PL161929B1

PL161929B1 - tlenek metalu PL PL

Info

Publication number: PL161929B1
Application number: PL89278546A
Authority: PL
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1993-08-31
Also published as: PL278546A1; JPH03503659A; FI84841C; CZ281178B6; FI84841B; DE68909047T2; EP0422004B1; CZ189489A3; CA1337921C; CN1036990A; JPH0610298B2; FI882975A; KR900700639A; RU1811539C; DE68909047D1; AU3437789A; EP0422004A1; HUT53945A; WO1989009290A1; AU612028B2

Abstract

1. Sposób podgrzewania i redukcji pierwotnej materialu zawierajacego tlenek metalu, zwlaszcza wzbo- gaconej rudy lub koncentratu rudy. dla wytworzenia pierwotnie zredukowanego produktu nadajacego sie do redukcji koncowej, przy czym material zawierajacy tle- nek metalu doprowadza sie do strefy redukcji pierwot- nej, znajdujacej sie ponad strefa redukcji koncowej, przynajmniej czesciowo topi sie i poddaje redukcji pier- wotnej w tej strefie redukcji pierwotnej, nastepnie wpro- wadza sie w ruch obrotowy i przeprowadza sie w dól do strefy redukcji koncowej, znamienny tym, ze material zawierajacy tlenek metalu, przed doprowadzeniem do strefy redukcji pierwotnej, doprowadza sie do strefy podgrzewu ze zlozem fluidalnym, polaczonej ze strefa redukcji pierwotnej, w której po strefie podgrzewu ma- terial ogrzewa sie, gorace gazy spalinowe ze strefy redukcji pierwotnej doprowadza sie do dolnej czesci strefy podgrzewu, a zatem material fluidyzuje sie i pod- grzewa w strefie podgrzewu, nastepnie podgrzany ma- terial zawierajacy tlenek metalu oddziela sie od gazów spalinowych wychodzacych ze strefy podgrzewu, a od- dzielony material zawierajacy tlenek metalu czesciowo zawraca sie do strefy podgrzewu, a czesciowo doprowa- dza sie do strefy redukcji pierwotnej, a ponadto podgrza- ny material zawierajacy tlenek metalu, przynajmniej czesciowo, topi sie i/lub poddaje redukcji pierwotnej z wykorzystaniem goracych gazów redukujacych ze strefy redukcji koncowej. F IG 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia zredukowanego pierwotnie produktu, nadającego się do redukcji końcowej. Wynalazek dotyczy szczególnie procesu, w którym materiał zawierający tlenek metalu doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej znajdującej się ponad strefą redukcji końcowej, przynajmniej częściowo topi się i poddaje redukcji pierwotnej. Materiał w strefie redukcji pierwotnej zostaje wprawiony w ruch obrotowy, po czym przeprowadzony w dół do strefy redukcji końcowej.

Wynalazek dotyczy również urządzenia do podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia produktu nadającego się do redukcji końcowej. Urządzenie to zawiera komorę płomieniową, której wylot dla roztopionego i zredukowanego pierwotnie materiału umieszczony w dolnej części komory płomieniowej, połączony jest z konwertorem. Urządzenie ma otwór wlotowy dla doprowadzania podgrzanego materiału zawierającego tlenek metalu do komory płomieniowej oraz elementy wprawiające materiał zawierający tlenek metalu w ruch obrotowy wewnątrz komory płomieniowej.

161 929

Znane są sposoby bezpośredniej redukcji w ciekłym metalu w materiałach zawierających tlenek metalu, to jest sposoby, w których tlenek metalu jest redukowany w bezpośrednim kontakcie z ciekłym metalem w kąpieli metalowej, przez materiał zawierający węgiel rozpuszczony w kąpieli metalowej. Tlenek metalu jest doprowadzony do kąpieli metalowej razem z węglem lub olejem. Reakcja C + MeO = Me + CD w kąpieli metalowej jest endotermiczna i wymaga dodatkowego ciepła. Ciepło może być wytwarzane na przykład przez spalanie gazu CO, który jest wytwarzany w procesie redukcji.

Jednakże trudno jest przekazać ciepło uwolnione przez spalanie gazu CO do kąpieli metalowej. Różne sposoby były proponowane dla łatwiejszego przekazywania ciepła do kąpieli metalowej i tlenku metalu. Proponowano przeprowadzanie redukcji w reaktorze obrotowym, przez co ciepło wytwarzane przy spalaniu jest przekazywane do ciekłego metalu przez wykładzinę pieca. Ten sposób wymaga grubszej wykładziny pieca.

Proponowano również, aby doprowadzać ciepło wymagane do procesu redukcji z zastosowaniem energii elektrycznej. Zgodnie z tym sposobem, ciepło wytworzone przy spalaniu gazów powstałych w procesie redukcji wykorzystywano dla wytwarzania energii elektrycznej, która byłaby całkowicie lub częściowo wykorzystana do ogrzewania kąpieli metalowej. Nawet jeśli całkowite ciepło zawarte w gazach spalinowych zostało wykorzystane, to energia elektryczna wytworzona przy użyciu gazów spalinowych nie wystarcza do pokrycia zarówno zapotrzebowania na energię do procesu redukcji, jak i na straty energii. Potrzebna byłaby dodatkowa energia. Aby pokryć zapotrzebowanie reaktora na ciepło dla podgrzewania i/lub redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, lub dla wytwarzania energii elektrycznej, mogłoby być zastosowanie dodatkowe paliwa.

W szwedzkim opisie patentowym SE 419 129 przedstawiono reaktor, w którym tworzy się obiegowe złoże fluidalne do redukcji rozdrobnionego materiału zawierającego tlenki żelaza, który to reaktor składa się z górnej i dolnej komory reakcyjnej, które są wzajemnie ze sobą połączone. Koncentrat rudy żelaza zostaje doprowadzony do dolnej komory reakcyjnej. Materiał zawierający węgiel zostaje wprowadzony do górnej komory i dostarcza gaz redukcyjny konieczny do redukcji , ale jednocześnie pokrywający zapotrzebowanie na ciepło w reaktorze, przez częściowe spalanie. Powietrze spalania zostaje doprowadzone do górnej komory reakcyjnej. Gazy spalinowe, które są usuwane z reaktora i oczyszczane, zostają zawrócone do dolnej komory reakcyjnej i wykorzystane do fluidyzacji w reaktorze i jako czynnik redukujący. Redukcja zachodzi w obiegowym złożu fluidalnym przy temperaturze niższej niż temperatura topnienia żelaza. W przedstawionym przykładzie sproszkowany węgiel był doprowadzany w proporcji 700 kg/tonę Fe.

