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Dokumentenidentifikation DE60212815T2 11.01.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001373581
Titel SCHACHTOFENVERFAHREN ZUR REDUKTION UND SCHMELZUNG MIT RÜCKGEWINNUNG VON FLÜCHTIGEN SEKUNDÄRMETALLEN
Anmelder Startec Iron, LLC, Edina, Minn., US
Erfinder CONTRUCCI, Marcos de Albuquerque, CEP-20531-5550 Rio de Janeiro, RJ, BR;
COSTA, Henrique, Pedro, CEP-89204-440 Santa Catarina, SC, BR;
MARCHEZE, Saul, Edmar, CEP-89221-510 Santa Catarina, SC, BR
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60212815
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.03.2002
EP-Aktenzeichen 027252022
WO-Anmeldetag 19.03.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/08098
WO-Veröffentlichungsnummer 2002075001
WO-Veröffentlichungsdatum 26.09.2002
EP-Offenlegungsdatum 02.01.2004
EP date of grant 28.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2007
IPC-Hauptklasse C21B 13/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C21B 11/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C22B 19/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C21C 5/56(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F27B 1/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C22B 7/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C22B 5/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von schmelzflüssigem Metall durch Reduktion von Oxiden des Metalls. Dieses schließt die Herstellung von schmelzflüssigem Eisen und einschließlich Roheisen und Gusseisen sowie Metalllegierungen ein.

Reduktionsprozesse sollen entweder Stahl direkt aus Eisenerz herstellen oder ein Produkt erzeugen, das einem Hochofen-Roheisen zur Verwendung in Prozessen zur konventionellen Stahlerzeugung gleichwertig ist, oder um kohlenstoffarmes Eisen als Beschickungsgut für die Herstellung von Stahl mit Hilfe konventioneller Prozesse zu erzeugen. Dieser Prozess soll generell die Hochöfen als Quelle für die Herstellung von geschmolzenem Eisen zur Stahlerzeugung ersetzen.

Hochöfen bestehen im typischen Fall aus einem vertikalen Turm, worin eine Charge, die Eisenerz aufweist, Pellets oder Agglomerate zusammen mit Koks und Kalkstein nacheinander durch die Gicht des Ofens zur Erzeugung einer kontinuierlichen Säule von Beschickungsgut zugeführt werden. In den unteren Abschnitt des Ofens wird der Charge Außenluft zugeführt, die vorgewärmt sein kann. Wenn das Beschickungsgut mit den heißen Gasen, die aus dem Gestell aufsteigen, in Kontakt gelangt, wird der Koks durch diese Gase vorerhitzt, so dass, wenn er den unteren Abschnitt des Ofens erreicht und mit der darin eingeführten Luft in Kontakt gelangt, sein Abbrand bewirkt wird. Bei den resultierenden hohen Temperaturen, die an dieser Stelle des Ofens vorherrschen, ist Kohlendioxid nicht stabil und reagiert sofort mit Kohlenstoff unter Erzeugung von Kohlenmonoxid. Diese Reaktion ist nicht nur die Hauptwärmequelle für den Schmelzvorgang, sondern sie erzeugt auch ein reduzierendes Gas (CO), das durch den Ofen nach oben steigt, wo es vorerhitzt wird und das Eisenoxid in der Charge, wenn diese sich durch den Ofen nach unten bewegt, reduziert.

Die Produktionskapazität eines Hochofens ist eine Funktion des Innenvolumens oder des Bereichs der Ofen-Bemessungsparameter für eine vorgegebene Produktionskapazität. Demzufolge erfordert die Erhöhung der Kapazität eine Vergrößerung der Größe des Hochofens und dementsprechende Einstellung der Bemessungsparameter.

Die EP-A-551 992 offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von wertvollen Metallen aus einem agglomerierten Eisenoxid-Staub unter Verwendung eines Schachtofens.

Die US-A-4 488 905 offenbart ein Verfahren zum Reduzieren und Gewinnen von flüchtigem Metall aus Metalloxiden unter Verwendung eines mit Koks gefüllten und mit einem Plasmabrenner ausgestatteten Schachtreaktors.

