DD283653A5 - Verfahren und vorrichtung zur vorwaermung und vorreduzierung von metalloxidhaltigem material - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorwaermen und Vorreduzieren von metalloxidhaltigem Material. Das Material wird in einer Wirbelschicht mit heiszen Abgasen aus der darauffolgenden Vorreduktionsstufe vorgewaermt. Das heisze Material wird in einer Flammenkammer eingeschmolzen und vorreduziert unter Ausnutzung von heiszen Gasen aus der darrauffolgenden Endreduktionsstufe. Das vorreduzierte Material wird in der Endreduktionsstufe endgueltig reduziert. Fig. 1{Verfahren; Vorrichtung; Wirbelschicht; Abgase; Vorreduktionsstufe; Flammenkammer; Vorwaermen; Vorreduzieren; metalloxidhaltiges Material}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorwärmung und Vorreduzierung von metalloxidhaltigem Material wie Schlicht oder Erzkonzentrat, um ein zur Endreduktion geeignetes Produkt zu erzeugen. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf einen Prozeß, bei dem das metalloxidhaltige Material in eine oberhalb einer Endreduktionsstufe angeordnete Flammenkammer eingegeben und darin mindestens teilweise eingeschmolzen und vorreduziert wird. Das Material wird dabei in der Flammenkammer in eine Drehbewegung versetzt und anschließend abwärts der Endreduktionsphase zugeführt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Vorwärmung und Vorreduzierung von metalloxidhaltigem Material wie etwa Schlich oder Erzkonzentrat, um ein zur Endreduktion geeignetes Produkt zu erzeugen, insbesondere auf eine Vorrichtung, die eine Flammenkammer aufweist, deren Austrag für Schmelze und vorreduziertes Material im unteren Teil der Flammenkammer mit einer Endreduktionsphase verbunden ist. Die Vorrichtung weist Eintrittsöffnungen zur Eintragung von vorgewärmtem metalloxidhaltigem Material in die Flammenkammer sowie Vorrichtungen auf, mit denen das metalloxidhaltige Material in der Flammenkammer in eine Drehbewegung versetzt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bisher sind Verfahren zur direkten Reduktion von metalloxidhaltigem Material zu schmelzflüssigem Metall bzw. Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen das Metalloxid in direktem Kontakt mit der Metallschmelze in einem Schmelzbad durch das in der Schmelze aufgelöste kohlenstoffhaltige Material reduziert wird. Das Metalloxid wird dabei in das Schmelzbad zusammen mit Kohle und Öl eingetragen. Die Reaktion in der Schmelze ist endotherm und erfordert Zusatzwärme, Wärme kann z. B. durch Verfeuerung des СО-Gases erzeugt werden, das bei der Reduktion entsteht.

Es ist jedoch schwierig, die bei der CO-Verfeuerung freigesetzte Wärme in ausreichendem Maße der Schmelze zuzuführen. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, durch die der Übergang von Wärme zu Schmelze und Metalloxid begünstigt werden soll. Es ist u. a. vorgeschlagen worden, die Reduktion in einem rotierenden Reaktor stattfinden zu lassen, wobei die Verbrennungswärme durch die Kammerauskleidung zur Schmelze übergeht. Ein derartiges Verfahren würde hohe Anforderungen an die Kammerauskleidung stellen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Wärmebedarf beim Reduktionsprozeß durch elektrische Energie gedeckt werden sollte. Diesem Verfahren gemäß wird die Verbrennungswärme aus der bei der Reduktion gebildeten Gase zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet, die dann ganz oder teilweise zum Anwärmen der Schmelze ausgenutzt wird. Auch wenn der gesamte Wärmeinhalt der Abgase verwertet würde, würde die durch die Gase erzeugte Energie zur Deckung sowohl des Energiebedarfs bei der Reduktion als der Wärmeverluste nicht ausreichen. Zusätzliche Energie wäre erforderlich. Die zusätzlichen Brennstoffe können zur Vorwärmung und/oder Vorreduzierung von metalloxidhaltigem Material oder zur Erzeugung von elektrischer Energie ausgenutzt werden, um den Wärmebedarf im Reaktor zu decken. Es ist auch von früher bekannt, z. B. durch die SE PS 419129 feinverteiltes eisenoxidhaltiges Material in einem Reaktor mit

zirkulierender Wirbelschicht ganz oder teilweise zu reduzieren, bei dem ein oberer und ein unterer Reaktionsraum miteinander verbunden sind. Schlicht wird in den unteren Reaktionsraum eingetragen. In den oberen Reaktionsraum wird kohlenstoffhaltiges Material eingetragen, das einerseits das zur Reduktion erforderliche Gas erzeugt und andererseits durch teilweise Verbrennung den Wärmebedarf im Reaktor deckt. Verbrennungsluft wird dem oberen Reaktionsraum zugeführt. Vom Reaktor abgeschiedene und gereinigte Abgase werden dem unteren Reaktionsraum zugeführt und teils zur Fluidisierung des Reaktors und teils als Reduktionsmittel eingesetzt. Die Reduktion erfolgt in der zirkulierenden Wirbelschicht bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Eisen. Gemäß einem Beispiel in der Patentschrift entsprach die Zugabe von pulverförmiger Kohle 700 kg/ Tonne Fe.

