DE19637180C2

DE19637180C2 - Direktreduktionssystem mit Sprudelbett vom Zirkulationswirbeltyp

Info

Publication number: DE19637180C2
Application number: DE19637180A
Authority: DE
Inventors: David Charles Meissner; Kimio Sugiyama; Isao Kobayashi; Kenji Ohiraki; Shintaro Ano
Original assignee: Kobe Steel Ltd; MIDREX DIRECT REDUCTION CORP
Current assignee: Kobe Steel Ltd; MIDREX DIRECT REDUCTION CORP
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: US5674308A; AU693715B2; ATA160296A; CA2185248A1; DE19637180A1; AU6434696A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzie ren von Feinkorn-Eisenerz-enthaltenden Materialien oder von Eisenoxid-enthaltenden Materialien, indem diese Materialien in einer Serie von Wirbelbettreaktoren (sog. "fluidized bed"-Reaktoren) verschiedener Typen mit Gas behandelt wer den, welches Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält.

Ein bekanntes Verfahren zur Reduktion von Eisenoxid enthält eine einzigartige CO₂-Reformiertechnologie für die Redukti onsgasherstellung und einen zugeordneten Schachtofenreaktor. Dieses Verfahren verarbeitet jedoch Grobeisenerz oder pelle tisiertes Eisenoxid, während dasselbe jedoch feine oder pul verisierte Oxide nicht handhabt. Bei dem bekannten Verfahren wird Reduktionsgas in den Schachtofen eingespeist, wobei sich das Gas gegenstrommäßig durch die absinkende Eisenerz beschickung bewegt und mit dem Eisenoxid reagiert, um ein teilweise verbrauchtes Gichtgas oder oberes Gas zu bilden, welches am oberen Ende des Ofens abgegeben wird. Das abge gebene Gas (Gichtgas) enthält noch H₂ und CO, weshalb ein großer Teil desselben wiederverwertet und als Rohstoff ver wendet wird, um zusammen mit Naturgas wieder Reduktionsgas zu erzeugen. Der einzigartige Punkt dieses Verfahrens be steht darin, daß das Naturgas mit dem restlichen CO₂ und H₂O in dem Gichtgas unter nahezu stöchiometrischen Bedingungen reformiert werden kann, weshalb folglich kein Bedarf vorhan den ist, das reformierte Gas von Wasser oder CO₂ zu reini gen.

Es existiert ein zweites Verfahren zum Reduzieren von Eisen oxid (Grobware und Pellets oder Feinoxid), welches Redukti onsgas verwendet, das außerhalb der Gichtgas-Wiederverwer tungsschleife bereitet wird. Bei diesem zweiten Verfahren wird das Reduktionsgas hauptsächlich durch ein Dampfrefor mierverfahren erzeugt. Die Dampfreformierung erfordert sehr viel H₂O, um eine Kohlenstoffablagerung auf dem Reformie rungskatalysator zu verhindern, wobei dasselbe ferner an schließend eine übermäßige Wasserentfernung durch Konden sation erfordert. Als Ergebnis erzeugt die Dampfreformierung einen großen Energieverlust. Bei diesem Verfahren wird das wiederverwertete Gichtgas von CO₂ gereinigt, d. h. CO₂ wird von dem Gichtgas entfernt, wonach das Gichtgas wieder er wärmt wird. Die Reinigung von CO₂ und die Wiedererwärmung des Gichtgases erfordern einen großen Energieverbrauch und können während der Erwärmungsphase eine ernsthafte Korrosion bewirken. Eine CO₂-Entfernungseinheit erfordert große Ener giemengen zur Regeneration des Absorbiermittels. Das CO in dem Gichtgas tendiert dahin, bei einem Temperaturbereich von etwa 500°C bis 650°C zu Kohlenstoff zu zerfallen. Der Koh lenstoff dringt in die Heizröhren des Heizers ein, was in einer ernsthaften Korrosion der Heizausrüstung resultiert.