Die EP-A-387 479 beschreibt ein Schacht-Retortenverfahren mit kontinuierlicher Beschickung sowie Apparat zur Gewinnung von Nichteisenmetallen aus pyrometallurgischen Produktstäuben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gewährt eine Verbesserung gegenüber dem vorstehend beschriebenen konventionellen Hochofenbetrieb in der Herstellung von schmelzflüssigem Metall und speziell schmelzflüssigem Eisen. Speziell wird das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einem Hochofen angewendet, bei dem Gusseisen, Roheisen oder andere Metalllegierungen kostengünstiger erzeugt werden können, als bei Anwendung konventioneller Schmelzverfahren und einschließlich Hochöfen.

Die Erfindung gewährt ferner einen Vorteil insofern, dass die Umwandlung feiner Materialien aus den Gichtgasen in Form der Oxide von Metallen, wie beispielsweise Zink, Cadmium und dergleichen möglich wird und die Gewinnung und Rückführung dieser Metalle und Oxide in den Kreislauf erlaubt.

Das Verfahren zum Reduzieren von Metalloxiden gemäß der Verbesserung der vorliegenden Erfindung gewährt Vorteile gegenüber den konventionellen Praktiken durch die Verwendung eines neuartigen Hochofens zum Schmelzen. In dieser Hinsicht umfasst das Verfahren das Umsetzen einer Charge eines Metalloxids und eines reduzierenden Materials zur Erzeugung eines primären schmelzflüssigen Metalls des Metalloxids und Gas, das Kohlenmonoxid enthält, sowie ein zusätzliches sekundäres Metall und Oxide, die von dem primären schmelzflüssigen Metall und Metalloxid verschieden sind. Das Gas wird in den Schachtofen nach oben und weg von dieser Charge gerichtet. Die Temperatur des Gases wird an einer Stelle im Schachtofen oberhalb der Charge so geregelt, dass es sich bei einer Temperatur befindet, die höher ist als die Temperatur des Kondensierens des sekundären Metalls und dieser Oxide. Dieses verhindert ein Anhaften der sekundären Metalle und Oxide in dem Gas an der Innenwand des Schachtofens. Danach werden, wenn das Gas nach oben strömt und aus dem Ofen abgezogen wird, das sekundäre Metall und die Oxide aus dem Gas entfernt. Diese können auf unterschiedliche Weise in den Kreislauf zurückgeführt werden und einschließlich eine Verwendung derselben in der Erzeugung von Agglomeraten zur Verwendung in der zu beaufschlagenden Charge.

Die Temperatur des Gases wird geregelt, indem die Höhe der Charge im Inneren des Schachtofens variiert wird. Zusätzlich kann die Temperatur des Gases geregelt werden, indem die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gases unter Verwendung eines Brenners zur Erhitzung des Gases variiert wird, wenn das Gas im Inneren des Schachtofens nach oben geleitet wird.

Die Temperatur des Gases kann zusätzlich geregelt werden, indem die Reaktionsgeschwindigkeit der Charge geregelt wird.

Das aus dem Ofen abgezogene Gas besteht im Wesentlichen aus Kohlendioxid und Stickstoff.

In die Charge kann Eisenoxid einbezogen sein. Zusätzlich können in die Charge Agglomerate einbezogen werden, die selbstreduzierend sind, selbstgehend sind oder beides.

In konventionellen Praktiken der Reduktion läuft die Reduktion über das aus der teilweisen Verbrennung des Kokses erzeugten CO ab. Das CO breitet sich im Inneren der Charge aus und die Reduktion erfolgt nach der Reaktion

Das in dieser Reaktion erzeugte CO2-Gas breitet sich in der entgegengesetzten Richtung zu dem CO aus. Diese Reaktion nimmt eine bestimmte Zeitdauer für die vollständige Diffusion im Inneren der Charge in Anspruch. Dieses erfordert Öfen mit Verweilzeiten der Charge im Inneren des Ofens, die für Hochöfen typisch ist.

Selbstreduzierende Agglomerate zeigen jedoch Bedingungen, die für die Reduktion deutlich günstiger sind. Der innigere Kontakt zwischen dem Erz oder dem Oxid und dem Kohlenstoff des reduzierenden Materials (Kohle oder Koks) erlaubt eine kürzere Reaktionszeit, da es keine Notwendigkeit zum Ausbreiten des CO im Inneren des Agglomerats gibt. Die Reduktion läuft nach den nachfolgenden Gleichungen ab und ist für diese Aufgabe im Inneren des Agglomerats vorbestimmt:

Das Agglomerat selbst stellt in der Praxis ein halb geschlossenes System dar, worin die Atmosphäre während der gesamten Dauer, in der im Inneren des Agglomerats Kohlenstoff verfügbar ist, eine reduzierende Atmosphäre ist. Mit anderen Worten bleiben die selbstreduzierenden Agglomerate, was aus einer solchen Bezeichnung hervorgeht, innerhalb ihrer eigenen reduzierenden Atmosphäre, die von den Eigenschaften der äußeren Atmosphäre unabhängig ist, d.h. der Atmosphäre, die im inneren des Schachtofens vorherrscht, wie sie von den aufsteigenden Gasen bereitgestellt wird.