Die Kinetik der Reduktionsreaktion Fe₂O₃= = = FeO ist unvorteilhaft bei den niedrigen Temperaturen, die in Reaktoren mit Fließbetten, z.B. des oben beschriebenen Typs in Frage kommen können. Bei 800°C erhält man Reaktionszeiten von mehreren, evtl. mehreren zehn Minuten, je nach Korngröße und dem gewünschten Reduktionsgrad. Eine ausreichende Erhöhung des Temperaturniveaus, um eine akzeptable Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, kann bei einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nicht in Frage kommen, weil dabei die Sinterungsneigung der Partikel im Bett gleichzeitig zunimmt. Die Vorreduktion von Metalloxid bei einer Temperatur von 800°C in einem Wirbelschichtreaktor setzt beim reduzierenden Gas ein gewisses Reduktionspontential voraus. Dies führt im Beharrungszustand dazu, daß das Gas noch beim Austritt bedeutende Mengen an reduzierenden Komponenten wie CO und H₂ aufweist. Durch die Rezirkulierung des Gases mit u. a. CO₂- und H₂O-Abscheidung können die reduzierenden Komponenten jedoch besser ausgenutzt werden. Durch die Vergasung eines Teils des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels im Fließbett könnte ein ausreichendes Reduktionspotential aufrechterhalten werden, ohne andere gleichzeitige Maßnahmen verschlechtert dies jedoch die Energieausnutzung des Prozesses. Aus der schwedischen Patentschrift Nr. SE 395017 ist es außerdem bekannt, metalloxidhaltiges Material in schmelzflüssigem Zustand in einem Schacht vorzureduzieren, bei einer höheren Temperatur als oben beschrieben. Im oberen Teil des Schachtes mit oxidierender Atmosphäre wird Wärme durch Verbrennung von festen, schmelzflüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erzeugt. Das metalloxidhaltige Material fällt im Schacht herab, wobei es durch den Kontakt mit den erzeugten heißen Gasen aufgeheizt und eingeschmolzen wird. Das Material wird durch die Verbrennungsgase teilweise vorreduziert. Die eigentliche Vorreduktion des Materials erfolgt dagegen hauptsächlich erst im unteren Schachtteil durch das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, das in den oberen Schachtteil eingetragen und verkokt wird und in den unteren Schachtteil herabfällt, wo es für eine reduzierende Atmosphäre sorgt. Ein Teil des durch den oberen Schachtteil eingegebenen kohlenstoffhaltigen reduzierenden Materials wird auch zur Wärmeerzeugung ausgenutzt. Dem Schacht soll auch Energie zugeführt werden sowohl für Aufheizung, Einschmelzung und Reduktion von metalloxidhaltigem Material. Folglich werden die Abgase eine große Menge Energie enthalten. Das Problem des Prozesses besteht in der optimalen Ausnutzung dieser Energiemenge. Da die aus dem Schacht aufsteigenden Abgase außerdem sowohl Topfen von schmelzflüssigem Metalloxid als auch feste Partikel von Reduktionsmittel, Metalloxiden und eventuellen anderen Prozeßzusätzen mit sich ziehen, stellt die Reinigung der Abgase große Probleme dar. Metalloxidpartiekel können aus den Abgasen bevorzugt erst dann getrennt werden, wenn das Gas auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei der alle schmelzflüssigen Partikel erstarrt und nicht mehr in der Lage sind, Partikelabscheiderund Gasreiniger zu verstopfen, vorzugsweise auf eine Temperatur unter 1000⁰C. Nach Abkühlung und Abscheidung können die Partikel zurück in den Prozeß geführt werden, erfordern aber dann eine erneute Aufwärmung, was zu einer verschlechterten Energieausbeute führt. Auch eine Abkühlung der Gase auf unter 1000⁰C, eventuell mit Wärmerückgewinnung verbunden, ist mit praktischen Schwierigkeiten behaftet.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zur Anwendung zu bringen, die es ermöglichen, den Vorreduktionsprozeß positiv zu beeinflussen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorwärmen und Vorreduzieren von metalloxidhaltigem Material wie Schlich oder Erzkonzentrat um ein zur Endreduktion geeignetes vorreduziertes Produkt hervorzubringen, wobei das metalloxidhaltige Material

- in eine oberhalb einer Endreduktionsstufe angeordnete Flammenkammer eingegeben wird,

- mindestens teilweise in der Flammenkammer eingeschmolzen und vorreduziert wird,

- in eine Drehbewegung versetzt wird,

- abwärts zur Endreduktionsstufe geleitet wird,

sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem der Energiegehalt, der bei Teilprozessen gebildeten Gase dem Gesamtprozeß zugute kommt, zur Minimierung der bei der Erzeugung des schmelzflüssigen metallischen Produkts gebrauchten Energie Verwendung findet und damit ein Verfahren mit verbessertem Energiehaushalt und verbesserter Kinetik für die Reduktion zur Verfügung steht, wobei weiterhin die von den Abgasen aus der Vorreduktionsstufe der Flammenkammer mitgeführten schmelzflüssigen und festen Partiekl auf eine einfache Weise abgeschieden und der Vorreduktionsstufe zurückgeführt werden, bei dem dadurch geringere Mengen reinere Abgase anfallen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf eine überraschend einfache Weise die Probleme der Reduktionsprozesse gelöst werden, indem das metalloxidhaltige Material vor der Aufgabe in die Flammenkammer, in einen mit der Flammenkammer verbundenen Wirbelschichtreaktor eingegeben und darin vorgewärmt wird. In den unteren Teil des Reaktors werden als Fluidisierungsgase heiße Abgase aus der Flammenkammer eingeführt. Die heißen Gase wärmen gleichzeitig das Material im Reaktor vor. Das metalloxidhaltige Material wird im Fließbett vorgewärmt, wonach es aus den den Reaktor verlassenden Abgasen getrennt wird, und entweder dem Reaktor zurückgeführt oder in die Flammenkammer eingegeben wird. Danach wird das eingetragene vorgewärmte metalloxidhaltige Material in der Flammenkammer eingeschmolzen und/oder vorreduziert unter Ausnutzung der heißen reduzierenden Gase aus der Endreduktionsstufe. Vorwärmung und Vorreduktion von metalloxidhaltigem Material können gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer

Vorrichtung vorgenommen werden, die einen mit dem oberen Teil der Flammenkammer verbundenen Wirbelschichtreaktor zur Aufwärmung des metalloxidhaltigen Materials vor der Aufgabe in die Flammenkammer aufweist. Der Reaktor weist am unteren Teil einen Eintritt für die heißen Abgase aus der Flammenkammer und ist am oberen Teil verbunden mit einem Partikelabscheider zur Abscheidung von vorgewärmtem metalloxidhaltigem Material aus den den Reaktor verlassenden Gasen. Der Partikelabscheider ist über eine Rückführungsleitung mit dem unteren Reaktorteil und über eine Eintragungsleitung mit der Flammenkammer verbunden. Der untere Teil der Flammenkammer ist vorzugsweise mit dem Eintritt für heiße reduzierende Gase aus der Endreduktionskammer verbunden.