Kinetyka reakcji redukcji ^^03 = = = FeO jest niesprzyjająca przy niskich temperaturach, które występują w reaktorach fluidalnych, to jest typu wyżej opisanego. Przy temperaturze 600°C uzyskuje się czasy reakcji kilkuminutowe, do dziesięciu minut, zależnie od rozmiaru ziarna i wymaganego stopnia redukcji. Wzrost temperatury, który mógłby powodować możliwą do przyjęcia szybkość reakcji, jest nie do przyjęcia w reaktorze, w którym tworzy się obiegowe złoże fluidalne, ze względu na to, ze tendencja do spiekania cząstek mogłaby wzrastać w tym samym czasie.

Redukcja pierwotna tlenku metalu przy temperaturze 800°C w reaktorze fluidalnym wymaga określonego redukcyjnego potencjału w gazie redukującym. W stanie równowagi wskazuje to na fakt, że gaz zawiera określoną ilość redukujących komponentów takich jak CO i H?. Przez recyrkulację gazu, łącznie z rozdzieleniem, pomiędzy innymi CO? i H?0, redukujące komponenty mogą być lepiej wykorzystane. Przez gazyfikację części czynnika redukującego zawierającego węgiel w złożu fluidalnym, mógłby być utrzymany wystarczający potencjał redukcyjny, bez innych jednoczesnych etapów, co mogłoby zmniejszyć wydajność energetyczną procesu.

U szwedzkim opisie patentowym SE 395 017 przedstawiono wstępną redukcję materiału zawierającego tlenek metalu w szybie, w stanie ciekłym, to jest przy wyższych temperaturach niż to opisano powyżej. W górnej części szybu, gdzie panuje środowisko utleniające, ciepło jest wytwarzane przez spalanie paliw stałych, płynnych lub gazowych. Powoduje się, że materiał

161 929 zawierający tlenki metalu spada w ddł w szybie, zostaje ogrzany i roztopiony, przy zetknięciu się z wytworzonymi gorącymi gazami. Materiał ulega częściowo redukcji pierwotnej, dzięki obecności gazdw spalinowych. Redukcja odbywa się jednak głównie w dolnej części szybu z czynnikiem redukującym zawierającym węgiel, ktdry jest wprowadzony do górnej części szybu i tam skoksowany, po czym spada w dół do dolnej części szybu i wywołuje tam środowisko redukujące. Część materiału redukującego zawierającego węgiel doprowadzona do górnej części szybu jest również wykorzystana do wytwarzania ciepła. Innymi słowy, do szybu należy doprowadzić energię cieplną zarówno dla ogrzewania , topienia i redukcji materiału zawierającego tlenki metali. Gazy spalinowe wskutek tego zawierają wielką ilość energii. Problemem w tym procesie jest, jak optymalnie wykorzystać tę energię.

Ponadto, zarówno krople stopionych tlenków metalu, jak i stałe cząstki czynnika redukującego, tlenki metalu, jak również inne pomocnicze substancje użyte w procesie, są porywane przez gazy poruszające się w górę szybu, a oczyszczanie gazów spalinowych stanowi duży problem. Cząstki tlenku metalu mogą być oddzielone od gazów spalinowych, korzystnie gdy gazy zostały ochłodzone do temperatury, przy której wszystkie stopione cząstki uległy krzepnięciu i nie mogą blokować oddzielacza cząstek i oczyszczania gazu, korzystnie w temperaturze poniżej 1000°C. Po ochłodzeniu i oddzieleniu, cząstki mogą być zawrócone do procesu, ale muszą być ogrzane ponownie, co powoduje spadek wydajności energetycznej. Ochładzanie gazów poniżej 1000°C możliwe jest w połączeniu z odzyskiwaniem ciepła, jednakże przedstawia praktyczne trudności.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu, w którym energia zawarta w gazach powstałych w podprocesach jest wykorzystana do całego procesu, dla minimalizacji ilości doprowadzanej energii wykorzystywanej dla wytwarzania ciekłego metalicznego produktu.

Jednocześnie celem wynalazku jest opracowanie sposobu, za pomocą którego stałe i stopione cząstki, które są wyładowane z poziomu wstępnej redukcji w komorze płomieniowej razem z gazami wylotowymi, mogą być oddzielone i zawrócone do poziomu wstępnej redukcji w prosty sposób, dzięki czemu wytwarzane są gazy wylotowe w mniejszej ilości i raniej zanieczyszczone.

Sposób podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia pierwotnie zredukowanego produktu nadającego się do redukcji końcowej, przy czym materiał zawierający tlenek metalu doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej znajdującej się ponad strefą redukcji końcowej, przynajmniej częściowo topi się i poddaje redukcji pierwotnej w tej strefie redukcji pierwotnej, nastgpnie wprowadza się w ruch obrotowy i przeprowadza się w dół do strefy redukcji końcowej, według wynalazku, polega na tym, ze materiał zawierający tleneV metalu.przed doprowadzeniem do strefy redukcji pierwotnej doprowadza się do strefy podgrzewu ze złożem fluidalnym, połączonej ze strefą redukcji pierwotnej, w której to strefie podgrzewu materiał ogrzewa się, gorące gazy spalinowe ze strefy redukcji pierwotnej doprowadza się do dolnej części strefy podgrzewu, a zatem materiał fluidyzuje się i podgrzewa w strefie podgrzewu. Następnie, podgrzany materiał zawierający tlenek metalu oddziela się od gazów spalinowych wychodzących ze strefy podgrzewu, a oddzielony materiał zawierający tlenek metalu częściowo zawraca się do strefy podgrzewu, a częściowo doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej. Ponadto, podgrzany materiał zawierający tlenek metalu, przynajmniej częściowo, topi się i/lub poddaje redukcji pierwotnej z wykorzystaniem gorących gazów redukujących ze strefy redukcji końcowej. Gaz podtrzymujący spalanie doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej, przy czym gaz podtrzymujący spalanie stanowi powietrze, ewentualnie, tlen.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku wznoszące się w górę gorące gazy redukujące spala się w strefie redukcji pierwotnej z udziałem gazu podtrzymującego spalanie, a materiał zawierający węgiel doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej. Podgrzany materiał zawierający tlenek metalu doprowadza się do dolnej części strefy redukcji pierwotnej tuż przy punkcie doprowadzania gorących gazów redukującycn ze strefy redukcji końcowej.

