CN1093411A

CN1093411A - 冶金方法和设备

Info

Publication number: CN1093411A
Application number: CN94103595A
Authority: CN
Inventors: 小·D·P·萨切尔
Original assignee: BOC Group Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2014-03-29
Also published as: AU5512994A; GB2281311B; AU680212B2; GB9306497D0; CA2115625A1; CN1042141C; GB2281311A; ZA941288B; JPH06346126A; KR940021742A; EP0618302A1

Abstract

一种用于实施冶金方法的设备，包括：一个用于进行使碳质材料转变成还原气体的反应和用来熔化金属的主反应器，该主反应器至少有一个进口，用于将纯氧或富氧空气导入主反应器中，参加上述的一个或多个反应；一个独立于上述主反应器的副反应器，用于使颗粒状的煤部分氧化生成颗粒状的炭和热气体，该副反应器有一个供所述的煤用的进口和一个供氧化性气体用的进口；以及用于在高温下将至少一部分炭和仅仅一部分热气体(或没有热气体)导入主反应器中以提供部分或全部所述的碳质材料的装置。

Description

本发明是关于冶金方法和设备。

世界上的铁，大部分是在高炉中冶炼出来的。高炉是竖炉的一种，其主要功用是把铁矿石还原成为铁。由铁矿石、焦炭和熔剂组分构成的炉料从高炉的顶部装入炉内，形成炉床，吹入预热的空气使焦炭燃烧，产生一氧化碳，一氧化碳将铁矿石还原为铁，利用焦炭燃烧所放出的热使还原产生的铁熔化，铁和炉渣作为熔融产物由炉的底部排出。在靠近炉底的部位鼓入空气，以使炉床下面形成一个高温氧化区。为了在炉子的焦炭循环区内产生高温（一般是在2100-2200℃范围内），可以使鼓入的空气中富含氧气。上述的焦炭循环区有时也称作“燃烧空窝”（raceway）。在这种炉子中总是希望能降低焦炭消耗。实现这一目的的方法之一是将颗粒状的煤与空气流一起喷吹到炉子中。美国专利4887800中描述了一种用于实现这一目的装置。向炉内喷吹煤粉的作法有一个缺点，即，相对于焦炭来说，煤燃烧所需要的氧的比例比较大并且对高炉产生较大的热负荷。向高炉内喷吹煤粉的比率越大，鼓入空气中富氧的比率也要越高，这样才能使炉子的焦炭循环区内的温度保持在选定的2100-2200℃范围内。这个缺点限制了煤在高炉炼铁及其它冶金工艺方法中的应用。

已经知道有许多不同的方法可用于对煤进行预处理以改善其燃烧特性，例如美国专利3250016公布了一种方法，用以制备向高炉风口中喷吹的煤，该方法包括：将煤的细粉料装入流化床干燥器中;把来自高炉的炉顶气体导入该流化床干燥器中;由干燥器中排出干燥的煤;筛分上述经过干燥的煤，分离出去尺寸过小的颗粒，也就是最大尺寸约为3.2mm（这是适于喷吹的尺寸）的颗粒，将尺寸过大的煤颗粒磨碎，进一步筛分，清理，压制，对干燥器中出来的废气进行干燥。这种方法涉及到在还原气氛中及较低的温度下对煤进行干燥。欧洲专利申请467375中公布了使用非氧化性气氛（例如氮）来干燥煤的方案。但是，无论是US-A-3250016还是EP-A-467375都没有公布在预处理区中分离除去煤中的挥发性烃的工艺步骤，因此它们没有提出克服上述缺点的技术措施。

广义地说，本发明提供了一种冶金方法，它包括：在主反应器中进行使碳质材料转变成还原气体的反应;将纯氧或富氧的空气导入主反应器中，使其参与上述的一个或多个反应;在主反应器中熔炼金属;在一个独立于上述主反应器的副反应器中使颗粒状的煤部分地氧化，形成颗粒状的炭和热气体;在高温下将至少一部分炭送入主反应器中，但不送入或仅送入一部分热气体，所述的部分炭构成了上述碳质材料的一部分或全部。