Das vorgewärmte metalloxidhaltige Material kann erfindungsgemäß in der Flammenkammer direkt mit dem Wärmeinhalt der heißen, aus der Endreduktionsstufe aufsteigenden Gase eingeschmolzen werden, wobei das metalloxidhaltige Material vorzugsweise in den untersten Teil der Flammenkammer eingegeben wird. Das metalloxidhaltige Material wird derart eingegeben, daß zwischen dem Material und den aufsteigenden Gasen ein möglichst guter Kontakt erreicht wird, wobei sowohl Einschmelzung und Vorreduktion des Materials im untersten Teil der Flammenkammer erfolgen können. Die aufsteigenden Gase ziehen das schmelzflüssige und vorreduzierte Material mit sich höher in die Flammenkammer hinein, wo das Material in eine Drehbewegung versetzt und auf die Flammenkammerwände geschleudert wird. In schmelzflüssigem Zustand fließt dann das vorreduzierte Material abwärts in die Endreduktionsstufe.

Das vorgewärmte Material kann auch mit Wärme aus der Verbrennung von einem Teil oder der gesamten Menge reduzierender Gase in der Flammenkammer selbst eingeschmolzen werden. Die Verbrennung kann im oberen oder unteren Teil der Flammenkammer erfolgen, je nach Aufgabe von verbrennungsfördernden Mitteln. Bei der Verbrennung können Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoffgas u. dgl. eingesetzt werden.

Die Gase aus der Endreduktion werden vorzugsweise nach oben durch diejenige Öffnung im Boden der Flammenkammer aufgegeben, durch die schmelzflüssiges metalloxidhaltiges Material abwärts in die Endreduktionsstufe fließt. Bei gewissen Ausführungen können die Gase jedoch durch Eintrittsöffnungen eingegeben werden, die seitlich oder am oberen Teil der Flammenkammer angeordnet sind. Es soll für einen guten Kontakt zwischen den Gasen und dem vorgewärmten metalloxidhaltigen Material gesorgt werden.

Die reduzierenden Gase aus der Endreduktion können teilweise oder vollständig in der Flammenkammer verfeuert und sowohl zur Einschmelzung als Reduktion des vorgewärmten Schliches ausgenutzt werden, ohne daß dies nennenswert den Vorreduktionsprozeß in der Flammenkammer beeinflussen würde, weil Verbrennung und Vorreduktion in verschiedenen Zonen der Flammenkammer erfolgen. Dies führt zu einer maximalen Ausnutzung des Reduktionspotentials von Gasen und einem minimalen Reduktionspotential bei den abgezogenen Gasen.

Je nach Größe des Anteils von reduzierendem Gas, der bei der Verbrennung verbraucht wird, kann ein anderes reduzierendes Mittel zugegeben werden, um den Bedarf an reduzierendem Mittel bei der Vorreduktion des metalloxidhaltigen Materials zu decken. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als reduzierendes Material kohlenstoffhaltiges Material eingesetzt. Das kohlenstoffhaltige Material wird in die Flammenkammer eingegeben, vorzugsweise gleichzeitig mit dem verbrennungsfördernden Gas. Das verbrennungsfördernde Gas verbrennt aufsteigende reduzierende Gase und bildet heiße Flammen, Zonen mit hohem Verbrennungspotential, vorzugsweise in der Mitte der Flammenkammer. Ebenfalls können die flüchtigen Bestandteile der Kohle verbrannt werden. Die Verweilzeit der Kohle in der heißen Flamme ist vorzugsweise so kurz, daß die Kohle nicht nennenswert verbrannt, sondern nur verkokt wird. Das metalloxidhaltige Material wird derart eingetragen, daß es die heißen Flammen berührt und schmilzt. Die Schmelze und der gebildete Koks werden in eine Drehbewegung versetzt und gegen die Flammenkammerwand geschleudert. Die Kokspartikel tragen dazu bei, daß an der Wandung eine reduzierende Zone gebildet wird, wobei hauptsächlich das in schmelzflüssigem Zustand befindliche Metalloxid reduziert wird. Die Gase an der Flammenkammerwand brauchen also nicht im Gleichgewicht mit den Gasen in der Flammenkammermitte zu sein. Bei Aufgabe von zusätzlichem Reduktionsmittel, z. B. kohlenstoffhaltigem reduzierendem Material, in die Flammenkammer soll es vorzugsweise eine Partikelgröße aufweisen, die genügend groß ist, um das Reduktionsmittel in der Flamme nicht sofort verbrennen, sondern hauptsächlich verkoken zu lassen. Dabei wird das durch die Wärme verkokte kohlenstoffhaltige Mittel unverbrannt gegen die Wände geschleudert und dort als Kokspartikel in die Metalloxidschmelze beigemischt. Die Präsenz von Kokspartikeln führt zu einem hohen Reduktionspotential in den Gasblasen der Schmelze und in der Gasschicht über der Schmelze, was zur Folge hat, daß eine einige Millimeter dicke kontinuierlich abwärts fließende Schicht schmelzflüssigen, vorreduzierten Metalloxids auf der Wandoberfläche erhalten bleibt.

Die Flammenkammer der oben beschriebenen Ausführungsform kann vorzugsweise als Zyklon ausgebildet sein, in dem feste und schmelzflüssige Partikel von den Gasen getrennt werden. Die Verweilzeit der Gase in der Flammenkammer ist durchschnittlich einige Zehntelsekunden. Trotz der kurzen Verweilzeit können die Gase Wärme abgeben und die Partikel zum Erwärmen und Schmelzen bringen, dank der intensiven Turbulenz im Zyklon. Die Turbulenz verstärkt die Wärmeübertragung durch Strahlung und Konvektion auf die suspendierten Partikel. Bei der Verweilzeit des shmelzflüssigen Metalloxidsund des verkokten Reduktionsmittels handelt es sich um einige Sekunden, die die Zeit angeben, die das Material an den Wänden haften bleibt.

