1所示的方法中的直接熔炼容器的优选形式的垂直剖面。
                          具体实施方式
参照图1，铁矿石(一般为细粒形式)在预还原容器103中加热并部分还原，并然后在600～1000℃范围内的温度下传送到直接熔炼容器105，并在该容器的熔融熔池中被熔炼成熔融铁。
煤碳、熔剂、以及富氧气体被供给到直接熔炼容器105中。煤碳作为能量源和还原剂而提供；提供富氧气体以后燃该过程中产生的可燃的反应产物；而提供熔剂以形成炉渣。
对于铁矿石原材料，预还原容器103可以为任何适宜的形式和结构。例如，如果铁矿石原料为块状矿石，一般预还原容器为竖炉。此外，如果铁矿石原料是细粒状的，一般，预还原容器为基于流化床的熔炉。
铁矿石原材料在预还原容器103中被从直接熔炼容器105中释放的废气加热并部分还原。废气穿过预还原容器103，并可以被用作加热或产生能量(未示出)的低能气体燃料。
废气可以直接从直接熔炼容器105传送到预还原容器103。在这种情况下，预还原容器103中的加热和还原程度为废气的温度和成份的函数，而这又是在直接熔炼容器105中直接熔炼方法工作状况的函数。
废气也可以经由预处理预还原容器103的废气上游的气体处理装置(未示出)或其它装置而从直接熔炼容器105传送到预还原容器103中。
根据本发明，来自直接熔炼容器105的废气被拆分成两束(或多束)，且一束如上面段落所述那样被直接或间接传送到预还原容器103，而另一束被用于预热富氧气体的加热器107的燃烧侧，该富氧气体用于后燃直接熔炼容器105中反应产物。
在本发明优选实施例中，将废气流束拆分的目的是双重的。
首先，仅将废气流束中的一部分传送到预还原容器103中减少了不期望的杂质(一般为诸如硫和碱性盐的煤碳衍生杂质)在直接熔炼容器105中的累积率，所述这些杂质在直接熔炼过程中挥发，并在预还原步骤中回收，且与进料的部分还原铁矿石一起返回到直接熔炼容器105中。
第二，利用一部分废气流束来加热加热器107在减小总的能量消耗的观点上来说是有益的。所述的第二个优点尤其可应用于基于空气的直接熔炼方法中，在这些方法中，废气一般多于预还原容器103中加热/还原铁矿石的需要量，从而，将废气拆分不会对预还原容器103的工作带来不利影响。
在直接熔炼容器105中进行的直接熔炼方法可以是任何适宜的方法，并可以为基于冷的氧气的系统。
在直接熔炼容器中进行的优选的直接熔炼方法为Hismelt方法，随后，参照图2对其概括性说明，而在以本申请人名义的国际申请PCT/AU99/00538中对其进行了详细说明，且在国际申请包含的专利说明书中的公开文本合并于此，作为横向参照。
在本发明的范围中，国际申请中所述的直接熔炼方法基于以下内容：
(a)在直接熔炼容器105中形成具有熔融铁层和铁层之上的熔融炉渣层的熔融熔池；
(b)将部分还原的铁矿石与煤碳和熔剂通过多个喷枪/风口喷入铁层中；
(c)将部分还原的铁矿石熔炼成铁层中的熔融铁；
(d)使熔融材料作为溅沫、液滴、和流束喷射到熔融熔池名义静止表面之上的空间内，并形成过渡区；以及
(e)将被加热的富氧气体经由一个或多个喷枪/风口喷入直接熔炼容器105中，并将从熔融熔池中释放的反应气体(一般为一氧化碳和氢气)后燃到至少40％后燃的程度，并在过渡区内形成2000℃或更高的温度程度，从而，在过渡区内熔融材料的溅沫、液滴和流束的上升并随后下降利于将热量传导到熔融熔池，并因而，该过渡区使从容器中经由与过渡区相接触的容器侧壁的热量损失最小。
直接熔炼容器105可以为任何适宜的容器。
优选的直接熔炼容器为随后参照图2概括性描述的容器，在本申请人名义的国际申请PCT/AU/00537中对该容器进行了详细描述，且该国际申请中所包含的专利说明书的公开文本合并于此作为横向参照。
图2所示的容器105具有包括基底3和由耐火砖形成的侧壁55的炉膛；形成一从炉膛的侧壁55向上延伸的大致圆柱形筒体的侧壁5，该侧壁具有上筒体部分51和下筒体部分53；炉顶7；废气的出口9；用于连续排出熔融金属的前炉床77；连接炉膛和前炉床77的前炉床连接装置71；以及用于排出熔融炉渣的排放口61。