另外，本发明还提供了用于实施这一冶金方法的设备，它包括：一个用于进行使碳质材料转变成还原气体的反应并用来熔化金属的主反应器，该主反应器至少有一个进口，用于将纯氧或富氧的空气导入主反应器中，参与上述的一个或多个反应;一个独立于上述主反应器的副反应器，用于使颗粒状的煤部分地氧化，形成颗粒状的炭和热气体，该副反应器有一个供上述煤使用的进口和一个供氧化性气体使用的进口;用于在高温下将至少一部分炭及仅仅一部分热气体（或没有热气体）导入主反应器以提供部分或全部所述碳质材料的装置。

所述的部分炭最好是被连续地送入主反应器。所述的部分炭被送入主反应器时的温度最好是与它在副反应器中形成时的温度基本上是相同的，但在任何情况下这一温度至少是150℃。

炭最好是在主反应器的上游被分离成两部分，第一部分是比较细的颗粒，第二部分是比较粗的颗粒。第二部分炭的一部分，最好是全部，被送入主反应器中。

颗粒状煤的部分氧化最好是在流化床中进行。

流化床可以具有均匀的气流速度。

作为一种供选择的方案，流化床可以具有火口床或喷射床柱型式，或者相反，装备有一个或多个再循环区。

一般情况下，要想完全避免一部分热气体与上述的部分炭一起进入主反应器中是很困难的，但最好是减小进入主反应器的热气体的比例，以便降低主反应器中氧的消耗率并避免不得不将该气体预热至主反应器的操作温度。如果颗粒状的煤的部分氧化是在流化床中完成的，那么，第一部分炭颗粒可以夹带在由部分氧化反应所产生的热气体中带出流化床外。第二部分炭（例如）可以通过流化床侧壁上的一个或多个出口从流化床中排出。有一部分热气体将与第二部分炭一起排出，但大部分热气体往往是垂直向上由流化床中排出。

颗粒状的煤可以在400-1200℃的温度范围内进行部分氧化。这一温度范围的端值不是优选的，即部分氧化温度最好是在500-1000℃的范围内。一般地，按照本发明的方法和装置操作以形成用于导入炼铁高炉的热气流时，形成炭的温度越高，焦炭作为炉料的一部分被送入炉顶的比率越低。我们相信，通过在700-800℃温度范围进行部分氧化反应，可以显著降低炉子的焦炭消耗率而不需要在进行部分氧化反应的反应器结构中使用任何特殊的材料。总起来说，部分氧化反应是放热的，只要反应器中形成了适当的温度，部分氧化反应就可以自己持续进行下去。

部分氧化反应中使用的氧化气体最好是环境空气。如果需要，可以对空气进行预热或使之富含氧气。不过，一般地说，要获得所需要的部分氧化温度，不需要使空气富氧或对其进行预热就可以办到。反之，取决于煤中的挥发性物质的比例，可能需要对部分氧化反应进行冷却，以便将其保持在所要求的温度。这种冷却可以通过向形成炭的床中喷射氮、水或蒸汽来实现，十分简便。

对于制备在本发明的方法或装置中使用的颗粒状煤的煤研磨机械没有任何特殊的要求。这种颗粒状煤的平均颗粒大小一般是在1-3mm范围。使用常规的煤研磨机可以很容易获得上述平均颗粒大小。

热气体所具有的热值一般是在4-5MJ/m³范围内，其热值高于一般的高炉气体，它一般是以恒定的热值连续地产生。这种热气体是本发明方法的一个有用的副产物，它至少可以部分地被用于在主反应器和副反应器现场的另一工艺过程中。如果需要的话，可以从热气体中回收其中所夹带的第一部分炭。第一部分炭的回收可以采用任何适宜的气-固分离方法进行，例如在含水的气体洗涤器中过滤或在旋风式分离器中进行。必要时，可以向这热气体中加入水或蒸汽，以便使其温度降低到适合于导入旋风分离器的水平。