Es ist daher möglich, durch teilweise Verbrennung des Brennstoffes und durch die reduzierende Reaktion, die im Inneren der Agglomerate ablaufen, für das in der Ofenatmosphäre vorhandene CO Energie für den Prozess zu überführen und zusätzlich die Regelung der Temperatur und der Charakteristik (Oxidieren oder Reduzieren) der Gichtgase zu ermöglichen.

In den Schmelzprozessen, bei denen Schachtöfen zur Anwendung gelangen, folgen der vorhandene Koks oder anderer Brennstoff in fester Form, die durch den oberen Teil des Ofens im Verlaufe des Betriebs beaufschlagt werden, einen absteigenden Weg mit dem Rest der Charge, die mit dem aufsteigenden CO2 reagiert, in einer Gegenstrombeziehung entsprechend der Reaktionsgleichung CO2 + C → 2CO. Dieses führt zu einem höheren Verbrauch an kohlenstoffhaltigem Material und verhindert damit dessen wirksame Nutzung für das Verfahren zum Reduzieren/Schmelzen.

Aufgrund der kurzen Verweilzeit, die in dem selbstreduzierenden erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich ist, ist es möglich, den erfindungsgemäßen Ofen mit geringen Chargenhöhen zu betreiben. Ebenfalls ist es möglich, die Abgastemperatur der Gichtgase zu regeln und damit die Oxide oder Metalle in Dampfform oder in Form feiner Festkörperteilchen zu halten, die den in den Agglomeraten verwendeten Rest verunreinigen. Damit lässt sich dieses Material in dem Gaswäschesystem gewinnen. Aufgrund der Reduktion des Inhaltes und der in dem Rückstand vorhandenen nichtmetallischen Substanzen zeigen die Feinanteile, die in dem Gaswäschesystem gewonnen werden, hohe Konzentrationen an diesen Oxiden und Metallen wie beispielsweise mehr als 20%, womit deren nachfolgende Gewinnung auf wirtschaftliche Weise ausführbar wird. In Fällen, in denen festgestellt wird, dass die Konzentration der Oxide oder Metalle den gewünschten Wert für eine wirtschaftliche Rückgewinnung nicht erreichen, ist es möglich, diese Feinanteile so oft wie nötig in den Kreislauf zurückzuführen, indem diese in die Erzeugung der selbstreduzierenden Agglomerate einbezogen werden, um deren Gehalt in den Agglomeraten zu erhöhen und damit deren Konzentration in den rückgewonnenen Feinanteilen zu verringern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

1 eine schematische, perspektivische Teilansicht einer der Ausführungsformen der Einrichtung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung;

2 eine Seitenansicht im Aufriss der Einrichtung von 1;

3 eine Querschnittansicht der Verteilungsvorrichtungen für die Charge dieser Einrichtung;

4 ein Gaswaschsystem zur Veranschaulichung, das in der Lage ist, die im Inneren des Ofens verdampften Metalle und die Feinanteile von Metalloxiden, die den Ofen gemeinsam mit den Gichtgasen verlassen, zurückzuhalten;

5 eine Querschnittansicht einer Haubenkonstruktion, die Brenner zur Regelung der Verbrennung des Abgases aus dem Ofen enthält.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Der erfindungsgemäße Ofen erlaubt die Regelung der Abgastemperatur der Heißgase über die höhere oder geringere Verbrennungsgeschwindigkeit der verbrennbaren Gase, die aus den unteren Bereichen kommen, sowie die Reduktion der in den Agglomeraten vorhandenen Oxide. Auf diese Weise ist es möglich, Metalle und Oxide, die in den Rohagglomeraten vorhanden sind, im Dampfzustand oder im feindispersen Zustand zu haften. Dieses schließt Material mit Verdampfungstemperaturen unterhalb von 1.000°C ein, wie beispielsweise Zn, Cd und Pb, die sich andernfalls an den Wänden des Ofens abscheiden würden.