Zum Beispiel eine Flammenkammer, dessen oberer Durchmesser d1 = 2460 mm und unterer Durchmesser d2 = 1 9200 mm und Höhe h = 1 700 mm betragen, wird mit 7,5 t/h Eisenschlich beschickt. Die Temperatur der Flammenkammer ist 1 600 bis 1 700 ⁰C. Dabei entsteht auf der Flammenkammerwand eine schmelzflüssige vorreduzierte Schicht. Die Verweilzeit der Gase ist etwa 0,2 Sekunden. Bei der Schmelze, die die Wand herunterrinnt, ist die Verweilzeit jedoch etwa 10 Sekunden. Die Vorreduktion in der Flammenkammer erfolgt schnell, weil das metalloxidhaltige Material auf Grund der Vorwärmung schnell eine für die Reduktion günstige Temperatur erreicht. Das metalloxidhaltige Material hat also bereits bei der Eintragung in die Vorreduktionsstufe eine relativ hohe Temperatur. Das Material wird auf eine Temperatur vorgewärmt, die jedoch nicht die Anbackungstemperatur des Materials übersteigen soll, um Agglomeration im Fließbett zu vermeiden. In der Regel hat sich eine

Temperatur zwischen 600 und 950 ⁰C für geeignet erwiesen. Besonders dann, wenn das metalloxidhaltige Material in nahem Kontakt mit den heißen Flammen oder mit heißen reduzierenden Gasen in die Flammenkammer eingegeben wird, wird das Material schnell auf eine für die Vorreduktion günstige Temperatur aufgeheizt, wobei die Vorreduktion sehr schnell erfolgt. So erfolgt z. B. die Reaktion Fe₂O₃= = Fe₃O₄= = FeO nahezu spontan bei Temperaturen über 1 200 ⁰C-1 300 ⁰C. Einer der wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der verbesserten Wirtschaftlichkeit. Der Bedarf an von außen zugeführter Energie für Vorreduktion und Einschmelzung wird auf ein Minimum herabgesetzt, wenn die Metalloxide der Flammenkammer vorgewärmt zugeführt werden. Auch der Energiebedarf bei der Endreduktion selbst wird minimiert, indem die Metalloxide vorreduziert und hauptsächlich in schmelzflüssigem Zustand der Endreduktion zugeführt werden. Der Energieinhalt der gebildeten Gase wird maximal ausgenutzt. Teilweise wird der Energieinhalt der Gase bei der Vorwärmung von Schlich im Wirbelbett optimal ausgenutzt, zum Teil kann die Vorwärmung mit praktisch ausgebrannten Abgasen erfolgen. Bei den bisher bekannten Prozessen mit einer Wirbelschicht ist die Vorwärmung vorzugsweise mittels reduzierender Gase erfolgt, wobei die Abgase aus den Prozessen noch einen bedeutenden chemischen Energiegehalt aufgewiesen haben, den man hat nicht optimal ausnutzen können.

Eine Vorreduktion von Metalloxid in fester Phase, wie er z. B. in einer Wirbelschicht ausgetragen wurde, würde dagegen einen höheren СО-Gehalt in den reduzierenden Gasen erfordern. Dies wiederum würde zu einem erhöhten Bedarf an reduzierenden Gasen aus der Endreduktionsstufe und folglich zu einem erhöhten Kohlenverbrauch in der Endreduktionsstufe führen. Eine Vorreduktion in schmelzflüssigem Zustand vermindert erheblich den Bedarf an Reaktionsmitteln. Falls die Vorreduktion dagegen in einem Fließbett erfolgen würde, würde der Bedarf an Kohle bedeutend größer sein, um ein ausreichendes Reduktionspotential im Gas zu erhalten. Bei Vorreduktion bei 1 200,00⁰C in schmelzflüssigem Zustand werden die Abgase aus der Vorreduktion nur etwa 5% CO enthalten, wogegen sie nach einer Vorreduktion bei 800⁰C in fester Phase, z. B. in einem Fließbett, immer noch etwa 30% CO enthalten würden.

Die Endreduktion von bereits in schmelzflüssigem Zustand befindlichem FeO zu Metall erfordert natürlich auch weniger Energie als die Endreduktion von festem FeO. Die Reduktion von FeO in der Endreduktionsphase erfolgt mit C über CO, wobei das gebildete CO₂ gebildet wird. Aus der Reaktionszone erhält man also hauptsächlich CO. Wenn dem Bad selbst Sauerstoff oder Luft zugeführt wird, erfolgt eine Verbrennung nur zu CO. Die Endverbrennung des gebildeten CO kann dagegen oberhalb der Badoberfläche erfolgen. Die Verbrennung oberhalb der Badoberfläche führt dem Bad zusätzliche Energie zu. Das oberhalb des Bades gebildete Gas kann bis zu 60% CO2 enthalten ohne bedeutende Auswirkungen auf die Endreduktion. Das gebildete Gas enthält noch immer ausreichend CO, um das Reduktionspotential und den Wärmebedarf in der Flammenkammer zu decken. Der Wärmebedarf ist auf Grund der Vorwärmung von Schiich im Fließbett geringer als wenn der Schlich der Vorreduktionsstufe ohne Vorwärmung zugeführt würde.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat einen erheblich geringeren Energiebedarf und Kohlenverbrauch als ein Verfahren, bei dem die Vorreduktion in einem Fließbett erfolgt, indem Verbrennungs-und Vorreduktionsgase gemischt werden. Bei SE 419129 gibt man den gesamten Kohlenverbrauch mit 700 kg/Tonne Fe an, ein Großteil der zugeführten Kohle ist in den Abgasen als Verbrennungswärme enthalten. Der Energiebedarf gemäß der Erfindung beträgt 400-500 kg/Tonne Fe. Dabei können 5-30% des gesamten Kohlenbedarfs der Vorreduktionsstufe zugeführt werden.

Als ein weiterer Vorteil der Erfindung kann erwähnt werden, daß die endgültigen Abgasvolumen als Folge des verminderten Kohlenstoffbedarfs im erfindungsgemäßen Prozeß erheblich kleiner sein werden als bei entsprechenden anderen Prozessen. Da die Abgase aus dem Wirbelschichtreaktor außerdem hauptsächlich ausgebrannt sind, trägt die Erfindung zu einem arbeitsmilieufreundlicheren Prozeß bei. Bei dem erfindungsgemäßen Prozeß können diejenigen Schwierigkeiten vermieden werden, die mit abgekühlten explosiven giftigen Gasen, z. B. nicht verbrannten, CO und H₂ enthaltenden Gasen, entstehen. Rein anlagentechnisch können einfachere Konstruktionen erreicht werden. Bei Prozessen, in denen unverbrannte Gase entstehen, sind diese in der Regel mittels Luft in irgendeiner Endphase verbrannt worden, was zu großen Abgasvolumen und dadurch erhöhten Kosten führt. Verbrennung mit Luft trägt außerdem zu einer Zunahme der NO_x-Gehalte von Abgasen bei. Die vorteilhafte Auswirkung der Wirbelschicht auf die Staubmengen in den Abgasen ist beachtlich. Die mit den Gasen aus der Flammenkammer mitgeführten schmeizflüssigen Tropfen und Partikel werden von kalten Schlichpartikeln aufgefangen, gleich auf die Reaktortemperatur abgekühlt, wodurch sie keine Schwierigkeiten bei Reinigung oder Rückführung von Gas in die Flammkammer verursachen. Eventuell mit den Abgasen ausströmende Kohlepartikel, Schlacke bildende Substanzen u. dgl. werden entsprechend behandelt und in die Flammenkammer zurückgeführt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei:

Fig. 1: in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2: eine Vergrößerung der Flammenkammernwand

Fig.3: eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig.4: eine weitere Ausführung der Vorrichtung.