使用时，在稳定状态的工艺条件下，容器105包含包括熔融铁层15和铁层15之上的熔融炉渣层16的熔融熔池。附图标记17标记的箭头指示铁层15的名义静止表面的位置，而由附图标记19标记的箭头指示炉渣层16的名义静止表面的位置。术语“静止表面”应理解为指没有气体和固体注入容器时的表面。
容器105还包括两个喷枪/风口11，其以距垂直方向30～60°通过侧壁5向下并向内延伸到炉渣层16中。喷枪/风口11的位置选择成在稳定状态的工艺条件下，其下端35位于铁层15的静止表面17之上。
使用中，在稳定状态的工艺条件下，在承载气体(一般为N2)中夹带的部分还原的铁矿石、煤碳和熔剂(一般为石灰和氧化镁)经由喷枪/风口11被喷入铁层15中。固体材料/承载气体的动量导致固体材料和气体穿透铁层15。碳部分溶解到金属中，并部分作为固态碳而保留。预还原铁矿石被熔炼成铁，而熔炼反应产生一氧化碳气体。被传送到铁层15并经由熔炼而产生的气体产生从铁层15向上提升熔融铁、固态碳、以及炉渣(由于固体/气体喷射而被引入铁层15中)的非常大的浮力，这就导致熔融材料的溅沫、液滴、和流束的向上运动在它们通过炉渣层16时夹带走炉渣。
提升熔融金属、固态碳和炉渣的浮力导致铁层15和炉渣层16的相当大的搅动，这就使炉渣层16体积膨胀，并具有由箭头30所指示的表面。搅动程度如此大以致于在金属和炉渣区域内具有比较好的均匀温度，一般为1450～1550℃，且在每个区域内的温度变化为30℃左右。
另外，由提升熔融铁、固态碳和炉渣的浮力产生的熔融材料的溅沫、液滴和流束的向上运动扩展到容器内熔融材料之上的顶部空间31中，并且：
(a)形成过渡区23；以及
(b)将一些熔融材料(主要为炉渣)喷射而超过过渡区，并喷射到侧壁5的上筒体部分51的高于过渡区的部分上，且喷射到炉顶7上。
总之，炉渣层16是流体连续的体积，且其内具有气泡，而过渡区23是气体连续的体积，并具有熔融金属和炉渣的溅沫、液滴和流束。
容器105还包括用于将被加热的富氧气体喷入容器105中的喷枪13。该喷枪13居中定位，并垂直向下延伸到容器中。喷枪13的位置和气体通过喷枪13的流速被选定成在稳定状态的工艺条件下，含氧气体穿透过渡区23的中央区域，并围绕喷枪13的端部保持一个基本无金属/炉渣的空间25。
使用时，在稳定状态工艺条件下，含氧气体经由喷枪13的喷射后燃过渡区23和围绕喷枪13端部的无金属/炉渣的空间25内的反应气体CO和H2，并在气体空间内产生2000℃或更高程度的高温。热量被传导到在气体喷射区域内上升和下降的熔融材料的溅沫、液滴和流束，并然后在金属/炉渣返回到铁层15时，该热量被部分传导到铁层15。
无金属/炉渣的空间25对于获得高度后燃是重要的，这是由于其能够使过渡区23之上的空间内的气体被夹带到喷枪13的端部区域中，并从而增大可用于后燃的反应气体的暴露。
喷枪13的位置、通过喷枪13的气体流速、以及熔融材料的溅沫、液滴和流束的向上运动的组合效果为围绕喷枪13的下部区域(总地由附图标记27标识)使过渡区23成形。这个被成形的区域提供对热通过向侧壁5辐射而进行的传导的部分屏障。
此外，在稳定状态工艺条件下，材料的液滴、溅沫以及流束的上升和下降是从过渡区23向熔融熔池传导热量的有效措施，这导致侧壁5区域内过渡区23的温度在1450～1550℃的程度。
该方法处于稳定状态工艺条件下工作时，容器105参照容器105内的铁层15、炉渣层16以及过渡区23的水平面构造，该方法处于稳定状态工艺条件下工作时，参照喷射到过渡区23之上的顶部空间31中的熔融材料的溅沫、液滴和流束加以构造，因此：
(a)接触铁/炉渣层15/16的炉膛和侧壁5的下筒体部分53由耐火材料砖形成(由图中的剖面线指示)；
(b)侧壁5的至少一部分下筒体部分53由水冷隔壁8承托；以及
(c)接触过渡区23和顶部空间31的侧壁5的上筒体部分51和炉顶7由水冷的隔板57、59形成。