与第一部分炭分离后的热气体可以被烧掉，所产生的燃烧产物用于产生蒸汽。作为一种供选择的方案，可以将上述热气体在燃气轮机的燃烧室中燃烧。如果需要的话，可以在这一燃烧的上游从热气体中回收热量，例如采用压缩氮气流通过间接热交换来回收其热量。可以在这一热交换的下游使压缩氮气流在涡轮机中膨胀，对外做功，例如上述的膨胀可以在一个与交流发电机连接的涡轮机中进行，用来发电。

可以使用任何惯用的手段将上述的部分煤炭从主反应器输送到副反应器。

在高炉中制造铁的具体情况下，可以将铁矿石的颗粒通过风口送入炉内。一般地，铁矿石总装料量中最多可以有10%是通过风口送入的。

本发明的方法特别适合用于由金属矿石通过与还原气体反应来制造金属，例如铁。因此，主反应器可以由一个高炉构成，本发明的方法包括，在高炉的炉身中形成一个包含有焦炭和铁矿石的料层，向该料层的下面与料层邻接的氧化区鼓入热空气，其中，所述的部分炭和所述的氧气或富氧空气均被导入该氧化区中。

但是，本发明的方法并不仅仅局限于应用在高炉炼铁，它还可以用于采用Corex工艺方法炼铁。在Corex工艺方法中，主反应器由两个单独的级组成，在第一级中，铁矿石与还原气体反应形成铁，在第二级中，铁被熔化并且煤转变成气体，形成在上述第一级中使用的还原气体。在应用本发明的方法时，所述的部分炭和富氧空气或纯氧被导入第二级中。因此，可以降低煤的消耗，或者在比其它工艺要高的温度下形成熔融的铁。

根据需要，主反应器也可以是电弧炉或其它熔炼炉，在这种情况下，氧或富氧的空气被导入炉内所生成的熔体的表面以下。所述的部分炭可以被引入炉内作为包含有欲熔炼的金属在内的炉料的一部分。如果需要的话，所述的金属中至少有一部分可以通过还原金属矿石而就地形成。

下面，通过实施例并参照附图来说明本发明的方法和装置。在附图中：

图1是说明本发明方法的示意流程图;

图2是可以在本发明中操作使用的高炉和辅助设备的示意图。

参看附图1，图中所示的设备包括副反应器2和主反应器4。在副反应器2中，经过粗磨的煤转变成颗粒状的炭和热气体混合物，该热气体混合物中含有一氧化碳和氢作为可燃性组分。颗粒状煤的平均颗粒大小一般是在1-3mm范围内，通过进口6将其送入副反应器2中。可以采用惯用的手段将煤输送至进口6，通常是在中性或还原性气氛甚至在空气中气动输送。在副反应器2中，煤6与通过进口8供入的空气相混合。使副反应器2保持在一定的温度（一般是500-1000℃）下并且适当地选择进入副反应器2中的煤与空气的相对比例，以使煤产生部分氧化。送入副反应器2的空气通常被选择以使烃的生成减少到最低限度，即使是以产生含有0.5-5%（体积）二氧化碳的热气体作为代价。发生的化学反应有许多种，主要的反应包括：放出挥发性的烃;固体的碳氧化形成二氧化碳;挥发的烃氧化成为二氧化碳和水蒸汽;二氧化碳被碳还原为一氧化碳;以及水蒸汽与碳反应形成一氧化碳和氢。另外，还发生一氧化碳与水蒸汽反应生成二氧化碳和氢的可逆反应。这些反应可以由下列反应式表示：

有元素碳参加的反应比起其它反应进行要慢得多。居支配地位的反应是烃的放出和这些烃氧化生成氢、一氧化碳和二氧化碳的反应。另外还生成了少量各种气体杂质，例如硫化氢和氨。