Die Vorrichtung in den Figuren stellt eine Flammenkammer 1 dar, einen darüber angeordneten Wirbelschicht- oder Fließbettreaktor 2, wobei das Fließbett mit einem Partikelabscheider 3 verbunden ist. Die Flammenkammer 1 ist oberhalb einer Endreduktionsvorrichtung^. B. einem Konverter 4, angeordnet, der durch eine Öffnung 5 in dem oberen Teil mit dem unteren Teil der Flammenkammer 1 verbunden ist.

Metalloxidhaltiges Material, z. B. zu reduzierender eisenhaltiger Schlich oder Erzkonzentrat 6, wird in den unteren Teil des Wirbelschichtreaktors eingegeben. Durch eine Öffnung 7 strömen gleichzeitig heiße Gase mit einer Temperatur von etwa 1400-1800°C aus der darunter befindlichen Flammenkammer 1 in den Reaktor und fluidisieren den eingetragenen Schlich. Die Temperatur der Flammenkammer 1 und der Abgase variiert je nach dem, welche Metalloxide vorreduziert werden. Ni-Oxide erfordern höhere Temperaturen als oben angegeben und Cu-Oxide niedrigere Temperaturen. Der Schlich wird im Reaktor durch die Heißgase auf etwa 600-950⁰C, eine Temperatur, die die Anbackungstemperatur des Materials unterschreitet, vorgewärmt. Die Temperaturen sind auch in diesem Fall davon abhängig, welche Metalloxide aufgewärmt werden sollen, Ni-Oxide auf eine höhere, Cu-Oxide auf eine niedrigere Temperatur gegenüber Fe-Oxiden. Falls die Temperatur der eingetretenden reduzierenden Gase zu hoch ist, kann sie entweder gleich nach oder vor dem Eintritt in den Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht herabgesetzt werden, z. B. indem ein Teil der gereinigten und abgekühlten Gase zirkuliert wird. Normalerweise wird die gesamte Gasmenge aus der Flammenkammer 1 zur Aufwärmung von Schlich ausgenutzt. Wenn aber die Temperatur des Schliches geneigt ist, im Wirbelschichtreaktor zu hoch zu sein, kann ein Teil der Abgase aus der Flammenkammer 1 statt dessen zur Vorwärmung von Luft, Brennstoff oder Schlackenbildner herangezogen werden.

Die Schlich partikel sollen eine für Vorwärmung und Reduktion günstige Korngröße aufweisen. In den meisten Fällen haben sich Partikel mit einem Durchmesser von < 1 mm für geeignet erwiesen. Die fluidisierenden Gase befördern Schlich in den oberen Teil des Reaktors und durch einen Kanal 8 aus dem Reaktor zum Partikelabscheider 3. Die Figur zeigt einen Partikelabscheider des vertikalen Zyklonenabscheider-Typs, es kann aber auch ein anderer zweckentsprechender Abscheider oder ein geeigetes Abscheidungssystem ebenso gut eingesetzt werden. Die gereinigten Abgase werden durch den Austritt 9 aus dem Abscheider abgezogen. Die abgeschiedenen Partikel werden aus dem unteren Teil des Zyklonenabscheiders entweder über eine Rückführungsleitung 10 zurück in den Wirbelschichtreaktor 2 oder über eine Austragsleitung 11 in die Flammenkammer geführt. Mit einer Vorrichtung 12 kann das Verhältnis zwischen dem zurückführenden Material und dem Material eingestellt werden, das der Flammenkammer 1 direkt zugeführt wird. In einigen Fällen wird keine Rückführung zum Reaktor 2 benötigt, um aber eine gleichmäßige und schnelle Aufheizung des Schliches zu erreichen, ist das zirkulierende Bett jedoch in den meisten Fällen vorteilhaft. Die Massivität des zirkulierenden Bettes wirkt sich stabilisierend auf den Wärmeübergang im Reaktor aus, ohne die Energiebalance selbst zu beeinträchtigen. Die Verweilzeit der Partikel ist in einem zirkulierenden Bett verlängert und kann außerdem leicht geregelt werden, was zu einem sehr flexiblen Prozeß führt.

Dem Material in Leitung 11 wird vorder Flammenkammer 1 partikelförmiges reduzierendes Mittel wie etwa Kohle oder Koks 13 sowie verbrennungsförderndes Gas wie Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft mit z. B. > 17% Sauerstoff oder Sauerstoffgas 14 beigemischt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch niederwertige kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wie Torf, Lignit und Steinkohle verwendet werden. Bei bestimmten Prozessen reicht das Reduktionspotential der reduzierenden Gase aus der Endreduktionsstufe zur Vorreduzierung des Erzkonzentrats aus. In diesen Fällen kann auf die Aufgabe von Reduktionsmittel in die Flammenkammer 1 verzichtet werden. Der Flammenkammer 1 oder dem Wirbelschichtreaktor 3 kann auch Schlackenbildner oder Flußmittel zusammen mit Schlich oder direkt durch getrennte Eintrittsöffnungen zugeführt werden. Auch Kohle und Sauerstoff können durch getrennte Eintrittsöffnungen in die Flammenkammer 1 eingegeben werden. Die Leitung 11 verzweigt sich vorder Mündung in die Flammen kammer 1 in mehrere Leitungen, deren Anzahl z.B. von 2 bis 8 sein kann und die kreisförmig angeordnet sind und über Mundstücke 16 in die Flammenkammer 1 münden. Wenn der Wirbelschichtreaktor mit mehreren parallelen Partikelabscheidern ausgestattet ist, kann die Leitung 15 von jedem einzelnen Separator durch ein eigenes Mundstück 16indie Flammen kammer 1 münden.