Damit werden die bei hohen Temperaturen den Dampf der Verunreinigungsmetalle oder deren Oxide in Form von Feinanteilen enthalten, aus dem Ofen abgezogen, wie in 4 gezeigt wird, und gelangen durch den Gasaustritt 3 in das Gaswäschesystem, worin an den Trennvorrichtungen 6 (z.B. Vorrichtungen vom Typ eines Zyklons oder Abscheiders) die Abscheidung dieser Dämpfe und deren Trennung zusammen mit den verbleibenden Feinanteilen aus den Gichtgasen erfolgt, die einem Verlauf durch den verbleibenden Abschnitt des Gaswäschesystems 7 folgen.

Die in diesen Separatoren 6 abgefangenen Feinanteile haben Konzentrationen oberhalb von 20% der Verunreinigungsmetalle oder Oxide, was auf die Verringerung des Anteils des in den Rohstoffen vorhandenen Eisens zurückzuführen ist und wodurch deren Gewinnung wirtschaftlich machbar wird.

Sollte die Rückstandmenge, die Verunreinigungen enthält, nicht ausreichen, um eine wirtschaftlich machbare Konzentration dieser Metalle oder Oxide zu gewährleisten, ist es möglich, den erfindungsgemäßen Ofen so zu betreiben, dass die Agglomerate, die diese Verunreinigungsstoffe enthalten, lediglich an einem der Abschnitte des Ofens zugeführt werden, wie beispielsweise an deren einem Ende, und diese Metalle vor der vollständigen Mischung der Gichtgase des Restes des Ofens abgezogen und getrennt werden, um für deren Konzentration in wirtschaftlich ausführbaren Mengen zu sorgen.

Die neuartige Ofenkonstruktion, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt wird, besteht im Wesentlichen aus einem oberen Schacht 1, der zylindrisch oder konisch ist, und einen rechteckigen Querschnitt hat und an seinem oberen Teil eine Beschickungsvorrichtung oder -vorrichtungen einschließlich Öffnung(en) 2 enthält, mit Verteilungsvorrichtungen 4 für die Charge ausgestattet ist, um die Positionierung der Agglomerate oder Charge in den richtigen Stellen im Inneren des Ofens zu ermöglichen und die Agglomerate zu konzentrieren, die die Metalle oder Oxide enthalten, die aufkonzentriert werden sollen. Es gibt einen Gasaustritt oder -austritte 3 zum Abziehen von Gasen, die hauptsächlich verschiedene Inhalte von CO2, CO, H2 und N2 zusätzlich zu den durch den Abbau der Charge erzeugten Feinanteilen enthalten. Die Dämpfe oder Oxide in Form von feindispersen Teilchen können entlang der Schicht 5 zu dem Gaswäschesystem 7 und den Trennvorrichtungen für Feinanteile 6 geführt werden, die den abgeschiedenen Feinanteil von Metall oder Oxiden zurückhalten. Die Gase werden danach zu den Rückgewinnungsvorrichtungen oder Wärmeregeneratoren (nicht gezeigt) geführt, um die Blasluft vorzuwärmen oder für irgendwelche anderen Aufgaben.

In dem oberen Schacht gibt es eine Reihe oder mehrere Reihen von Blasdüsen 8, mit denen heiße Luft oder kalte Luft entweder angereichert mit O2 oder nicht angereichert für die Verbrennungsreaktion von CO und irgendwelchen anderen brennbaren Gasen, die vorhanden sein können, zu Kohlendioxid entsprechend den Reaktionsgleichungen zu blasen:

Um der Charge Wärme zuzuführen, die aus selbstreduzierenden Agglomeraten, Erz oder Eisenoxiden und Rest besteht, der Eisen und Verunreinigungsstoffe enthält, und selbstgehend ist oder nicht, sowie Roheisen, Schrott, Eisenschwamm, und zwar entweder in Form von Briketts oder in anderer Form, Schrott aus Gießerei oder Stahlgussanlagen oder Mischungen solcher Komponenten in den verschiedenen möglichen Anteilen.