Gaz doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej, kierując go zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej .

161 929

Korzystnym rozwiązaniem jest, jeśli gazy spalinowe ze strefy podgrzewu ze złożem fluidalnym zawraca się ze strefy redukcji pierwotnej kierując je zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niz średnica komory płomieniowej .

Materiał zawierający węgiel zgazowywuje się w poDliżu strefy redukcji pierwotnej, a wprowadza się go do tej strefy kierując zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej. Gaz podtrzymujący spalanie doprowadza się kierując go zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej.

Materiał zawierający tlenek metalu w strefie redukcji pierwotnej redukuje się głównie za pomocą gazów redukujących ze strefy redukcji końcowej. Czynnik redukujący doprowadza się do strefy reoukcji pierwotnej. Materiał zawierający tlenek metalu podgrzewa się w strefie podgrzewu do temperatury, która nie przekracza temperatury zlepiania się materiału, korzystnie 600°C do 950°C.

Korzystnym rozwiązaniem jest, jeśli materiał zawierający tlenek metalu ogrzewa się w strefie redukcji pierwotnej do temperatury, w której materiał jest głównie roztopiony, korzystnie do 1400°C - 1800°C.

Materiał zawierający tlenek metalu odparowuje się i roztapia w strefie redukcji pierwotnej, następnie wyłapuje się przez gazy spalinowe ze strefy redukcji pierwotnej do strefy podgrzewu, który to materiał kondensuje i krzepnie, ewentualnie na innej drodze wychwytuje się ochłodzone cząstki w złożu fluidalnym w strefie podgrzewu.

Energię gazów wytworzonycn w strefie redukcji pierwotnej i w strefie redukcji końcowej wykorzystuje się w tym samym lub bezpośrednio poprzedzającym etapie procesu, minimalizując ilość energii potrzebnej dla wytworzenia roztopionego produktu metalowego.

Urządzenie do podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia pierwotnie zredukowanego produktu, nadającego się do redukcji końcowej, które to urządzenie zawiera komorę płomieniową, której wylot dla roztopionego i zredukowanego pierwotnie materiału znajduje się w dolnej części komory płomieniowej i jest /bezpośrednio/ dołączony do konwertora, ponadto zawiera środki doprowadzające podgrzany materiał zawierający tlenek metalu do komory płomieniowej oraz środki wprawiające materiał zawierający tlenek metalu w ruch obrotowy wewnątrz komory płomieniowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera reaktor fluidalny połączony z górną częścią komory płomieniowej, przy czym reaktor ma wlot gorących gazów spalinowych z komory płomieniowej w swej dolnej części i który w swej górnej części połączony jest z separatorem cząstek. Separator cząstek jest połączony z dolną częścią reaktora przez przewód zwrotny oraz z komorą płomieniową przez przewód wlotowy. Ponadto, wlot gorących gazów redukujących z konwertora połączony jest z dolną częścią komory płomieniowej.

Podgrzany i poddany redukcji materiał zawierający tlenek metalu, zgodnie z wynalazkiem, zostaje przeprowadzony do reaktora fluidalnego, który jest połączony z górną częścią komory płomieniowej, dla ogrzania materiału zawierającego tlenek metalu, zanim zostanie on doprowadzony do komory płomieniowej. Reaktor ma wlot gorącycn gazów stanowiących gazy wylotowe z komory płomieniowej przy swej dolnej części, a przy swej górnej części jest on połączony z separatorem cząstek, dla oddzielania ogrzanego materiału zawierającego tlenek metalu od gazów wychodzących z reaktora. Separator cząstek jest dołączony do dolnej części reaktora przez przewód zwrotny i przez przewód wlotowy do komory płomieniowej, Komora płomieniowa jest przy swej dolnej części dołączona oo wlotu dla gorących gazów redukcyjnych z konwertora. Podgrzany materiał zawierający tlenek metalu, zostaje stopiony w komorze płomieniowej bezpośrednio za pomocą ciepła pochodzącego od unoszących się w górę gorącycn gazów z konwertora, po czym materiał zawierający tlenek metalu zostaje doprowadzony do dolnej części komory płomieniowej. Materiał zawierający tlenek metalu jest doprowadzany w ten sposób, że osiąga się możliwie najlepszy kontakt pomiędzy materiałem a wznoszącymi się w górę gazami. Następnie zarówno topienie jak i redukcja pierwotna materiału zachodzi w dolnej części komory płomieniowej. Unoszące się w górę gazy wynoszą stopiony i ogrzany materiał w górę komory płomieniowej, gdzie materiał ten zostaje wprawiony w ruch obrotowy i odrzucony na zewnątrz, na ściany komory płomieniowej. Materiał w stanie ciekłym poddany redukcji pierwotnej spływa wówczas w dół, do konwertora .

161 929

Podgrzany materiał zostaje również stopiony przy wykorzystaniu ciepła spalania części lub całej ilości gazów redukcyjnych w komorze płomieniowej. Wstępne spalanie może zachodzić w górnej lub dolnej części komory płomieniowej, zależnie od punktu zasilania środka podtrzymującego spalanie. Do spalania może być wykorzystane powietrze, powietrze wzbogacone tlenem lub podobne.

Gazy wytworzone w konwertorze doprowadza się do góry przez otwór w dnie komory płomieniowej, przez który ciekły materiał zawierający tlenek metalu spływa w dół do konwertora. W pewnych przypadkach, gazy mogą być jednakże wprowadzane przez otwór wlotowy umieszczony z boku lub w górnej części komory płomieniowej. Musi być przy tym zachowany dobry kontakt pomiędzy gazami i ogrzanym materiałem zawierającym tlenek metalu.

Gazy redukcyjne z konwertora mogą być całkowicie lub częściowo spalone w komorze płomieniowej i wykorzystane zarówno do topienia, jak i redukcji ogrzanego koncentratu rudy bez szkodliwego wpływu na proces redukcji pierwotnej w komorze płomieniowej, co wynika z faktu, ze spalanie i redukcja pierwotna zachodzą w różnych strefach komory płomieniowej. Prowadzi to do maksymalnego wykorzystania potencjału redukcyjnego gazów i do minimalnego potencjału redukcyjnego gazów wylotowych.