Bei dem dargestellten Verfahren sind die Mundstücke 16 kreisförmig im unteren Teil der Flammenkammer 1 angeordnet. Die Mündstücke 16 geben dem Eintragsgut eine Richtung schräg auf- und einwärts in die Flammenkammer 1 hinein, so daß das eingetragene Material tangential auf imaginäre horizontale Kreise in der Flammenkammer 1 trifft. Diese Kreise haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der Querschnitt der Flammenkammer 1.

Durch die Öffnung 5 fließen heiße reduzierende brennbare Gase wie CO und H₂ aus der Endreduktionsstufe aufwärts in die Flammenkammer. Die durch die Mundstücke 16 eingegebene Luft oder das sauerstoffhaltige Gas wird mit den brennbaren Gasen gut durchgemischt und verbrennt wirksam die aufsteigenden Gase in einer oxidierenden Zone in der Flammenkammermitte, wodurch Wärme zur Schmelzung des eingetragenen metalloxidhaltigen Materials erzeugt wird. Das schräg auf-einwärts eingegebene Gas, dem eine passende tangentiale Richtung mit geeigneter Geschwindigkeit verliehen wurde, bewirkt eine Zy klon wirkung, die das Material in der Flammenkammer 1 in eine Drehbewegung versetzt, was zur effektiven

Durchmischung von Gas und Partikeln beiträgt. Gleichzeitig wird das schmelzflüssige metalloxidhaltige Material, wie in Fig. 2 gezeigt, auf die Flammenkammerwände 18 geschleudert, wo es eine dünne Schicht aus Metalloxidschmelze 19 bildet.

Unverbrannte Kokspartikel werden der Metalloxidschmelze 19 beigemischt, wodurch eine kontinuierliche Reduktion entsteht, wobei eine dünne reduzierende Gassicht 21 über und teilweise in der Schmelze an der Wand gebildet wird. Ein Teil der kokshaltigen Partikel wird mit der Schmelze in die Endreduktionsstufe geführt.

Das in die Flammenkammer 1 eingetragene Material kann natürlich durch Öffnungen in den Flammenkammerwänden 18 oder dem Dach ohne eigentliche Mundstücke eingegeben werden, vorzugsweise soll dem eingetragenen Material die gewünschte Richtung gegeben werden. Alles Material, wie Schlich oder Sauerstoff oder evtl. Luft, braucht nicht vor der Flammenkammer 1 gemischt zu werden, Hauptsache ist, daß das verbrennungsfördernde Gas effektiv mit den Gasen in der Flammenkammer 1 durchgemischt wird und das metalloxidhaltige Material den Flammen wirksam Wärme entziehen kann.

Die Flammkammerwände 18 sind vorzugsweise als Membranwände ausgeführt, deren Rohre von Wasser oder Dampf durchflossen sind. Die Membranwand kühlt die der Wand am nächsten befindliche Metalloxidschmelze-Schicht ab, die zu einer festen Schicht erstarrt. Die feste Schicht schützt die Wände vor Verschleiß. Das schmelzflüssige Metalloxid fließt kontinuierlich die Wand hinab und wird in schmelzflüssigem und vorreduziertem Zustand abwärts in eine Endreduktionsstufe, z. B. einen Konverter 4 fließen, der mit der Flammenkammer 1 verbunden ist.

Die in der Flammenkammer 1 aufwärts steigenden reduzierenden Gase werden in der oxidierenden Zone der Flammenkammer 1 durch Sauerstoffzugabe vollständig ausgebrannt und aus der Flammenkammer 1 durch die Öffnung 7 in den Reaktor 2 geleitet.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit Auftrag von Material in den unteren Teil der Flammenkammer 1. Bei einigen Anwendungen kann es von Vorteil sein, das Material in die Mitte oder den oberen Teil der Flammenkammer 1 einzutragen. Auch dann werden die Aufgabe-Mundstücke 24 so gerichtet, daß die aufsteigenden reduzierenden Gase in den heißen Flammen in der Flammenkammermitte verbrannt werden, wobei die reduzierende Schicht auf den Kammerwänden erhalten bleibt.

Bei dem in Fig.3 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren sind die Mundstücke 16 kreisförmig im oberen Teil der Flammenkammer angeordnet. Die Mundstücke 16 richten das eingegebene Material schräg nach unten und einwärts in die Flammenkammer 1 hinein, so daß das eingetragene Material tangential auf imaginäre horizontale Kreise 17 in der Flammenkammer 1 trifft. Diese Kreise haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Flammenkammer 1. Die Drehbewegung, die im Material entsteht, schleudert schmelzflüssiges Material auf die Kammerwände 18. Die aufwärts steigenden Gase und Mundstücke 16 können derart gerichtet werden, daß sich die Schmelze wunschgemäß auf die Wand verteilt.

Das vorreduzierte und mindestens teilweise schmelzflüssige metalloxidhaltige Material rinnt die Wände entlang abwärts in die Flammenkammer 1 und zum Endreduktionsreaktor 4, der z. B. als Konverter 4 ausgeführt sein kann. Im Reaktor bildet das endreduzierte Metall ein Schmelzbad 27 auf dem Boden des Konverters 4 und eine Schlackenschicht 26 auf der Metallschmelze.

Das vorreduzierte abwärts rinnende schmelzflüssige Material wird hauptsächlich in der Schlackenschicht 26 und der Schicht 25 zwischen Schlacke und Schmelze unter Bildung von reduzierenden Gasen entreduziert. In der Reaktorwand gleich oberhalb der Schlackenschicht 26 sind mindestens zwei Mundstücke 24 zur Injizierung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas zur Verbrennung des gebildeten reduzierenden Gases angeordnet. Die Mundstücke 24 sind tangential zu einem imaginären horizontalen Kreis gerichtet, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Reaktors, wodurch die Gasmischung im Konverter 4 eine Wirbelbewegung bilden wird. Das Sauerstoffgas schwebt über die Oberfläche der Schlackenschicht 26 und verbrennt die gebildeten reduzierenden Gase unmittelbar nachdem sie an der Schlackenschicht 26 gebildet sind, wobei sie Wärme an die Schlackenschicht 26 und an das Bad abgeben werden. Es kann vorzugsweise Gas mit 17-100% Sauerstoff verwendet werden.