在侧壁5的上筒体部分51中的每个水冷隔板8、57、59(未示出)具有平行的上和下边缘，以及平行的侧边缘，并被弯曲以便形成圆柱形筒体的一部分。每个隔板包括内部水冷却管路和外部水冷却管路。各管路形成为蛇形，且水平段由弯曲部分互连。每根管路还包括入水口和出水口。各管路垂直放置，以便从隔板的暴露表面(即，暴露于容器内部的表面)看时，外部管路的水平部分不会恰好在内部管路的水平部分之后。每个隔板还包括夯实的耐火材料，该材料填充了每个管路的相邻的水平部分之间以及每根管路之间的空间。每个隔板还包括形成隔板外表面的支承板。
各管路的入水口和出水口连接到水供给回路(未示出)中，该回路以较高流速使水通过管路循环。
在不背离本发明的精髓和范围前提下，可以对上述优选实施例作出多种改进。

Claims (26)

1.一种用于直接熔炼含金属原材料的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在预还原容器中部分还原固态铁氧化物，并产生部分还原的铁氧化物；
(b)在直接熔炼容器中将步骤(a)中产生的部分还原的铁氧化物直接熔炼成熔融的铁，该直接熔炼容器包含铁和炉渣的熔融熔池，并被供给有作为还原剂和能量来源的固态含碳材料，且供给有含氧气体，以用于后燃在该容器中产生的一氧化碳和氢气；
(c)在直接熔炼步骤(b)中产生包含硫的废气，并将废气从直接熔炼容器中释放；
(d)在预还原步骤(a)中利用第一束从直接熔炼容器中释放的废气，以在预还原容器中预还原铁氧化物，从而，控制从预还原容器返回到直接熔炼容器中的硫的量；以及
(e)在将含氧气体供给到直接熔炼容器之前，在预还原步骤(a)中利用第二束从直接熔炼容器中释放的废气作为加热该含氧气体的能量源。
2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(d)包括控制从直接熔炼容器中释放的并在预还原步骤(a)中利用的废气量，从而，在直接熔炼步骤(b)中产生的熔融铁内的硫的含量重量上小于熔融铁总重量的0.2％。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括处理从直接熔炼容器中释放的废气其余部分，以用于加热和/或用于产生能量，而不会使该部分废气中的硫的主要部分返回到直接熔炼容器中。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少20％。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少30％。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少40％。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括在利用第二束废气作为加热含氧气体的能量源之前，从第二束废气中去除所夹带的硫和碱性盐。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中，含氧气体为空气或包含体积上小于50％氧气的富氧气体。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括预热直接熔炼步骤(b)中所用的空气或富氧气体。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中，预还原步骤(a)将铁矿石预热到600～1000℃范围内的温度。
11.如权利要求1或2所述的方法，其中，包括释放来自预还原步骤(a)的废气，并利用该废气作为加热或产生能量的气体燃料。
12.如权利要求1或2所述的方法，其中，熔炼步骤(b)包括根据以下步骤直接熔炼部分还原的铁氧化物：
(i)在直接熔炼容器中形成具有熔融铁层和在铁层之上的熔融炉渣层的熔融熔池；
(ii)将部分还原的铁氧化物和煤碳经由多个喷枪/风口喷入铁层中；
(iii)将部分还原的铁氧化物在铁层内熔炼成熔融铁；
(iv)使熔融材料作为溅沫、液滴、和流束喷射到熔融熔池名义静止表面之上的空间内，并形成过渡区；以及
(v)将含氧气体经由一个或多个喷枪/风口喷入直接熔炼容器中，并后燃从熔融熔池中释放的一氧化碳和氢气，从而，熔融材料的溅沫、液滴和流束在过渡区内的上升，并随后下降利于热量传导到熔融熔池中，并因而过渡区使热量从容器中经由与过渡区相接触的容器侧壁的损失最小。