Ein drittes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsgas hauptsächlich Wasserstoff ist. Dieses Ver fahren wird zur Reduktion von feinem oder pulverisiertem Eisenoxid vorgeschlagen und wird typischerweise ausgeführt, indem Reduktionsgas durch das herkömmliche Dampfreformieren erzeugt wird, wonach eine Verschiebungsumwandlung von CO und H₂O zu CO₂ und H₂ erfolgt, der wiederum das Entfernen von CO₂ folgt. In diesem Fall wird das Gichtgas wiederverwertet, nachdem das H₂O entfernt worden ist, wonach dasselbe wieder mit frischem Reduktionsgas von außerhalb der Wiederverwer tungsschleife erwärmt wird. Diese Schritte weisen die we sentlichen Nachteile des Energieverlusts zum Abkühlen des Gases und zum Kondensieren des Wassers auf. Ferner greift reiner Wasserstoff Metallteile des Heizers bei einer hohen Temperatur an.

Zusätzlich ist die Reaktion zwischen Wasserstoff und Eisen oxid endothermisch, wobei die Wärme, die zur Reaktion not wendig ist, lediglich durch die empfindliche Wärme des Re duktionsgases zugeführt wird. Wärme aus der exothermischen Reaktion von CO und Eisenoxid kann in diesem Fall nicht aus genützt werden.

Bestimmte Verfahren verwenden einen Wirbelbettreaktor oder -Reaktoren zur Reduktion von feinem oder Pulver-Eisenoxid. Ein Beispiel ist eine Kombination von drei herkömmlichen Wirbelbettreaktoren in Serie. Ein weiteres Beispiel ist eine Kombination eines Reaktors mitzirkulierendem Wirbelbett und eines herkömmlichen Wirbelbettreaktors. In beiden Fällen be stehen Nachteile darin, daß sie eine ziemlich gleichmäßige Größe des Eisenoxids benötigen, um die Wirbelbettschicht zu stabilisieren, daß ein Stückigmachen von Oxid vorhanden sein kann, und daß häufig Oxid auf der Ausrüstung und besonders auf der Verteilvorrichtung für das Reduktionsgas anhaftet.

Nachfolgend werden verschiedene Patente beschrieben, die Wirbelbetten betreffen, die bei der Direktreduktion von Ei senerzen verwendet werden.

In dem U. S. Patent 2,821,471 ist ein Verfahren angegeben für die Reduktion von Eisenerz in der Anwesenheit von Wasser stoff, der von der Wassergasverschiebungsumwandlung von Koh lenmonoxid-enthaltenden Gasen erzeugt wird. Kohlenmonoxid- enthaltende Gase werden durch die Teilverbrennung eines koh lenstoffhaltigen Brennstoffs erzeugt. Bei dem Verfahren der Erfindung wird zumindest ein Teil des Roherzes, das redu ziert werden soll, zuerst durch einen Wassergasverschie bungsumwandlungsschritt geleitet, um in demselben einen Ka talysator zu schaffen, wonach dasselbe zu dem Wasserstoff reduzierungsschritt geleitet wird.

Aus dem U. S. Patent 3,246,978 ist ein Verfah ren und eine Vorrichtung für die Reduktion und die Wieder verwertung von teilweise verbrauchten Reduktionsgasen und die Kombination der wiederverwerteten Gase mit frisch er zeugten Reduktionsgasen bekannt, um eine Reduktion der Metalloxide auszuführen. Die Metalloxide werden bei hohen Temperaturen mit Reduktionsgasen behandelt, die Kohlenmonoxid und Was serstoff enthalten, wobei das Kohlenmonoxid und der Wasser stoff teilweise zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden, wobei die heißen, teilweise oxidierten Gase gekühlt werden, wobei das Kohlendioxid und das Wasser entfernt werden, wo nach die somit behandelten Gase wieder komprimiert werden, wonach die Gase wieder erwärmt werden und wieder zurück zu der Reduktionszone eingespeist werden, um eine katastrophale Karburisierung, eine Kohlenstoffablagerung und ein Ausrü stungsversagen zu verhindern, während das Eisenerz mit einem Gas-enthaltenden Kohlenmonoxid und Wasserstoff reduziert wird.

Aus dem U. S. Patent 3,311,466 ist ein verbessertes Verfahren zum Reduzieren von Metalloxidgranulat bekannt, wie z. B. Nickeloxid, bei dem eine Verschmelzung zwischen dem Granulat im wesentlichen vermieden wird, wodurch ein gleichmäßiges, granulares und reaktives Metallprodukt erzeugt wird.