W procesie redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, dla zaspokojenia zapotrzebowania na czynnik redukcyjny, może być dodany jeszcze drugi czynnik redukcyjny, w zależności od proporcji gazu redukcyjnego zużytego przy spalaniu. Zgodnie z wynalazkiem, jako czynnik redukcyjny został użyty materiał zawierający węgiel. Materiał doprowadzony został do komory płomieniowej, korzystnie jednocześnie· z gazem podtrzymującym spalanie. Gaz podtrzymujący spalanie powoduje spalenie unoszących się w górę gazów redukcyjnych i utworzenie gorących płomieni i stref z wysokim potencjałem spalania, korzystnie w środku komory płomieniowej. Suostancje lotne w węglu również mogą być spalone. Korzystnie, czas retencji węgla w gorącym płomieniu nie jest wystarczająco długi dla spalenia go w dużym zakresie, lecz tylko dla koksowania. Materiał zawierający tlenek metalu zostaje wprowadzony w ten sposób, że doprowadza się go do kontaktu z gorącymi płomieniami i topi. Otrzymaną stopioną masę i koks wprawia się w ruch obrotowy i odrzuca się na zewnątrz, na ściany komory płomieniowej.

Cząstki koksu uczestniczą w tworzeniu strefy redukcji w pobliżu ściany , po czym tlenek metalu zostaje zredukowany głównie w stanie ciekłym. Gazy przy ścianie komory płomieniowej niekoniecznie muszą być w równowadze z gazami w środku komory płomieniowej.

Jeśli dodatkowy czynnik redukcyjny, to znaczy materiał zawierający węgiel, zostanie doprowadzony do komory płomieniowej, powinien on mieć korzystnie cząstki o rozmiarach wystarczających dla czynnika redukcyjnego, nie do natychmiastowego spalenia w płomieniu, ale głównie do skoksowania. środek zawierający węgiel zostanie wówczas w stanie niespalonym odrzucany na zewnątrz na ścianę i tam zostanie, jako cząstki koksu, zmieszany z ciekłym tlenkiem metalu. Obecność cząstek koksu prowadzi do wyższego potencjału redukcji w pęcherzykach gazu w kąpieli metalowej w warstwie gazu na tej kąpieli, co w kilkumilimetrowej warstwie roztopionej masy powoduje wstępną redukcję tlenku metalu w ciągłym, skierowanym w dół przepływowym ruchu po powierzchni ściany.

Komora płomieniowa jest korzystnie ukształtowana jak cyklon, gdzie stałe i płynne częstki są oddzielone od gazów, średni czas retencji dla gazó.; wewnątrz komory płomieniowej wynosi kilkadziesiąt sekund. Pomimo krótkiego czasu retencji gazy są zdolne do uwalniania ciepła, a więc ogrzewania cząstek i doprowadzania ich do stopienia, stosownie do intensywnej turoulencji w cyklonie. Turbulencja wzmaga przekazywanie ciepła do zawieszonych cząstek, na drodze promieniowania i unoszenia. Czas retencji stopionego tlenku metalu i skoksowanego czynnika redukcyjnego wynosi kilka sekund, a jest to czas dla materiału zatrzymanego na ścianach.

Przykładowo, komorę płomieniową z górną średnicą dl wynoszącą 2460 mm i dolną d2 wynoszącą 1520 mm, o wysokości h wynoszącej 1700 mm zasilono koncentratem rudy 7,5 t/h. Temperatura w komorze płomieniowej wynosiła 1600°C do 17C0°C. Stopiona, zredukowana pierwotnie warstwa

161 929 została uformowana na ścianie komory płomieniowej. Czas retencji gazów wynosił około 0,2 sekundy. Stopiona masa spływająca w dół ściany była zatrzymana na około 10 sekund. Redukcję pierwotną w komorze płomieniowej osiągnięto szybko, ponieważ materiał zawierający tlenek metalu, dzięki podgrzaniu, szybko osiągnął temperaturę odpowiednią dla redukcji. Podgrzano materiał tylko do punktu poniżej temperatury, w której materiał staje się lepki, aby zabezpieczyć przed aglomeracją w złożu fluidalnym. Zwykle odpowiednią jest temperatura 600°C do 950°C. Zwłaszcza gdy materiał zawierający tlenek metalu zostaje wprowadzony do komory płomieniowej w ścisłym kontakcie z gorącymi płomieniami lub z gorącym gazem redukcyjnym, materiał szyoko zostaje ogrzany aż do temperatury odpowiedniej dla redukcji pierwotnej, przez co proces redukcji pierwotnej zostaje przeprowadzony bardzo szybko. Na przykład, reakcja Fe2^C3 —* FejO^FeO odbywa się prawie samorzutnie w temeraturze powyżej 1200°C-1300°C.

Jedną z ważniejszych zalet sposobu według wynalazku jest lepsze wykorzystanie doprowadzanej energii. Zapotrzebowanie na dodatkową energię z zewnątrz do redukcji pierwotnej i topienia jest zmniejszone, gdy do komory płomieniowej wprowadzone zostają podgrzane tlenki metalu. Konieczna jest również mniejsza ilość energii przy redukcji koócowej, dzięki wprowadzeniu. do strefy redukcji końcowej tlenków metalu zredukowanych pierwotnie i głównie w stanie ciekłym.

Zawartość energii w wytwarzanych gazach zostaje wykorzystana maksymalnie. Po pierwsze, entalpia jest optymalnie wykorzystana w podgrzewaniu koncentratu rudy w złożu fluidalnym, a po drugie, ogrzewanie może odbywać się z wykorzystaniem gazów, które zostają dopalone. W stanie techniki, w procesacn ze złożem fluidalnym, podgrzewanie korzystnie przeprowadza się przy zastosowaniu gazów redukcyjnych, a gazy wylotowe z procesów ciągle mają znaczną zawartość energii, co nie daje możliwości optymalnego wykorzystania.

Redukcja pierwotna tlenku metalu w fazie stałej, tak jak to przeprowadzono, to jest w złożu fluidalnym, wymagałaby wyższej zawartości CO w gazach redukcyjnych. Mogłoby to z kolei powodować wzrost zapotrzebowania na gazy redukcyjne ze strefy redukcji końcowej i w konsekwencji wzrost zapotrzeoowania na węgiel przy redukcji końcowej.