Eine gute Umrührung des Bades z. B. mit Inertgas trägt zu einem verbesserten Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen aufs Bad bei. Die in der Endreduktionsstufe gebildeten Gase steigen gemäß dem Verfahren, wie aus der Figur hervorgeht, direkt aufwärts in die Flammkammer 1 im Gegenstrom zum abwärts fließenden vorreduzierten Material. In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, die Gase in die Flammkammer 1 von der Seite einzuführen. Dies kann so durchgeführt werden, daß die Verbrennung in der Flammenkammer 1 hauptsächlich in einer oxidierenden Zone der Flammenkammer 1 vor sich geht und in der Flammenkammer 1 außerdem eine reduzierende Zone beibehalten wird.

Kohlenstoffhaltiges Endreduktionsmittel wie Steinkohle oder Koks kann dem Konverter durch einen Eintritt 28 in die Metallschmelze oder durch einen Eintritt in die Schlackenschicht oder oberhalb der Schlackenschicht zugeführt werden.

Sauerstoff wird durch den Eintritt 29 eingegeben.

In die Schlackenschicht 26 oder Schmelze 27 können Brennstoff und Sauerstoffgas injiziert werden, um einen Teil des Energiebedarfs bei Endreduktion und Schmelzung von ungeschmolzenen Metalloxiden im Konverter 4zu decken. 20 bis 60% der gebildeten reduzierenden Gase können oberhalb der Schlackenschicht in einem Konverter 4 verbrannt werden.

Falls die Schmelze durch Elektroden mit zusätzlicher Energie versorgt wird, können nur 4 bis 20% der gebildeten Gase oberhalb der Schlackenschicht 26 verbrannt werden. Höhere Temperaturen können die Elektroden beschädigen.

Auch plasmaerhitztes Sauerstoffgas oder auf regenerative oder rekuperative Weise erhitztes Sauerstoffgas und/oder Luft können zur Verbrennung der gebildeten Gase oberhalb der Schlackenschicht verwendet werden. Der Schmelze selbst kann Energie durch Lichtbogen in einem plasmaerhitzten Gas zugeführt werden.

Ein Teil der gebildeten Gase kann für rekuperative oder regenerative Vorwärmung der Endreduktionsstufe entnommen werden.

In Fig. 4 wird eine Vorrichtung für eine etwas andere Ausführung der Erfindung dargestellt. Die Flammenkammer 1 hat in diesem Fall einen verjüngenden unteren Teil 34, an den die Eintragungsleitung für vorgewärmtes metalloxidhaltiges Material angeschlossen ist. Damit wird in diesem Fall bezweckt, daß das vorgewärmte Material sowohl eingeschmolzen als auch vorreduziert wird mit den heißen reduzierenden Gasen aus der Endreduktionsstufe, hauptsächlich ohne Verbrennung der heißen Gase oder ohne Zugabe von zusätzlichem reduzierendem Mittel. Dabei soll in der Flammenkammer 1 ein sehr guter Kontakt zwischen dem vorgewärmtem Material und den heißen reduzierenden Gasen aus der Endreduktionsstufe entstehen. Bei der in der Abbildung dargestellten Ausführung ist der unterste Teil 34 der Flammenkammer 1 verjüngt ausgeführt, um eine gute Durchmischung darin zu erreichen. Die Temperatur im untersten Teil kann auf 1 600-1 70O⁰C steigen, wobei Schmelzvorgang und Reduktion sehr schnell erfolgen.

Die Reaktionen gemäß dieser Ausführung können weitgehend ohne verbrennungsförderndes Gas erfolgen, wobei ein größerer Teil der bei der Endreduktion gebildeten reduzierenden Gase in Verbindung mit deren Bildung im Konverter 4 selbst verbrannt werden kann, als wenn die reduzierenden Gase in einem Verbrennungsprozeß in der Flammenkammer 1 verbraucht würden. Die Verbrennung der Gase im Konverter 4 ist aus der energiewirtschaftlichen Perspektive vorteilhafter als die Verbrennung in der Flammenkammer 1.

Die rotierende Bewegung des Materials in der Flammenkammer 1,die gebraucht wird, damit das schmelz-flüssige Material auf die Wände geschleudert, nicht aber aufwärts in den Wirbelschichtreaktor 2 geleitet wird, entsteht durch die Eingabe von Abgasen durch die Leitung 33 aus dem Wirbelschichtreaktor in die Flammenkammer 1. Vom Partikelabscheider 3 werden die Abgase durch einen Wärmetauscher 30 teils aus dem Prozeß ausgeschieden, teils durch eine Leitung 33 zum oberen Teil der Flammenkammer 1 geleitet und derart eingetragen, daß im Material in der Flammenkammer ein Drall entsteht. Die Drehbewegung kann auch mit anderen Mitteln zustandegebracht werden, wie durch Eintragung von Gas aus einem Vergaser 32, der in der Nähe der Flammenkammer 1 angebracht ist. Das Gas kann in der Flammenkammer 1 verbrannt werden, wodurch der Wärmeinhalt in der Flammenkammer 1 erhöht wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, sondern läßt sich variieren im Rahmen der angegebenen Patentansprüche.

Claims (21)

1. Verfahren zum Vorwärmen und Vorreduzieren von metalloxidhaltigem Material wie Schlich oder Erzkonzentrat, um ein zu Endreduktion geeignetes vorreduziertes Produkt hervorzubringen, wobei das metalloxidhaltige Material

- in eine oberhalb einer Endreduktionsstufe angeordnete Flammenkammer eingegeben wird,

- mindestens teilweise in der Flammenkammer eingeschmolzen und vorreduziert wird

- in eine Drehbewegung versetzt wird,

- abwärts zur Endreduktionsstufe geleitet wird
dadurch gekennzeichnet, daß

a) das metalloxidhaltige Material vor der Eintragung in die Flammenkammer in einen mit der Flammenkammer verbundenen Wirbelschichtreaktor eingegeben und darin vorgewärmt wird, wobei

- heiße Abgase aus der Flammenkammer in den unteren Teil des Reaktors zur Fluidisierung und Vorwärmung des metalloxidhaltigen Materials im Reaktor eingegeben werden,

- vorgewärmtes metalloxidhaltiges Material aus den den Reaktor verlassenden Abgasen abgeschieden wird und

- abgeschiedenes metalloxidhaltiges Material teils dem Reaktor zurückgeführt, teils in die Flammenkammer eingetragen wird und daß

b) das in die Flammenkammer eingetragene vorgewärmte metalloxidhaltige Material mindestens teilweise eingeschmolzen und/oder vorreduziert wird unter Ausnutzung der heißen reduzierenden Gase aus der Endreduktionsstufe.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verbrennungsförderndes Gas der Flammenkammer zugeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verbrennungsfördernde Gas Luft ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verbrennungsfördernde Gas Sauerstoffgas ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verbrennungsfördernde Gas in die Flammenkammer eingegeben wird zur Verbrennung von aufwärts steigenden heißen reduzierenden Gasen aus der Endreduktionsphase zur Einschmelzung des metalloxidhaltigen Materials.

6. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenkammer kohlenstoffhaltiges Material zugeführt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltiges Material und verbrennungsförderndes Gas in die Flammenkammer eingegeben werden, wobei sich im Inneren der Flammenkammer eine heiße Zone mit hohem Verbrennungsgrad oder mit heißen Flammen und an den Flammenkammerwänden eine reduzierende Zone bilden.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgewärmte metalloxidhaltige Material in eine Zone der Flammenkammer mit hohem Verbrennungsgrad zugeführt und darin mindestens teilweise verbrannt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Material und das verbrennungsfördernde Gas derart eingegeben werden,

- daß sich in der Flammenkammermitte eine heiße oxidierende Zone zur Schmelzung des metalloxidhaltigen Materials und mindestens teilweiser Verkokung des Kohlenstoffhaltigen Materials bildet und

- daß das schmelzflüssige metalloxidhaltige Material und das verkokte kohlenstoffhaltige Material auf die Flammenkammerwände geschleudert werden, wo sich eine reduzierende Zone zur Reduktion des schmelzflüssigen metalloxidhaltigen Materials bildet.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgewärmte metalloxidhaltige Material in den untersten Teil der Flammenkammer in der Nähe der Aufgabestelle der heißen reduzierenden Gase aus der Endreduktionsstufe eingegeben wird, so daß zwischen den reduzierenden Gasen und dem metalloxidhaltigen Material ein guter Kontakt entsteht.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in die Flammenkammer eingegeben wird, um das in die Flammkammer eingetragene Material in eine Drehbewegung zu versetzen, so daß schmelzflüssiges metalloxidhaltiges Material auf die Flammenkammerwände geschleudert wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Abgase aus dem Wirbelschichtreaktor der Flammenkammer zurückgeführt werden, um dem Material die Drehbewegung zu verleihen.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltiges Material in Anschluß an die Flammenkammer vergast wird, um das Material in der Flammenkammer in die Drehbewegung zu versetzen.

14. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxidhaltige in der Flammenkammer hauptsächlich mit reduzierenden Gasen aus der Endreduktionsstufe reduziert wird.

15. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reduzierendes Mittel in die Flammenkammer zur Reduktion des metalloxidhaltigen Materials eingegeben wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxidhaltige Material im Wirbelschichtreaktor auf eine Temperatur vorgewärmt wird, die die Anbackungstemperatur des Materials nicht übersteigt, vorzugsweise auf 600-950⁰C.

17. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metalloxidhaltige Material in der Flammenkammer auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der sich das Material hauptsächlich in schmelzflüssigem Zustand, vorzugsweise zwischen 1400 und 1800⁰C befindet.

18. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, das in der Flammenkammer verdampft und eingeschmolzen wurde und das eventuell von den Abgasen aus der Flammenkammerzum Wirbelschichtreaktor mitgeführtwird, zum Kondensieren und Erstarren auf oder auf eine andere Weise von den kälteren Partikeln im Wirbelbett aufgefangen wird.

19. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem metalloxiedhaltigen Material ein schmelzflüssiges metallisches Produkt in folgenden, direkt aufeinanderfolgenden Prozeßschritten erzeugt wird:

a) Vorwärmung des metalloxidhaltigen Materials in einem ersten Prozeßschritt,

b) Vorreduktion und mindestens teilweise Schmelzung des vorgewärmten Materials in einem zweiten Prozeßschritt,

c) Endreduktion des vorreduzierten Materials in einem dritten Prozeßschritt,

wobei der Energieinhalt der im zweiten und dritten Prozeßschritt gebildeten Gase demselben oder dem vorigen Prozeßschritt zugutekommt zur Minimierung des der bei der Erzeugung von schmelzflüssigen metallischen Produkten erforderlichen Energie.

20. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorreduzierte und mindestens teilweise schmelzflüssige metalloxidhaltige Material in einem Reaktor mit einem Schmelzbad aus Metall und einer darüber schwimmenden Schicht von Schlacke endreduziert wird, und daß die bei der Endreduktion gebildeten Gase mit einem verbrennungsfördernden Gas teilweise verbrannt werden, das zum Schweben über die Oberfläche der genannten Schlackenschicht gebracht wird.

21. Vorrichtung zum Vorwärmen und Vorreduzieren von metalloxidhaltigem Material wie Schlich oder Erzkonzentrat, um ein zur Endreduktion geeignetes Produkt zu erzeugen, bestehend aus

- einer Flammenkammer, deren Austritt für schmelzflüssiges und vorreduziertes Material im unteren Teil der Flammenkammer (direkt) mit einer Endreduktionsstufe verbunden ist,

- Vorrichtung zur Aufgabe von vorgewärmtem metalloxidhaltigem Material in die Flammenkammer und

- Vorrichtung zur Versetzung des metalloxidhaltigen Materials in der Flammenkammer in eine Drehbewegung

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus

a) einem mit dem oberen Teil der Flammenkammer (1) verbundenen Wirbelschichtreaktor (2) zur Vorwärmung des metalloxidhaltigen Materials vor Aufgabe in die Flammenkammer, wobei

- der Reaktor (2) an seinem unteren Teil einen Eintritt (7) für heiße Gase aus der Flammenkammer (1) und an seinem oberen Teil mit einem Partikelabscheider (3) verbunden ist zur Abscheidung des vorgewärmten Materials aus den den Reaktor verlassenden Gasen, und

- der Partikelabscheider (3) über eine Rückführungsleitung (10) mit dem unteren Teil des Reaktors und über eine Eintragsleitung (11) mit der Flammenkammer verbunden ist, und

b) einem mit dem unteren Teil (34) der Flammenkammer verbundenen Eintritt für heiße reduzierende Gase aus der Endreduktionsstufe (4) besteht.