Das U. S. Patent 3,475,160 zeigt ein Verfahren zum Herstellen oder Handhaben von Kohlenmonoxid-enthaltenden Reduktionsgasen in Kontakt mit Katalysatormaterialien bei bestimmten Temperaturen, welche in dem Zerfallen von Kohlen monoxid und der Erosion der Katalysatoroberflächen resultie ren können. Diese Probleme können durch Erzeugen des Reduk tionsgases durch Reformieren von Wasserstoffkohlenstoff mit Sauerstoff-enthaltenden Gasen in einer Reformierzone bei Drücken über 344,75 kPa Überdruck (50 p. s. i. g.; p. s. i. g. = pounds per square inch gauge) und Temperaturen zwischen 426,7°C und 926,7°C (800°F und 1700°F), wobei das Atomver hältnis von Sauerstoff/Kohlenstoff etwa 0,5-1,3 und das Atomverhältnis von Wasserstoff/Kohlenstoff mindestens etwa 6,5 betragen. Die Erfindung ist besonders beim Reduzieren von Erzen mit Reduktionsgasen nützlich, wobei ein Teil der Reduktionsgase durch die Reformierzone wiederverwertet wird.

Das U. S. Patent 3,565,790 zeigt ein Verfah ren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gases mit fein geteilten Feststoffen in einem Reaktor. Eine Suspension der fein geteilten Feststoffe fließt in dem Reaktor nach unten.

Das U. S. Patent 4,134,907 zeigt ein Verfah ren zum Erhöhen des Brennstoffwerts einer Gasmischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch Umwandeln eines Teils des Wasserstoffs und eines Teils des Kohlenstoffs in dem Kohlenmonoxid der Gasmischung in Methan. Diese Verfahren umfaßt das durchgehende Einführen der Gasmischung in ein Wirbelbett in der Anwesenheit von Eisen unter Bedingungen von Druck und Temperatur, welche die Reduktion von Kohlen monoxid zu Kohlenstoff, die Bildung von Eisenkarbid aus dem Eisen und dem Kohlenstoff und die Bildung von Methan und Eisen aus dem Eisenkarbid und dem Wasserstoff fördern, und das durchgehende Entfernen einer Methan-angereicherten Gas mischung, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, aus dem Wirbelbett, wobei die Mischung einen wesentlich erhöhten Brennstoffwert gegenüber der in das Wirbelbett eingeführten Gasmischung aufweist.

Das U. S. Patent 4,257,781 zeigt ein Ver fahren, welches Kohlenressourcen für die Industrie wirt schaftlicher verwendet, indem ein Teil des Wasserstoffs und ein Teil des Kohlenstoffs in dem Kohlenmonoxid der Gasmi schung in Methan umgewandelt werden, indem die Gasmischung durchgehend in ein Wirbelbett in der Anwesenheit von Eisen unter Druck- und Temperatur-Bedingungen eingeführt wird, welche die Reduktion von Kohlenmonoxid zu Kohlenstoff, die Bildung von Eisenkarbid aus dem Eisen und dem Kohlenstoff und die Bildung von Methan und Eisen aus dem Eisenkarbid und dem Wasserstoff zu fördern, und indem eine Methan-angerei cherte Gasmischung, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff ent hält, durchgehend aus dem Wirbelbett entfernt wird, wobei dieselbe einen wesentlich erhöhten Brennstoffwert gegenüber der in das Wirbelbett eingeführten Gasmischung aufweist.

In dem U. S. Patent 4,260,412 ist ein Verfahren zum Erzeugen von direkt reduziertem Eisen mit einer Wirbelbett- Kohlenvergasung beschrieben, bei der ein Teil eines gekühlten, wieder verwerteten Gases als Kühlmittel in der Vergasungskammer verwendet wird, während ein zweiter Teil gereinigten, wie derverwerteten Gases erwärmt und mit dem heißen, staubfreien Vergasungsgas gemischt wird, um ein Reduktionsgas für das Direktreduktionsverfahren zu bilden. Vorzugsweise wird Kalk stein mit der pulverisierten Kohle, die in die Vergasungs kammer eingespeist wird, gemischt, um das Gas zu entschwe feln.