反应生成的热气体，其热值取决于煤的成分、反应器2的温度以及向反应器2中供入反应物的相对比率，一般地说，热气体的热值在4-5MJ/m³范围内。热气体的典型成分如下：

体积%

H₂9.4

NH₃0.4

N₂55.6

CO₂1.4

CO 26.4

H₂O（气） 6.8

H₂S 0.2

这一气流成分不是十分严格的。

本发明方法的优点之一是，所产生的这一热气体可以具有大于高炉气体的热值。此外，一般地可以随主反应器4内操作条件的变化来改变副反应器2内的操作条件，同时仍以所要求的比率和所要求的热值产生热气体。这样一来，在操作下游设备燃烧该气体时由于热值波动变化而产生的问题被减小到最低程度。

根据需要，可以对通过进口8供入副反应器2的空气进行预热，不过通常不必如此，这是因为，所涉及的化学反应是净放热性的，因此不需要预热通常也可以保持理想的反应温度。由于同样的原因，尽管也可以通过进口10向副反应器2中导入工业纯氧（或富氧空气）或者通过在进口8上游将氧与空气预混合使空气富含氧气，但这些措施也不是优先选择采用的。另外，还可以经由进口6加入水或蒸汽作为外部来源的反应剂。作为一种供选择的方案，可以在进口8或其上游将水或蒸汽与空气预先混合。水或蒸汽还可以起到温度调节剂的作用，有控制地添水或蒸汽可以提供一种调整反应器2内温度的手段。

副反应器2可以采取许多种不同形式中的任意一种。不过，最好是在副反应器本身中而不是在一个单独设置的容器内将所产生的炭分离成两部分，第一部分是比较细的颗粒，第二部分是比较粗的颗粒。相应地，输入的煤颗粒的部分氧化最好是在炉床中完成，由炉床中流出的气体燃烧产物淘选掉所产生的炭中特别细小的颗粒，这些颗粒的尺寸范围一般是0.1mm至小于或等于400目（美国标准目）。剩下的那部分比较粗的颗粒留在炉床内，可以断续地或者最好是连续地从炉床中排出。

在副反应器2中形成的颗粒状炭的床最好是流化床。副反应器2最好具有某种特定形状，促使炭在炉床中滞留较长的时间，以利于完全脱除煤中的挥发分和排出由粗炭颗粒构成的第二部分。为了获得相对较长的停留时间，流化床最好具有非流化床体积的10-30%的扩大部分，流化床可以是喷射床类型或火口（crater）床型，或者在炉床内提供气体和颗粒的再循环。

第一热气体流通过出口14由副反应器2的顶部排出，这一气流中夹带着第一部分煤炭颗粒。第二热气体流通过出口16由副反应器2的侧壁排出。第二部分煤炭与第二热气体流一起经出口16排出。一般情况下，在第一部分与第二部分的总重量中，第一部分占不到10%，这是因为，只有细小的炭粒随第一热气体流一起从反应器2中排出。第一热气体流从副反应器2中流出的速度设计成明显地超过第二热气体流的速度。

上述的第一热气体流可以用于多种不同的用途，例如，最终将其燃烧掉，所得到的燃烧产物用于产生蒸汽，另外，还可以将其用于直接还原铁。第一热气体流可以在热交换器（图1中未示出）中回收其中的显热，必要时可以在旋风式分离器（图1中也没有示出）中分离其中的第一部分炭颗粒。作为一种供选择的方案，可以采用过滤或者在含水的气体洗涤器中分离炭颗粒。另外，第一气体流可以在其燃烧的上游被处理，除去其中的氮和硫的氧化物并将其干燥。该热气体一般在一段时间里产生达到一恒定的热值。