Die Anlage oder der Ofen enthalten außerdem einen unteren Schacht 9 mit zylindrischer oder konischer Form mit einem rechteckigen Querschnitt, der über größere Seiten im seinem oberen Teil als der untere Schacht 1 verfügt, ausreichend zum Positionieren der Beschickungsvorrichtungen zum Zuführen von Koks oder Kohle oder irgendwelcher anderer fester Brennstoffe. Um den unteren Schacht 9 herum ist in einer ausreichend höheren Ebene als die Basis des oberen Schachtes 1 eine Sektion zur kontinuierlichen Brennstoffzuführung vorgesehen, wie sie in 2 gezeigt ist, wobei diese Sektion über eine Rohrleitung oder andere Beschickungssektionen gespeist wird, die über kompakte Ventile 10 für festen Brennstoff versorgt werden. Der Beschickungssektion für feste Brennstoff können wahlweise unabhängige Rohre 11 zur Zuführung von zusätzlichen brennbaren Materialien hinzugefügt werden, um für eine geeignete Versorgung des Brennstoffbettes zu sorgen und speziell von feinteiligen Materialien, die andernfalls mit den Gasen von dem zentralen oberen Schacht 1 abgezogen werden könnten, oder mit brennbaren Materialien, wie beispielsweise Altreifen, Kunststoff, usw.

In den unteren Schacht 9 einbezogen sind eine oder mehrere Reihen von primären Blasdüsen 12, die so angeordnet sind, dass sie vorerhitzte oder nicht vorerhitzte Luft entweder angereichert mit O2 oder nicht blasen und flüssige, gasförmige oder feste pulverförmige Brennstoffe für die Teilverbrennung oder vollständige Verbrennung des Brennstoffes eindüsen und für die Wärmeenergie sorgen, die zum Reduzieren und/oder Schmelzen der Charge erforderlich ist. In den oberen Schacht 1 und den unteren Schacht 9 kann ein monolithisches Feuerfestmaterial einbezogen sein (in den 3 und 4 mit schraffierten Linien gezeigt) und können ferner Mittel zum Kühlen einbezogen sein.

Das geschmolzene Metall und die Schlacke verlassen den Ofen durch dessen unteren Teil.

Der Brennstoff braucht bei diesem Ofentyp nicht gemeinsam mit der Charge im oberen Teil des Schachtes zugeführt werden, wie es übliche Praxis ist.

Dieser mit derartigen Verbesserungen ausgestattete Ofen verfügt über verschiedene Atmosphärenzonen mit Charakteristiken, die mit Hilfe des eingesetzten Brennstoff-Typs und einer größeren oder geringeren Eindüsung von Brennluft an den verschiedenen für diesen Zweck vorgesehenen Stellen geregelt werden. Es ist dadurch möglich, in Abhängigkeit von dem Oxidationspotential des zu gewinnenden Metalls zu CO2 und der Charakteristik (Oxidieren oder Reduzieren) der im Inneren des Ofens vorherrschenden Atmosphäre das Metall in oxidierter oder metallischer Form zu gewinnen.

Die aus der unteren Zone kommenden Gase, die zur Charge zurückströmen, übertragen an letztere die zum Erhitzen und Reduzieren oder einfach zum Schmelzen erforderliche Wärmeenergie.

Da die Charge im oberen Schacht 1 keine größeren Mengen an Koks, künstlicher Kohle oder anderen Feststoff enthält, wird die Boudouard-Reaktion, CO2 + C → 2CO, die Wärme verbraucht und worin zusätzlich erhebliche Mengen Kohlenstoff verbraucht werden, minimiert. Damit bestehen die Abgase, die die Anlage verlassen, im Wesentlichen aus CO2 und N2. Allerdings können in anderen Betriebsarten unterschiedliche Anteile von CO verwendet werden, die dem Gichtgas eine reduzierende Charakteristik vermitteln sowie ausreichend Wärmeenergie, die zur Vorerhitzung der Gebläseluft oder in anderen Teilen der Anlage verwendet werden soll.

Da die Regelung der Atmosphäre innerhalb des Ofens sowie die Temperatur der Gichtgase möglich ist, ist es in diesem Ofen möglich, die Ansammlung von in dem Abgas eingeschlossenen Metallen und/oder Oxiden an den Innenwänden des Ofens zu vermeiden, was typischerweise im Fall von Kupolöfen und Hochöfen der Fall ist.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine größere Flexibilität des Betriebs, indem das Schmelzen von Schrott (einschließlich Schrott, der hohe Anteile von Verunreinigungen anderer Metalle außer Eisen enthält, wie beispielsweise Zink), Roheisen, Eisenschwamm oder irgendeine andere Art von vorreduziertem Material möglich wird, das in Form von Briketts vorliegen kann.