Das U. S. Patent 4,358,310 zeigt ein Verfah ren und eine Vorrichtung für die Trockenansammlung von me tallisierten Feinteilen aus einer Direktreduktionsofen-Kühl zone, bei dem ein Kühlgas, das von der Kühlzone entfernt wird, durch einen Staubsammler läuft, wonach der entfernte Staub in einem Wirbelbett gekühlt wird, wobei das Wirbelgas durch eine indirekte Kühlvorrichtung wieder in Zirkulation gebracht oder verwirbelt wird. Das Verfahren ist durchge hend, wobei die Feinstoffe bei einer ausreichend niedrigen Temperatur für eine einfache Handhabung gesammelt werden. Die Vorrichtung umfaßt ein Heißgaszyklon in der Kühlgas-Ent zugsleitung, das mit der Wirbelbettkühlvorrichtung verbunden ist, wobei ein Kanal zum Entnehmen von Wirbelgas aus der Wirbelbett-Kühlvorrichtung durch einen zweiten Zyklonstaub sammler und dann durch eine indirekte Kühlvorrichtung läuft, wonach derselbe zu der Wirbelbett-Kühlvorrichtung zurück kehrt. Kohlenfeinteile werden aus der Wirbelbett-Kühlvor richtung in einen Kollektor entfernt.

Das U. S. Patent 5,073,194 zeigt ein Verfahren zum Steuern der Produktqualität bei einer Umwandlung einer Reaktorbeschickung in ein Eisenkarbid-enthaltendes Produkt in einem Wirbelbettreaktor. Eine Mößbauer-Analyse wird mit Produktproben durchgeführt, die den Wirbelbettreaktor ver lassen, wonach eine Regressionsanalyse mit den Mößbauer-Da ten durchgeführt wird. Abhängig von den Ergebnissen der Re gressionsanalyse werden Prozeßparameter eingestellt, um ein Produkt mit einer gewünschten Zusammensetzung zu erhalten.

Einstellungen werden abhängig von den Analyseergebnissen bezüglich der Temperatur und des Drucks in dem Wirbelbett reaktor, der Beschickungsrate in den Wirbelbettreaktor und der Zusammensetzung des Prozeßgases durchgeführt, welches mit der Reaktorbeschichtung in dem Wirbelbettreaktor re agiert.

Aus dem U. S. Patent 5,082,251 ist eine verbesserte FIOR-Verarbeitungsanlage (FIOR = Fine Iron Ore Reduction = Feineisenerzreduktion) und ein Verfahren zum Reduzieren von Roheisenerzfeinstoffen in ein 90+%-metallisiertes Brikett produkt bekannt, welches einen Mehrstufen-Wirbelbettreaktor verwen det, bei dem das Reduktionsgas und das Wirbelgas die Pro dukte einer Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff sind, wobei die Gase in eine Zwischenzone des Reduktionsturms über der Stufe oder den Stufen eingeführt wird, in der (in denen) eine Feinmetallisierung auftritt. Die Verarbeitungsanlage umfaßt eine Erzvorbereitungs- und Beschickungsanordnung, ei ne mehrstufige Reaktoranordnung, eine Brikettierungsanord nung, eine Anordnung für das Wiederverwertungs- und für das frische Reduktionsgas und eine Wärmerückgewinnungsanordnung.

Das U. S. Patent 5,118,479 zeigt ein Verfah ren, bei dem der Wirbelbettreaktor ein Drosselsystem umfaßt, um die korrekte Aufenthaltszeit der Beschickungsmaterialien sicherzustellen. Der Wirbelbettreaktor schafft ferner ein neuartiges Verfahren zum Reduzieren der negativen Auswirkun gen der thermischen Ausdehnung in dem Reaktor.

In dem U. S. Patent 5,137,566 ist ein Verfah ren für die Umwandlung einer Reaktorbeschickung in Eisen karbid angegeben. Das Verfahren umfaßt den Schritt des Vorheizens der Reaktorbeschickung in einer oxidierenden Atmosphäre. Das Eisenkarbid, das durch das Verfahren erzeugt wird, ist be sonders bei der Herstellung von Stahl nützlich.

Das U. S. Patent 5,192,486 zeigt ein Verfahren für eine verbesserte FIOR-Verarbeitungsanlage und ein Verfahren zum Reduzieren von Roheisenerz-Feinteilen in ein 90+%-metal lisiertes Brikettprodukt, wobei ein mehrstufiger Wirbelbett reaktor verwendet wird, bei dem das Reduktionsgas und das Wirbelgas die Produkte einer Teilverbrennung von Methan mit Sauerstoff sind, wobei die Gase in eine Zwischenzone des Reduktionsturms über der Stufe oder den Stufen eingeführt wird, wo die Endmetallisierung auftritt. Die Verarbeitungs anlage umfaßt eine Erzvorbereitungs- und Beschickungsanord nung, eine mehrstufige Reaktoranordnung, eine Brikettie rungsanordnung, eine Anordnung für das Wiederverwertungs- und für das frische Reduktionsgas und eine Wärmerückgewin nungsanordnung.