Redukcja pierwotna w kąpieli metalowej znacznie obniża zapotrzebowanie na czynnik redukcyjny. Jeśli redukcja pierwotna została przeprowadzona w złożu fluidalnym, zapotrzebowanie na węgiel byłoby znacznie większe, aby podtrzymać odpowiedni potencjał redukcyjny w gazie. Przez redukcję pierwotną w stanie ciekłym, przy temperaturze 1500°C, gazy wylotowe z obszaru redukcji pierwotnej zawierają tylko około 5¾ CO, podczas gdy, przy redukcji pierwotnej w temperaturze 800°C w stanie stałym, to jest w złożu fluidalnym, zawierają około 30¾ CO.

Redukcja końcowa do metalu stopionego FeO wymaga naturalnie mniej energii niż redukcja końcowa stałego FeO. W strefie redukcji Końcowej, redukcja FeO zachodzi z C przez CO, gdzie C02, które powstaje, natychmiast zostaje skonwertowany w CO, ze względu.na węgiel występujący w reakcji. Zasaoniczo CO jest uzyskiwane w obszarze reakcji. Jeśli do kąpieli jest doprowadzany sam tlen lub powietrze, spalanie daje w wyniku tylko CO. Dopalenie wytworzonego CO może jednakże zachodzić ponad powierzchnię kąpieli. Spalanie ponad powierzchnią kąpieli dostarcza kąpieli dodatkową energię cieplną. Gaz ponad kąpielą może zawierać do 60¾ C02, co nie daje szkodliwego wpływu na redukcję końcową. Wytworzony gaz ciągle zawiera CO w ilości wystarczającej dla pokrycia potencjału redukcji i ciepła potrzebnego w komorze płomieniowej. Ciepło potrzcone w złożu fluidalnym, ze względu na wstępne ogrzewanie koncentratu rudy, jest mniejsze niż gdyoy koncentrat rudy oył doprowadzony do strefy redukcji wstępnej jako niepodgrzany.

Zapotrzeoowanie na energię i zużycie węgla w sposobie według wynalazku jest znacząco mniejsze niż dla metody, w której redukcja wstępna odbywa się w złożu fluidalnym, gdzie spalane i redukowane pierwotnie gazy są mieszane. 1' opisie patentowym SC 419 129 dodany jest cały węgiel, potrzebny w ilości 7G0 kg/tonę Fe, większa część Dodanego węgla jest zawarta w cymach wylotowych jako ciepło spalania. Energia wymagana w rozwiązaniu według wynalazku mieści się w granicach 40C kg/tonę do 500 kg/tonę Fe. Od 5 do 30¾ całkowitej ilości potrzebnego węgla może być doprowadzone do poziomu redukcji pierwotnej.

161 929

Dalszą zaletą rozwiązania według wynalazku jest istotnie mniejsza objętość spalin końcowych, w porównaniu do znanych procesów tego rodzaju, stosownie do obniżonej ilości potrzebnego węgla. Ponadto, gazy spalinowe z reaktora z obiegowym złożem fluidalnym zostają dopalone, a wynalazek przyczynia się do tego, że proces staje się bezpieczny dla środowiska. W sposobie według wynalazku uniknięto problemów z chłodzeniem, toksycznością i wybuchowością gazów, to znaczy niedopalonych gazów zawierających CO i Hg. W procesach dających w rezultacie niedopalone gazy, zostają te gazy dopalone w powietrzu, w strefie końcowej, co prowadzi do większych objętości gazów wylotowych i w konsekwencji wyższych kosztów. Ponadto, spalanie w powietrzu prowadzi do wzrostu zawartości Νϋ_χ w gazach wylotowych.

Zauważalny jest korzystny wpływ na ilość pyłów w gazach wylotowych. Stopione krople i cząstki unoszone przez gazy z komory płomieniowej zostaną porwane przez chłodne cząstki koncentratu rudy i natychmiast ochłodzone do temperatury reaktora, nie stwarzając problemów, gdy gazy zostają oczyszczone lub zawrócone do komory płomieniowej. Ewentualne cząstki węgla wydostające się z gazami wylotowymi są wychwytywane starannie w ten sam sposób i zawracane do komory płomieniowej.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie bliżej objaśnione w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do przeprowadzania sposobu według wynalazku, fig. 2 - ścianę komory płomieniowej w powiększeniu, fig. 3 - urządzenie w drugim przykładzie wykonania, a fig. 4 przedstawia kolejny przykład wykonania urządzenia według wynalazku.

Na figurze 1 przedstawiono urządzenie zawierające komorę płomieniową 1, reaktor fluidalny 2 umieszczony nad komorą płomieniową 1 i połączony z separatorem cząstek 3. Komora płomieniowa 1 znajduje się nad konwertorem 4, w którym następuje redukcja końcowa. Konwertor 4 przez otwór 5 w swej górnej części połączony jest z dolną częścią komory płomieniowej 1.

Materiał zawierający tlenek metalu, to znaczy wzbogacona ruda lub koncentrat rudy 6 zawierający żelazo, przeznaczony do redukcji, doprowadza się do dolnej części reaktora 2. jednocześnie, gorące gazy o temperaturze w przybliżeniu od 1400°C do 1800°C płyną z komory płomieniowej znajdującej się poniżej, przez otwór 7 do reaktora, fluidyzując koncentrat rudy tam doprowadzony. Temperatura w komorze płomieniowej 1, a więc i temperatura gazdw wylotowych, zmienia się w zależności od rodzaju redukowanych pierwotnie tlenków metali. Tlenki Ni potrzebują wyższej, a tlenki Cu - niższej temperatury niż te wspomniane wyżej. Koncentrat rudy zostaje ogrzany przez gorące gazy w reaktorze 2 do temperatury poniżej temperatury zlepiania się materiału, w przybliżeniu od 600°C do 950°C. Temperatura zależy od tego, jakiego metalu tlenki mają być podgrzewane; tlenki Ni wymagają wyższej, tlenki Cu nizszej temperatury niz tlenki Fe. jeśli temperatura wpływających gazów redukcyjnych jest zbyt wysoka, może być ona obniżona natychmiast po, lub przed wlotem do reaktora z obiegowym złożem fluidalnym, to jest przez recyrkulującą część oczyszczonych i ochłodzonych gazów wylotowych. Zazwyczaj cała ilość gazu z komory płomieniowej zostaje wykorzystana dla grzania koncentratu rudy, ale jeśli temperatura koncentratu rudy w reaktorze fluidalnym staje się zbyt wysoka, część gazów wylotowych z komory płomieniowej może być wykorzystana ao ogrzewania powietrza, jako paliwo lub środek zuzlotwórczy.