为了使反应器2开始运转，可以使用一个或多个燃烧器（图中未示出）将其预热至所要求的操作温度。一旦达到所要求的操作温度，就关闭燃烧器。

最好是连续地从副反应器2中排出第二部分颗粒状的炭，使其能够以基本上与它离开副反应器2时相同的温度被连续地送入主反应器4中。主反应器4（例如）可以由Corex成套设备的气化器/熔化器、金属熔炼炉（例如电弧炉）或金属矿石熔炼炉来提供。但是，本发明的方法特别适合于高炉的操作。因此，主反应器4可以是一个高炉。主反应器4一般是在显著高于副反应器2的温度下操作。在炼铁高炉的情况下，产生的最高温度在2100-2200℃范围内。第二部分颗粒状的煤炭最好是经由管道18、通过进口20直接送入反应器4中，中间没有停留时间，如果有停留时间就会丧失显热。由于第二部分炭是在高温下在反应器2中产生的，因此最好是将其在还原性或中性气体介质中输送至进口20，从而将火灾或爆炸的危险减小到最低程度。通过出口16由反应器2中排出的第二热气体流可以用来作为载气。如果需要的话，可以利用重力帮助上述的第二部分炭从反应器2流向反应器4。

如果主反应器4是一个高炉，在其操作过程中，炉内一般保持有一个由焦炭和铁矿石构成的炉床（附图中未示出）。第二部分颗粒状的炭是在炉床下面的气体氧化或火焰区进入主反应器4。因此，碳粒迅速燃烧，生成二氧化碳，另外还产生一些灰分。二氧化碳本身与碳迅速反应，生成一氧化碳，在炼铁的情况下，这些一氧化碳将铁矿石还原成为金属铁。这些基本的反应是按下列反应式进行的：

从事高炉作业的普通技术人员都知道，高炉中还发生许多其它化学反应，不过，大体上说，高炉的产品是熔融的铁和炉渣以及还原气体，熔融铁和炉渣由炉底排出，还原气体由炉顶排出。

为了在反应器4内获得必要的高温燃烧条件，通过进口22向反应器4内鼓入空气。所述的空气最好预热至1000-1200℃温度。另外，还通过进口24向反应器4中喷入纯氧或富氧空气（最好至少90%纯度）流。通常，反应器4可以有多个风口（图1中未示出），每个风口具有与进口20、进口22和进口24相对应的独立的通口。作为一种供选择的方案，也可以预先将氧气与空气混合好。一般地，进入反应器4的空气与氧气的相对比例应使得空气中氧的浓度提高到25-30%（体积）的范围内。

由于炭在副反应器2中已基本上脱除挥发分，因此，它在主反应器4中完全燃烧所需要的氧比起通过供入煤来满足对碳的需求时所需要的氧要少。另外，由于在副反应器2中已脱去挥发分并且炭是在高温下被供入主反应器4中的，因此对主反应器4的热负荷降低了。由副反应器2的操作而产生的另一个优点是，挥发性烃的放出发生在副反应器2中而不是在主反应器4内。由于阻止了大部分的挥发性烃进入主反应器4，减少了由于这些挥发性烃分解而产生的炭黑沉积。在高炉中，这种沉积会降低炉料的透气性，结果使得有效的操作受到削弱。此外，在主反应器4的上游分离出特别细小的炭颗粒，防止了这些颗粒进入主反应器4中。

参看附图2，通过进口34将煤供入流化床反应器30中，在该反应器内，具有密相的流化床32保持在750℃。上述的煤一般是悬浮在氮气或空气中被送入反应器中。通常，每23.3份（重量）的煤使用大约1份（重量）的氮气，或按体积比计算为3份氮∶1份煤。氮载气一般是以3-6巴（绝对）的压力使用。