Das U. S. Patent Re. 32,247 zeigt ein Ver fahren für die direkte Herstellung von Stahl aus Partikel eisenoxiden oder -Konzentraten, welches zwei Hauptschritte umfaßt. Im Schritt (1) werden die Eisenoxide in Eisenkarbid umgewandelt, während in dem Schritt (2) direkt aus dem Kar bid in einem Sauerstoff-Aufblas-Konverter oder in einem Elektroofen Stahl hergestellt wird. Bei der Herstellung des Karbids werden die Oxide reduziert und in einer einzigen Operation karbonisiert, wobei eine Mischung aus Wasserstoff als Reduktionsmittel und aus Kohlenstoff-tragenden Substan zen, wie z. B. Propan, hauptsächlich als Einsatzmittel ver wendet wird. Das somit erzeugte Eisenkarbid wird insgesamt oder als Teil der Beschickung in einen Sauerstoff-Aufblas- Konverter eingeführt, um ohne den Hochofenschritt direkt Stahl zu erzeugen. Um das Stahlherstellungsverfahren selbst erwärmend zu machen, wird Wärme entweder unter Verwendung der heißen Eisenkarbids aus dem Schritt (1) oder durch Vor heizen des Eisenkarbids oder durch Aufnehmen von ausreichend Brennstoff in das Eisenkarbid zugeführt, um die benötigte Wärme durch Verbrennung zuzuführen.

In der Anmeldung WO 92/02824 ist ein Verfahren zum Steuern der Umwandlung einer Reaktorbeschickung in Eisenkar bid angegeben. Die Reaktorbeschickung wird in einem Wirbelbettreaktor einem Prozeßgas unterworfen, wobei Messungen von einzelnen Gasen in dem Abgas aus dieser Reaktion und Messungen der Temperatur und des Drucks durchgeführt werden. Ein Stabili tätsphasendiagramm wird basierend auf der Temperatur er zeugt. Verschiedene Regionen des Stabilitätsphasendiagramms stellen verschiedene Produkte dar, die durch die Umwandlung der Reaktorbeschickung erzeugt werden. Basierend auf den Konzentrationen der einzelnen Gase in dem Abgas und auf dem Gesamtdruck wird ein Punkt auf dem Stabilitätsphasendiagramm gezeichnet, der das favorisierte Reaktionsprodukt anzeigt. Die Prozeßparameter können dann basierend auf dem Stabili tätsphasendiagramm eingestellt werden, um sicherzustellen, daß aus der Reaktorbeschickung Eisenkarbid erzeugt werden kann.

Die DE 44 37 549 C2 wurde vor dem Prioritätsdatum der vor liegenden Anmeldung eingereicht und nach dem Prioritätsdatum veröffentlicht. Beim Verfahren zur Herstellung von metalli schem Eisen aus feinkörnigem Eisenerz werden chemisch behan delte Eisenoxidfeinteile über eine Leitung in einen Vorhei zer eingespeist. Der Ausgang des Vorheizers ist über eine Leitung 3 mit einer Zyklonvorrichtung verbunden. Feste Par tikel laufen über eine weitere Leitung in einen weiteren Vorheizer. Dieser Vorheizer ist ebenfalls mit einer Zyklon vorrichtung verbunden. Dem Vorheizer ist ein Wirbelschicht reaktor nachgeschaltet. Die Ausgabe dieses ersten Reaktors wird in einen Rückführzyklon geleitet. Die getrennten Fest partikel werden über eine Leitung in den Wirbelschichtre aktor zurückgeführt. Ein weiterer Wirbelschichtreaktor der klassischen Wirbelschicht ist dem Wirbelschichtreaktor der zirkulierenden Wirbelschicht nachgeordnet.