Koncentrat rudy musi mieć odpowiedni rozmiar cząstek do ogrzewania i redukcji. W większości przykładów cząstki o średnicy 1 mm okazały się odpowiednie. Gazy fluidyzacyjne przenoszą koncentrat rudy do górnej części reaktora i przez przewód 8 poza reaktor, co separatora cząstek 3. Przedstawiony na rysunku separator cząsrek 3 jest pionowym separatorem cyklonowym, ale mogą oyć również zastosowane inne separatory, luo systemy oddzielające, nadające się do tego celu. Oczyszczone gazy wylotowe odprowadza się z separatora przez wylot 9. Oddzielone cząstki odprowadza się z dolnej części separatora cyklonowego przez przewód zwrotny 10 z powrotem do reaktora fluidalnego 2, luo przez przewód wlotowy 11 do komory płomieniowej 1.

161 92?

Za pomocą urządzenia 12 reguluje się stosunek materiału recyrkulowanego, do materiału bezpośrednio doprowadzanego do komory płomieniowej 1. W pewnych przypadkach niepotrzebne jest recyrkulacja do reaktora, ale aoy uzyskać równomierne i szyokie grzanie koncentratu rudy, obiegowe złoże fluidalne jest korzystne w większości przypadków. Masywność obiegowego złoża daje stabilizujący wpływ na przekazywanie ciepła w reaktorze, bez oddziaływania na równowagę energii. Czas retencji dla cząstek w złożu obiegowym jest wydłużony i łatwo może być regulowany, co zapewnia bardzo elastyczny proces.

Czynnik redukujący w postaci cząstek, korzystnie węgiel, lub koks 13 oraz podtrzymujący spalanie gaz przykładowo powietrze lub powietrze wzbogacone tlenem tzn. > 17% tlenu, lub gazowy tlen 14, dodaje się do materiału w przewodzie 11. W sposobie według wynalazku mogą być zastosowane również słabo sortowane czynniki redukujące zawierające węgiel, przykładowo torf lub węgiel brunatny. W określonych procesach potencjał redukcyjny gazów redukcyjnych ze strefy redukcji końcowej jest odpowiedni do redukcji pierwotnej koncentratu rudy żelaza. W takich przypadkach można zaniechać doprowadzania czynnika redukcyjnego do komory płomieniowej 1. Czynnik żużlotwórczy lub uplastyczniający, również może być doprowadzony do komory płomieniowej 1, lub do reaktora fluidalnego 2, razem z koncentratem rudy lub bezpośrednio przez oddzielne wloty. Również węgiel i tlen mogą być doprowadzane bezpośrednio do komory płomieniowej 1 przez oddzielne wloty.

Przed wejściem do komory płomieniowej 1, przewód 11 jest podzielony na kilka podprzewodów 15, w ilości dwa do ośmiu, które są rozmieszczone koliście na obwodzie komory płomieniowej 1, a każdy z nich zakończony jest dyszą 16. jeśli reaktor fluidalny 2 jest zaopatrzony w kilka równoległych separatorów cząstek 3, przewód 11 może wchodzić do komory płomieniowej 1 z każdego separatora oddzielnie, przez dysze każdego separatora.

W przedstawionym przykładzie, dysze umieszczone są na obwodzie koła w dolnej części komory płomieniowej 1. Dysze prowadzą dostarczony materiał do komory płomieniowej 1 skośnie ku górze i do wewnątrz, zgodnie z kierunkiem stycznej do wyimaginowanych okręgów poziomych wewnątrz komory płomieniowej, które to okręgi mają średnicę mniejszą niz przekrój poprzeczny komory płomieniowej 1.

Gorące palne gazy redukcyjne takie jak CO i H? z konwertora 4 płyną przez otwór 5 w górę, do komory płomieniowej 1. Powietrze lub gaz utleniający doprowadzany przez dysze 16 zostaje dobrze zmieszany z gazami palnymi, skutecznie spalając poruszające się w górę gazy w strefie utleniania w środku komory płomieniowej 1, wytwarzając przez to ciepło dla topienia tlenku metalu zawartego w doprowadzonym materiale. Gaz doprowadzany jest do komory płomieniowej 1 w kierunku skośnym, ku górze do wnętrza i stycznie, a przy odpowiedniej prędkości wywołuje on efekt cyklonowy, który wprawia w rucn obrotowy materiał wewnątrz komory płomieniowej, przyczyniając się do skutecznego mieszania gazu i cząstek, jednocześnie, stopiony materiał zawierający tlenek metalu, jak pokazano na fig. 2, jest odrzucany na zewnątrz w kierunku ścian 10 komory płomieniowej 1, tworząc cienką warstwę 19 ciekłego tlenku metalu. Cząstki koksu 20, które nie zostały spalone, są zmieszane z ciekłym tlenkiem metalu 19 dając ciągłą redukcję, przez co na warstwie 19 ciekłego tlenku metalu powstaje cienka warstwa redukcyjna gazu 21. Część cząstek zawierających koks przechodzi do strefy redukcji końcowej.

Materiał doprowadzany do komory płomieniowej może być dostarczany przez otwory w ścianach luo w stropie komory płomieniowej, osz użycia dysz, korzystnie w taki sposób, ze materiał zostaje skierowany w wybranym kierunku. Wszystkie materiały, tz·. koncentrat rudy i tlen, lub możliwie powietrze, nie mogą być mieszane przed komorę płomieniową. Istotnym warunkiem jest, aby gaz podtrzymujący spalanie został skutecznie wymieszany -z gazami w komorze płomieniowej, a materiał zawierający tlenek metalu mógł skurecznme wchłaniać ciepło z płomieni.

161 929

Ściany komory płomieniowej korzystnie stanowią rodzaj membrany, przez kanaliki której przepływa woda lub para. Ściana membranowa chłodzi warstwę ciekłego tlenku metalu przylegającą do ściany, co powoduje krzepnięcie i tworzenie stałej warstwy. Ta stała warstwa chroni ścianę przed zniszczeniami. Stopiony tlenek metalu spływa ciągle w dół ściany i w stanie ciekłym, zredukowany pierwotnie spływa w dół do strefy redukcji końcowej, do konwertora 4, który jest dołączony do komory płomieniowej 1.