借助于经由进口36导入反应器30底部的空气流使床32流态化。空气的供入压力一般是3-6巴（绝对）。导入反应器30的空气与煤的质量比一般是在1至1.4左右。在这样的操作条件下，通常需要向反应器30内导入水，以使反应器内的温度保持在选定的750℃。水或蒸汽可以被加到携带有煤的氮气中。必要时，可以用一个测量床32的温度的温度传感器（附图中未示出）来控制水的添加速度。在床32中发生一系列反应，上文中已参照图1所示的反应器2对这些反应作了说明，最终的结果是，煤脱去挥发分转变成炭，与此同时产生热气体，热气体主要含有氮、氢、一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽。一般地，煤由于在反应器30中脱去挥发分，其重量减少约20-60%，具体的数值取决于煤的成分。热气体一般具有热值4.2MJ/m³左右，不过，任何未燃烧的烃的存在有可能显著提高其热值。所产生的热气体大部分穿过流化床32的上部，通过出口40由反应器30中排出。这一气体流构成了第一热气体流。第一气体流中夹带着由床32中被淘洗出的细煤炭粒构成的第一部分煤炭。第二部分煤炭在高于进口34的位置上通过出口42由床32中排出。在床32中产生的热气体，有一部分是作为第二气流与第二部分煤炭一起通过出口42流出的。在反应器30中生成的煤炭，其中约99%（重量）是作为第二部分，大约1%（重量）是作为第一部分;至少75%的气体燃烧产物通过出口40流出反应器30。第一热气体流流向旋风分离器44，在那里分离出其中所夹带的炭粒。可将所得到的细小的碳产物（例如）燃烧以产生热量。根据需要也可以省去旋风分离器。第一热气体流在分离除去其中的炭粒后流向气体洗涤器46，除去其中的杂质，如硫的氧化物和氮的氧化物，洗涤器46还可以包含一个冷凝器，用以除去气流中所含的大部分水蒸汽。随后，所得到的净化的气体可流到锅炉48，用来产生蒸汽。另外，也可以把它送到燃气轮机（附图中未示出）的燃烧室中并使所得燃烧产物膨胀作功。这种燃气轮机可以用来发电。

通过出口42由反应器30中排出的第二部分比较粗的煤炭颗粒被送到高炉50的风口52（图2中只表示了一个这样的风口52）。通过风口52将这些煤炭喷入高炉50的焦炭循环区54中。焦炭循环区与由焦炭、氧化铁和石灰石或其它熔剂组分构成的炉床或炉料56相邻接。

另外，分别由管道58和管道60向风口52中供入预热至1100℃的空气流和最高含有10%（体积）气体杂质的氧气流。直到进入高炉50的焦炭循环区54为止，炭的颗粒与氧和预热的空气是分隔开的。在焦炭循环区54内发生较强的燃烧，温度一般达到2160℃左右。在这样的环境中，大部分炭颗粒转变成灰分和气体燃烧产物。在焦炭循环区54和炉料56中发生的主要反应如下：

当然，还发生了一些其它反应，包括涉及水蒸汽和氢的反应。

一般地说，高炉50的操作基本上是常规的操作。铁矿石被一氧化碳还原而产生的铁被焦炭循环区中碳的燃烧所产生的高温所熔化，所产生的熔融铁通过出口62从炉的底部排出。另外，熔渣聚集在熔融铁水的表面上，可通过出口64排出。在焦炭循环区54内形成的强燃烧区中，炉料56的底部不断地消耗，因此需要不时由高炉50的顶部向炉身中装入新的炉料。另外，高炉气体从高炉50的顶部流出，可以把它们收集起来。

前已述及，高炉50的操作基本上是常规的，但是，通过风口52向高炉50中喷入炭的颗粒可以做出某些改变，特别是降低焦炭的燃烧速度。例如，通常按每生产一吨铁水装入480kg焦炭和60kg煤的比例装料的高炉，如果以750℃的温度通过风口52向高炉50中喷吹炭并按每吨铁水50kg氧气的比率向高炉50内导入氧气（这一氧气导入比率相当于通过风口进入炉内的氧分子总量的8%），其焦炭供料比率可以减少到每吨铁水360kg左右。在这样的条件下产生的高炉气体的热值为2.5MJ/m³左右。