Die DE 42 33 140 A1 offenbart ein Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen eisenoxidhaltigen Stoffen durch Gasredukti on. Frisch erzeugtes Reduktionsgas wird über eine Leitung F in einen Gasmischer eingespeist. Das frische Reduktionsgas wird mit vorgeheiztem Kreislaufgas gemischt. Das Gasgemisch wird als Fluidisierungsgas in einen ersten Wirbelschichtre aktor eingeleitet. Der erste Wirbelschichtreaktor ist mit einem Zyklon und optional mit einem weiteren Zyklon verbun den. Das Austrittsgas des ersten Reaktors wird in einen zweiten Reaktor eingespeist, der dem ersten Reaktor ent spricht. Dieser zweite Reaktor kommuniziert ebenfalls mit einem Zyklon und optional mit einem weiteren Zyklon. Ein dritter Reaktor, der vom gleichen Typ wie der erste und der zweite Reaktor ist, ist dem zweiten Reaktor gasmäßig nach geschaltet und ebenfalls mit einem Zyklon und optional mit einem weiteren Zyklon verbunden. Eisenoxidfeinteile werden durch mehrere Zyklone geführt, um eine mehrstufige Vorheiz ung der Eisenoxidfeinteile zu erreichen. Vorgeheizte Eisen feinteile werden in den dritten Reaktor, dann in den zweiten Reaktor und dann in den ersten Reaktor geführt, um als reduziertes Eisen auszutreten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, effi zient Eisenoxid direkt zu Eisen zu reduzieren, wobei ein hoher Ertrag beibehalten und eine Bewegung von Feinstoffen durch das System ohne Reduktion derselben verhindert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dieselbe ein verbessertes Verfahren zum Reduzieren von Ei senoxidfeinstoffen schafft.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die selbe ein Verfahren zur Direktreduktion von Feinstoffen schafft, welches keine Wiedererwärmung des Reduktionsgases nach der Abkühlung für die CO₂- und/oder Wasser-Entfernung benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zur Direktreduktion von Feinstoffen schafft, welches keine Wasserentfernung durch Kondensieren aus der Reduktionsgaszusammensetzung benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zur Direktreduktion von Feinstoffen schafft, welches keine Vorwärmung des Reduktionsgases benötigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine Vorrichtung zur Reduktion von Feinstoffen schafft, wel che heißes Reduktionsgas verwendet, das aus der nahezu stö chiometrischen Reformierung von Methan mit CO₂ und H₂O in einem Reformierer, der in der Gichtgas-Wiederverwertungslei tung integriert ist, erzeugt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zur Direktreduktion von Feinstoffen schafft, welches einen breiten Bereich von Partikelgrößen handhabt.

Die vorliegende Erfindung ist ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Verarbeiten von Feinerzpar tikeln, die aus einem Vorheizer und zwei Reaktoren unterschiedlichem Typs, die in Serie verbunden sind, besteht. Der Vorheizer ist ebenso wie das erste Reaktorbett vom zirkulierenden Sprudel-Wirbelbettyp. Ein zweiter Reaktor ist ein Blasenbett-Reaktor mit mehreren Fä chern. Durch Aufnehmen einer Methanreformierung mit CO₂ und H₂O in die Gichtgas-Wiederverwertungsschleife, durch Kombi nieren eines Sprudelbett-Zirkulationswirbelbettreaktors (sog. "spouted bed"-Zirkulationswirbelbettreaktors) und eines Blasenbett-Reaktors (sog. "bubble bed"-Reaktors) wer den durch das erfindungsgemäße Verfahren Nachteile gegenwär tiger Verfahren beseitigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Entfernung von CO₂ weder von der Gichtgas- noch von der Reduktionsgaszusammen setzung notwendig. Die Wasserentfernung durch Kondensierung von der Reduktionsgaszusammensetzung ist nicht notwendig. Eine Erwärmung des Reduktionsgases ist nicht notwendig. Heißes Gas von einem Methan-Reformierer, der in der Gaswie derverwertungsleitung enthalten ist, kann direkt verwendet werden. Daher tritt während des Verfahrens weder eine Koh lenstoffablagerung noch eine Karburisierungskorrosion auf. Ein Wasserstoffangriff auf Metalle tritt ebenfalls nicht auf, da das heiße Gas einfach durch feuerfest ausgekleidete Rohrleitungen übertragen wird.

Die Kombination einer exothermischen Reaktion und einer en dothermischen Reaktion wird effektiv ausgenützt. Ferner kann Eisenoxid mit einem großen Bereich von Partikelgrößen in dem Sprudelbett-Zirkulationswirbelbett-Reaktor verwendet werden, ohne daß eine Gasverteilervorrichtung erforderlich ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Flußdiagramm des erfindungsge mäßen Verfahrens;

Fig. 2 ein schematisches Flußdiagramm einer Anlage zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen, welche das erfindungsgemäße kombinierte Wirbelbettreduk tionsverfahren verwendet;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Vorheizers, die das Sprudelbett zeigt; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des ersten Reaktors, wel che das Sprudelbett zeigt.