Gazy redukcyjne poruszające się w górę w komorze płomieniowej zostają całkowicie spalone w obszarze utleniania, przy pomocy tlenu doprowadzonego z komory płomieniowej do reaktora 2, przez otwór 7.

Na figurze 1 przedstawiono urządzenie według wynalazku zaopatrzone w środki dla doprowadzania materiału do dolnej części komory płomieniowej. W pewnych przypadkach może być korzystne zasilanie materiałem do środka górnej części komory płomieniowej. Nawet wtedy dysze są skierowane w taki sposób, że gazy redukcyjne poruszające się w górę zostają spalone w gorących płomieniach w środku komory płomieniowej, gdy jednocześnie zabezpieczają warstwę redukcyjną przy ścianach komory.

W przykładzie według wynalazku przedstawionym na fig. 3, dysze 16 są umieszczone na obwodzie koła w górnej części komory płomieniowej 1. Dysze 16 kierują materiał skośnie ku górze i do wewnątrz, stycznie do wyimaginowanych okręgów poziomycn 17 wewnątrz komory płomieniowej 1, które to okręgi 17 mają średnicę mniejszą niz średnica komory płomieniowej 1. Materiał zostaje wprowadzony w ruch obrotowy, co powoduje odrzucanie stopionego materiału w kierunku ścian 18 komory. Wznoszące się gazy i dysze mogą być skierowane tak, że kąpiel metalowa zostaje rozmieszczona na ścianie w pożądany sposób.

Zredukowany pierwotnie i przynajmniej częściowo stopiony materiał zawierający tlenek metalu spływa w dół ścian w komorze płomieniowej 1 do konwertora 4, gdzie następuje redukcja końcowa. W konwertorze 4 całkowicie zredukowany metal tworzy kąpiel metalową 27 na dnie konwertora 4 i warstwę żużla 26 na powierzchni ciekłego metalu.

Redukcja końcowa zredukowanego pierwotnie, spływającego w dół roztopionego materiału, występuje faktycznie w żużlu i w warstwie pomiędzy żużlem a kąpielą metalową gdzie tworzą się gazy redukcyjne. Przynajmniej dwie dysze 24 znajdują się w ścianie konwertora 4 tuż nad warstwą żużla, dla wprowadzenia tlenu lub gazu zawierającego tlen, dla spalania gazów redukcyjnych, które zostają wytworzone. Dysze 24 są skierowane stycznie do wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy mniejszej niż średnica konwertora, przez co mieszanina gazów wewnątrz konwertora zostaje wprowadzona w ruch cyklonowy. Gaz zawierający tlen sięga do powierzchni warstwy żużla i spala natychmiast gazy redukcyjne na warstwie żużla, przekazując w ten sposób ciepło do warstwy żużla i kąpieli. Korzystnie używa się gaz zawierający 17¾ do 100¾ tlenu. Dobre mieszanie kąpieli za pomocą gazu obojętnego prowadzi do lepszego przekazywania ciepła z gazów spalinowych oo kąpieli. Gazy powstałe w strefie redukcji końcowej unoszą się bezpośrednio do komory płomieniowej, płynąc przeciw skierowanemu w dół strumieniowi zredukowanego pierwotnie materiału. Korzystne jest w pewnych przypadkach boczne doprowadzanie gazów do komory płomieniowej. Można to osiągnąć tak, że spalanie w komorze płomieniowej głównie zachodzi w strefie utleniania komory płomieniowej, przy czym strefa redukcji również jest zachowana w komorze płomieniowej.

Czynnik reoukcji końcowej, węgiel kamienny lub koks, jest doprowadzany do konwertora przez wlot 23 do ciekłego metalu, lub przez wlot do warstwy żużla, lub nad warstwę żużla. Tlen zostaje doprowadzony przez wlot 29.

Paliwo i gaz zawierający tlen zostaje wprowaozony oo warstwy zuzla lub kąpieli metalowej, aby zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne cla redukcji końcowej niestopionych w konwertorze tlenków metalu. '.‘i konwertorze, ponad warstwą żużla może być spalone 20¾ - 60¾ wytworzonych gazów. Jyższa temperatura mogłaby być szkodliwa dla elektrod.

Ogrzewany plazmą gaz utleniający i/lub powietrze ogrzewane na drodze regeneracji lub odzyskiwania, mogą oyć wykorzystywane do spalania gazów tworzących się nad warstwą żużla. Ciepło może być przekazywane do kąpieli metalowej przez luk występujący w gazie ogrzewanym plazmą. Część wytworzonych gazów może być usuwana ze strefy redukcji końcowej, dla podgrzewu na drodze odzyskiwania lub regeneracji.

161 929

Na figurze 4 przedstawiono nieco odmienny przykład urządzenia według wynalazku. Komora płomieniowa 1 ma w tym przypadku zwężony dolny koniec 34, do którego dołączony jest przewód wlotowy 11 dla ogrzanego materiału zawierającego tlenek metalu. Celem w tym przypadku jest zarówno stopić , jak i poddać wstępnej redukcji ogrzany materiał, za pomocą gorących gazów reoukcyjnych ze strefy redukcji końcowej, rzeczywiście bez spalania gorących gazów lub jakiegoś innego dodatkowego czynnika redukcyjnego. W ten sposób w komorze płomieniowej uzyskuje się bardzo dobry kontakt pomiędzy ogrzanym materiałem a gorącymi gazami redukcyjnymi ze strefy redukcji końcowej. W przykładzie pokazanym na rysunku dolna część komory płomieniowej 1 jest zwężona, aby zapewnić skuteczne mieszanie. Temperatura w dolnej części 34 osiąga 1000°C - 1700°C, dzięki czemu stopienie i redukcja odbywają się szybko.

Stosując sposób według wynalazku, reakcje przeprowadza się praktycznie bez gazu podtrzymującego palenie, przez co większą część gazów redukcyjnych wytworzonych w czasie redukcji końcowej można spalić w konwertorze. Spalanie gazów w konwertorze jest ekonomicznie bardziej korzystne, niż spalanie zachodzące w komorze płomieniowej.