如果需要提高高炉气体的热值，可以通过风口52向高炉50的焦炭循环区54内追加喷入铁矿石。通常，铁矿石进料总量中最多可以有5%用这种方式喷入。采用750℃的炭进料温度并以每吨铁水100kg氧的比率导入氧气使空气富氧，可以将高炉气体的热值提高到将近3MJ/m³。

Claims

1、一种冶金方法，该方法包括：在主反应器中进行使碳质材料转变成还原气体的反应；将纯氧或富氧的空气导入主反应器中，使其参与上述的一个或多个反应；在主反应器中熔炼金属；在一个独立于上述主反应器的副反应器中使颗粒状的煤部分地氧化，形成颗粒状的炭和热气体；在高温下将至少一部分炭送入主反应器中，但不送入或仅送入一部分热气体，所述的部分炭构成了上述碳质材料的一部分或全部。

2、权利要求1所述的方法，其中，所述的部分炭被连续地送入主反应器中。

3、权利要求1或2所述的方法，其中，在主反应器的上游将炭分离成颗粒相对较细的第一部分和颗粒相对较粗的第二部分，第二部分颗粒至少有一部分被送入主反应器中。

4、权利要求1-3中任一种所述的方法，其中，第二部分全部被送入主反应器中。

5、权利要求3或4所述的方法，其中，第一部分炭颗粒夹在所述热气体的主流中被带出炉床外，所述热气体的次要流与第二部分炭一起排出。

6、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述的部分氧化是在流化床中进行。

7、权利要求6所述的方法，其中，流化床具有比其未膨胀体积大10-30%的膨胀的体积。

8、权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，流化床至少有一个再循环区。

9、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，部分氧化是在500-1000℃温度范围内完成。

10、权利要求9所述的方法，其中，所述温度是在700-800℃范围内。

11、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在煤的部分氧化中使用空气。

12、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，蒸汽、氮或水被用于煤的部分氧化中以调节温度。

13、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，颗粒状煤的平均颗粒大小在1-3mm范围内。

14、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，热气体具有恒定的热值。

15、上述权利要求中任一项所述的方法，包括至少将一部分热气体连续地供入与上述第一和第二反应器处在同一地点的另一工艺过程中。

16、上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在主反应器中用还原性气体使金属的矿石还原成为金属。

17、权利要求16所述的方法，其中，所述的金属是铁。

18、权利要求17所述的方法，其中，所述的主反应器是高炉。

19、权利要求18所述的方法，还包括在竖炉中形成包含有焦炭和铁矿石的炉床，将热空气供入位于炉床下面并与炉床邻接的氧化区中，其中，所述的部分炭和所述的氧或富氧空气被导入氧化区中。

20、权利要求19所述的方法，其中，颗粒状的铁矿石被喷射到氧化区中。

21、权利要求17所述的方法，其中，主反应器是一个气化器-熔化器。

22、权利要求1-16中任一项所述的方法，其中，主反应器是一个金属熔炼或熔化炉。

23、一种基本上如说明书中参照附图1或附图2所描述的冶金方法。

24、用于实施冶金方法的设备，该设备包括：一个用于进行使碳质材料转变成还原气体的反应并用来熔化金属的主反应器，该主反应器至少有一个进口，用于将纯氧或富氧的空气导入主反应器中，参与上述的一个或多个反应;一个独立于上述主反应器的副反应器，用于使颗粒状的煤部分地氧化，形成颗粒状的炭和热气体，该副反应器有一个供上述煤使用的进口和一个供氧化性气体使用的进口;用于在高温下将至少一部分炭及仅仅一部分热气体（或没有热气体）导入主反应器以提供部分或全部所述碳质材料的装置。

25、权利要求24所述的设备，其中，所述的反应器适合于包含有一个可以在其中进行所述的部分氧化的流化床。

26、用于实施一种基本上如说明书中参照附图1或附图2所描述的冶金方法的设备。