Bezugnehmend nun auf Fig. 1 werden Eisenoxid-Feinteile von einer Quelle 18, wie z. B. einem Trichter, in einen Vorheizer 14 eingespeist, wobei der Ausgang desselben einen ersten Reaktor 16 beschickt. Abgas von dem ersten Reaktor 16 wird entnommen, wobei ein Teil desselben in dem Vorheizer 14 verwendet wird, während ein Teil desselben wiederverwertet wird. Die Feststoffausgabe des ersten Reaktors 16 wird in einen zweiten Reaktor 12 eingespeist. Die Feststoffausgabe desselben wird dann in ein Stückigmachungsgerät, wie z. B. eine Briketterzeugungsvorrichtung 44, eingespeist. Abgas von dem zweiten Reaktor wird in dem ersten Reaktor als Redukti onsgas verwendet. Das entnommene Abgas läuft durch eine Rei nigungsvorrichtung 48 und eine Kompressionsvorrichtung 64 und wird dann in dem Reformierer 10 mit Naturgas reformiert, um Reduktionsgas zu erzeugen. Das Gas von dem Reformierer 10 wird aufgeteilt, wobei ein Teil desselben in dem zweiten Re aktor und ein Teil desselben in dem ersten Reaktor verwendet wird.

Bei dieser Erfindung wird Methan mit CO₂ und H₂O in der Wie derverwertungsschleife des Gichtgases reformiert, wobei eine nahezu stöchiometrische Reformierung in der Anwesenheit ei nes Katalysators in dem Reformierer 10 erreicht wird (Fig. 1). Das reformierte Gas besteht hauptsächlich aus H₂ und CO, wobei das Verhältnis derselben in dem Bereich von 1,5 bis 2,5 und vorzugsweise bei etwa 2,0 liegt, im Gegensatz zu et wa 1,5, wie es für die CO₂-Reformierung beim Grobeisen erz/Schachtofenverfahren eingestellt wird, da eine größere Menge an Reduktionsgas vorgesehen wird, als nötig ist, um die notwendige Kraft zum Fluidisieren oder Verwirbeln von Eisenoxid zu schaffen. Dieses Gas wird direkt in den zweiten Reaktor 12 bei etwa 800°C bis 850°C eingeführt. Aufgrund dieser hohen Temperatur und der exothermischen Reaktion von CO wird die Endreduktion in dem zweiten Reaktor 12 wirksam erreicht.

Das Eisenerz tendiert dahin, bei höheren Temperaturen stückig zu werden, wobei dieses Problem jedoch durch eine adäquate Reduktionsrate, die in jedem Reaktor erreicht wird, und durch eine Turbulenzbewegung des Eisenoxids in dem Vor heizer 14 und in dem ersten Reaktor 16 aufgrund ihrer Spru delbettgeometrien 15 (Fig. 3) und 17 (Fig. 4) erreicht wird. Die geometrische Struktur des Vorheizers ist fast die glei che wie die des ersten Reaktors. Obwohl die Abmessungen des Vorheizers (z. B. Innendurchmesserhöhe und Ausflußröhre ("spout")) kleiner als die Abmessungen des ersten Reaktors sind, ist das Ergebnis ähnlich, da die Gasgeschwindigkeit in dem Vorheizer 14 genauso hoch wie die Gasgeschwindigkeit in dem ersten Reaktor 16 trotz des kleineren Gasvolumens des selben gehalten wird. Diese Ausflußröhren 15, 17 besitzen keinen Gasverteiler. Die volle Bohrung der Strahlendüse 21 des Vorheizers 14 (Fig. 3) und die volle Bohrung der Strah lendüse 23 des ersten Reaktors 16 (Fig. 4) werden für das Einführen von Gas verwendet. Ein Zug oder Strahl aus Reduk tionsgas wird durch diese Strahldüsen 21, 23 geschaffen. Die Kombination des Sprudelbetts und des zirkulierenden Flusses von Partikeln in diesen Reaktoren erlauben eine Behandlung von Eisenoxid mit einem breiteren Größenbereich. Alle Eisen oxide, die kleiner als 6 mm (18) sind, können beispielsweise verwendet werden. Größere Partikel werden durch die turbu lente Bewegung, durch einen Kristallbruch und durch eine Fragmentierung bei der Erwärmung und der Reduktion verklei nert. Kleinere Partikel werden durch das Reduktionsgas aus der Spitze des Reaktors herausgeblasen, von dem Gichtgas in den Zyklonen getrennt und in den Reaktoren wiederverwertet. Somit wird die Größe des Eisenoxids in diesem Vorheizer 14 gleichmäßig, wobei der erste Reaktor 16 dadurch automatisch sehr geeignet wird, um den zweiten Reaktor 12 zu beschicken, in dem für eine Endreduktion eine milde Fluidisierung oder Verwirbelung während einer ausreichenden Haltezeit stattfin det.