Ruch obrotowy materiału w komorze płomieniowej, który jest potrzebny, aby stopiony materiał został odrzucony na ściany i aby nie oył skierowany do reaktora fluidalnego 2, zostaje zwrócony przez gazy wylotowe prowadzone przez przewód 33 z reaktora fluidalnego do komory płomieniowej 1. Gazy wlotowe zostają doprowadzone z seperatora cząstek 3 poza proces częściowo przez wymiennik ciepła 30 i częściowo do górnej komory płomieniowej przez przewód 33 tworzący wir w materiale w komorze płomieniowej. Ruch obrotowy może być również spowodowany przez inne środki, na przykład doprowadzanie gazu z generatora gazu przylegającego do komory płomieniowej Gaz może zostać spalony w komorze płomieniowej, zwiększając w ten sposób ciepło zawarte wewnątrz komory płomieniowej.

161 925

161 52?

FIG.4

161 929

161 529

FIG.1

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia pierwotnie zredukowanego produktu nadającego się do redukcji końcowej, przy czym materiał zawierający tlenek metalu doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej znajdującej się ponad strefą redukcji końcowej, przynajmniej częściowo topi się i poddaje redukcji pierwotnej w tej strefie redukcji pierwotnej, następnie wprowadza się w ruch obrotowy i przeprowadza się w dół do strefy redukcji końcowej, znamienny tym, że materiał zawierający tlenek metalu, przed doprowadzeniem do strefy redukcji pierwotnej, doprowadza się do strefy podgrzewu ze złożem fluidalnym, połączonej ze strefą redukcji pierwotnej, w której do strefie podgrzewu materiał ogrzewa się, gorące gazy spalinowe ze strefy redukcji pierwotnej doprowadza się do dolnej części strefy podgrzewu, a zatem materiał fluidyzuje się i podgrzewa w strefie podgrzewu, następnie podgrzany materiał zawierający tlenek metalu oddziela się od gazów spalinowych wychodzących ze strefy- podgrzewu, a oddzielony materiał zawierający tlenek metalu częściowo zawraca się do strefy podgrzewu, a częściowo doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej, a ponadto podgrzany materiał zawierający tlenek metalu, przynajmniej częściowo, topi się i/lub poddaje redukcji pierwotnej z wykorzystaniem gorących gazów redukujących ze strefy redukcji końcowej.

2. Sposób według zastrz. . 1, Z n a m i e n n y t y m, że gaz podtrzymujący spalanie doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej 3. Sposób według zastrz • 2, Z n a m i e n n y t y m, że gaz podtrzymujący spalanie stanowi powietrze. A. Sposób według zastrz 2, z n a m i e n n y t y m, że gaz podtrzymujący spalanie stanowi tlen. 5. Sposób według zastrz. 2, z n a m i e n n y t y m, że wznoszące się w górę gorące gazy redukujące spala się w strefie redukcji pierwotnej Z udziałem gazu podtrzymującego spalanie. 6. Sposób według zastrz. . 1, z n a m i e n π y t y m, że materiał zawierający węgiel

doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej.

•7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podgrzany materiał zawierający tlenek metalu doprowadza się do dolnej części strefy redukcji pierwotnej tuż przy punkcie zasilania gorących gazów redukujących ze strefy redukcji końcowej.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej, kierując go zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej.

9. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że gazy spalinowe ze strefy podgrzewu ze złożem fluidalnym zawraca się ze strefy redukcji pierwotnej, kierując je zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej.

10. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, ze materiał zawierający węgiel zgazowywuje się w pobliżu strefy redukcji pierwotnej, a wprowadza się go do tej strefy kierując zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej.

11. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że gaz doprowadza się kierując go zgodnie z kierunkiem stycznej wyimaginowanego okręgu poziomego o średnicy równej lub mniejszej niż średnica komory płomieniowej.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał zawierający tlenek metalu w strefie redukcji pierwotnej redukuje się głównie za pomocą gazów redukujących ze strefy redukcji końcowej.

161 929

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czynnik redukujący doprowadza się do strefy redukcji pierwotnej.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał zawierający tlenek metalu podgrzewa się w strefie podgrzewu do temperatury, która nie przekracza temperatury zlepiania się materiału, korzystnie 600°C do 950°C.

15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał zawierający tlenek metalu ogrzewa się w strefie redukcji pierwotnej do temperatury, w której materiał jest głównie roztopiony, korzystnie do 1400°C - 1800°C.

16. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e η n y t y m, że materiał odparowuje się i roztapia w strefie redukcji pierwotnej, następnie wyłapuje się cząstki unoszone przez gazy spalinowe ze strefy redukcji pierwotnej do strefy podgrzewu, materiał doprowadza się do kondensacji i krzepnięcia, ewentualnie na innej drodze wychwytuje się ochłodzone cząstki w złożu fluidalnym w strefie podgrzewu.

17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że energię gazów wytworzonych w strefie redukcji pierwotnej i w strefie redukcji końcowej wykorzystuje się w tym samym lub bezpośrednio poprzedzającym etapie procesu, minimalizując ilości energii potrzebnej dla wytworzenia ciekłego produktu metalowego.

18. Urządzenie do podgrzewania i redukcji pierwotnej materiału zawierającego tlenek metalu, zwłaszcza wzbogaconej rudy lub koncentratu rudy, dla wytworzenia pierwotnie zredukowanego produktu, nadającego się do redukcji końcowej, które to urządzenie zawiera komorę płomieniową, której wylot dla ciekłego zredukowanego pierwotnie materiału znajduje się w dolnej części komory płomieniowej i jest /bezpośrednio/ dołączony do konwertora, ponadto zawiera środki doprowadzające podgrzany materiał zawierający tlenek metalu do komory płomieniowej oraz środki wprawiające materiał zawierający tlenek metalu w ruch obrotowy wewnątrz komory płomieniowej, znamienne tym, że zawiera reaktor fluidalny. !H połączony z górną częścią komory płomieniowej /1/, przy czym reaktor /2/ ma wlot /7/ gorących gazów spalinowych z komory płomieniowej /1/ w swej dolnej części i który w swej górnej części połączony jest z separatorem cząstek /3/, a separator cząstek /3/ jest, połączony z dolną częścią reaktora przez przewód zwrotny /10/ oraz z komorą płomieniową przez przewód wlotowy /11/, a ponadto wlot gorących gazów redukujących z konwertora /4/ połączony jest z dolną częścią /34/ komory płomieniowej /1/.

* * *