Dieser Schachtofen, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, bietet gegenüber dem Kupolofen oder Hochofen insofern einen Vorteil, dass er für eine größere Wirtschaftlichkeit in Bezug auf den Brennstoff bietet, da das Kohlenmonoxid oder andere in dem unteren Teil des Ofens erzeugte Gase im oberen Teil abgebrannt werden können. Dieses überträgt die während der Reaktion gelieferte Wärmeenergie an die durch den Schacht absteigende Charge. Die Abgase werden im Wesentlichen aus Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserdampf und kontrollierten Mengen von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen gebildet.

Dieser Schachtofen lässt sich gemäß der Erfindung auch zum Reduzieren und Schmelzen von selbstreduzierenden Agglomeraten von Erz oder technischen Rückständen mit oder ohne metallischen Verunreinigungen betreiben, die aus den Gichtgasen als Dampf oder Feinanteile der Oxide davon gewonnen werden können. Ebenfalls wird in diesem Fall das gebildete Kohlenmonoxid entlang des Schachtes verbrannt und die dadurch erzeugte Wärme fast vollständig an die sich abwärts bewegende Charge übertragen, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Anlage erheblich verbessert wird. Da die Anlage außerdem keine Schichten von Kohle oder Koks oder anderen festen Brennstoffen in der Charge des Schachtes enthält, läuft die Reaktion CO2 + C → 2CO nicht so ab, dass eine Verringerung des Brennstoffverbrauches erfolgt.

Die Sektion für die Beschickung des festen Brennstoffes ist außerdem mit einer Vorrichtung zur Gasentfernung 13 ausgestattet, die mit Ventilen 14 für die Durchflussregelung versehen ist, die die Passage einer bestimmten Gasmenge gewährleisten können um für ein Vorwärmen, Vortrocknen und Abdestillieren flüchtiger Fraktionen zu sorgen, die in verschiedenen festen Brennstoffen vorhanden sind, wie beispielsweise Steinkohle, Brennholz und/oder verschiedene kohlenstoffhaltige Rückstände.

Um die Temperatur des Abgases zu regeln und zu erhöhen, um ein Abscheiden von Metallabscheidungen zu vermeiden, kann die Haube 16 des Ofens mit einem Brenner ausgestattet sein, um dieses Gas zu erhitzen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Reduzieren von Metalloxiden in einem Schachtofen mit einem oberen Schacht und einem unteren Schacht, umfassend:

Umsetzen von festem Feuerungsmaterial mit Luft im unteren Schacht, um ein erstes Heißgas zu erzeugen, das in den oberen Schacht nach oben geleitet wird;

Umsetzen einer ein primäres Metalloxid, ein sekundäres Metalloxid und ein Kohlenstoff enthaltendes Reduktionsmittel aufweisenden Charge in den oberen Schacht, um primäres schmelzflüssiges Metall aus dem primären Metalloxid und ein zweites Gas zu erzeugen, das Kohlenmonoxid enthält und ein sekundäres Metall und sekundäres Metalloxid;

das zweite Gas nach oben in den oberen Teil des oberen Schachtes leiten;

Regeln der Temperatur des zweiten Gases in dem oberen Teil des oberen Schachtes derart, dass diese höher ist als die Temperatur des Kondensierens des sekundären Metalls und des sekundären Metalloxids, indem die Höhe der Charge im Inneren des oberen Schachtes variiert wird;

danach Abziehen des zweiten Gases aus dem Schachtofen; und

Abtrennen des sekundären Metalls und sekundären Metalloxids von dem aus dem Schachtofen abgezogenen Gas.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur des zweiten Gases durch Variieren der Geschwindigkeit der Verbrennung des zweiten Gases geregelt wird, indem ein Brenner zum Erhitzen des Gases verwendet wird, wenn dieses nach oben geleitet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Temperatur des zweiten Gases zusätzlich durch Regeln der Reaktionsgeschwindigkeit der Charge geregelt wird. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das zweite aus dem Ofen abgezogene Gas weitgehend aus Kohlendioxid und Stickstoff besteht. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das abgetrennte Metall und die sekundären Metalloxide zur Verwendung in einer nachfolgenden Charge für die Reaktion in den Kreislauf zurückgeführt werden. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei in die Charge Agglomerate einbezogen sind, die das Metalloxid und die Reduktionsmittel aufweisen. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Charge ferner ein Flussmittel aufweist. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Charge ein Eisenoxid aufweist.






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