13.一种用于直接熔炼含金属原材料的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在预还原容器中部分还原固态铁氧化物，并产生部分还原的铁氧化物；
(b)在直接熔炼容器中将步骤(a)中产生的部分还原的铁氧化物直接熔炼成熔融的铁，该直接熔炼容器包含铁和炉渣的熔融熔池，并被供给有作为还原剂和能量来源的固态含碳材料，且供给有含氧气体，以用于将该容器中产生的一氧化碳和氢气后燃到至少40％后燃的程度；
(c)在直接熔炼步骤(b)中产生包含硫的废气，并将废气从直接熔炼容器中释放；
(d)在预还原步骤(a)中仅利用一部分从直接熔炼容器中释放的废气，以在预还原容器中预还原铁氧化物，从而控制从预还原容器返回到直接熔炼容器中的硫的量。
14.如权利要求13所述的方法，其中，步骤(d)包括控制从直接熔炼容器中释放的并在预还原步骤(a)中利用的废气量，从而，在直接熔炼步骤(b)中产生的熔融铁内的硫的含量重量上小于熔融铁总重量的0.2％。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括处理从直接熔炼容器中释放的废气其余部分，以用于加热和/或用于产生能量，而不会使该部分废气中的硫的主要部分返回到直接熔炼容器中。
16.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括在预还原步骤(a)中利用来自直接熔炼容器的第一束废气，并在将含氧气体供给到直接熔炼容器之前，利用第二束废气作为加热含氧气体的能量源。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少20％。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少30％。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述第二束废气体积上包括从直接熔炼容器中释放的废气的至少40％。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，包括在利用第二束废气作为加热含氧气体的能量源之前，从第二束废气中去除所夹带的硫和碱性盐。
21.如权利要求13或14所述的方法，其中，含氧气体为空气或包含体积上小于50％的氧气的富氧气体。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，包括预热直接熔炼步骤(b)中所用的空气或富氧气体。
23.如权利要求13或14所述的方法，其中，预还原步骤(a)将铁矿石预热到600～1000℃范围内的温度。
24.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括释放来自预还原步骤(a)的废气，并利用该废气作为加热或产生能量的气体燃料。
25.如权利要求13或14所述的方法，其中，熔炼步骤(b)包括根据以下步骤直接熔炼部分还原的铁氧化物：
(i)在直接熔炼容器中形成具有熔融铁层和在铁层之上的熔融炉渣层的熔融熔池；
(ii)将部分还原的铁氧化物和煤碳经由多个喷枪/风口喷入铁层中；
(iii)将部分还原的铁氧化物在铁层内熔炼成熔融铁；
(iv)使熔融材料作为溅沫、液滴、和流束喷射到熔融熔池名义静止表面之上的空间内，并形成过渡区；以及
(v)将含氧气体经由一个或多个喷枪/风口喷入直接熔炼容器中，并后燃从熔融熔池中释放的一氧化碳和氢气，从而，熔融材料的溅沫、液滴和流束在过渡区内的上升，并随后下降利于热量传导到熔融熔池中，并因而过渡区使热量从容器中经由与过渡区相接触的容器侧壁的损失最小。
26.如权利要求13或14所述的方法，其中，熔融熔池的温度范围为1420到1580℃。
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