Das Eisenoxid 19 (Fig. 2) wird in einen Trichter 20 abgela den und dann zum Trocknen zu einer Trocknungsvorrichtung 22 gefördert. Die getrockneten Feinteile werden dann durch ei nen Sieb 24 gesiebt, damit nur Feinteile mit einer Größe kleiner als 6 mm durch den Sieb gelangen. Dieses Eisenoxid 18 mit einer Größe, die kleiner als 6 mm ist, wird durch den Trichter 26 und den Beschicker 28 in den Vorheizer 14 zur Vorheizung und Vorreduzierung eingespeist. Der Vorheizer 14 ist von dem Sprudelbett-Zirkulationswirbelbettyp. Bei dem Vorheizer 14 kontaktiert das Eisenoxid das Reduktionsgas von dem ersten Reaktor bei 700°C bis 850°C und wird auf etwa 500°C bis 600°C aufgeheizt und gleichzeitig um 1% bis 8% re duziert.

Groberes Material bildet eine konzentrierte untere Schicht an dem unteren Teil des Vorheizers. Feines Material wird oben aus dem Vorheizer durch die Kraft der Sprudelbettgasin jektion herausgeblasen, in der ersten Zyklontrennvorrichtung 30 gefangen und durch die Zirkulationssteuerung 32 wieder in den Vorheizer 14 eingespeist. Ein Teil der Feinmaterialien von der Zyklontrennvorrichtung 30 und der Grobmaterials am unteren Teil des Vorheizers werden in die jeweiligen Entla dungssteuerungen 39 und 40 eingeführt, welche ihre Einfüh rung in den ersten Reaktor 16 steuert.

Das Eisenoxid, das von den Entladungssteuerungen 39 und 40 geladen worden ist, wird in den ersten Reaktor 16 einge speist. In dem ersten Reaktor reagiert das Eisenoxid mit dem Reduktionsgas bei 800°C bis 850°C, wobei dieses Gas eine Mischung aus dem Gas von dem zweiten Reaktor und aus fri schem Reduktionsgas ist, wobei das Eisenoxid um 45% bis 70% reduziert wird. Ein groberes Material bildet eine konzen trierte Schicht des Betts an dem unteren Teil des ersten Reaktors 16. Feines Material wird aus der Spitze des zweiten Reaktors herausgeblasen, in der zweiten Zyklontrennvorrich tung 34 eingefangen und zum großen Teil durch die Zirkula tionssteuerung 33 wieder in den ersten Reaktor 16 einge speist. Ein Teil des feinen Materials von der zweiten Zyklontrennvorrichtung 34, der dritten Zyklontrennvorrich tung 60 und des Grobmaterials von dem unteren Teil des er sten Reaktors 16 werden in die jeweiligen Entladungssteue rungen 36, 38 und 42 eingeführt.

Eisenoxid, das von den Entladungssteuerungen 36, 38 und 42 entladen worden ist, wird in den zweiten Reaktor 12 einge speist.

In den Vorheizer 14 und in den ersten Reaktor 16 wird Re duktionsgas direkt von ihren konischen unteren Teilen 15, 17 injiziert, wobei eine konzentrierte Schicht aus grobem Ma terial in jedem Reaktor gebildet wird, während das feine Material eine obere Schicht in dem Wirbelbett bildet und oben aus jedem Reaktor herausgeblasen wird, in einer Zyklon trennvorrichtung getrennt wird und in den jeweiligen Reaktor zurück eingespeist wird. An dem unteren Teil jedes Reaktors zerfallen die Oxidpartikel durch eine turbulente Bewegung des Eisenoxids in Feinstoffe und haften nicht aneinander. Nachfolgend wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Es existiert kein Gasverteiler in dem Vorheizer und in dem ersten Reaktor. Dies spart ebenfalls die Kosten für einen Verteiler, welcher aus teueren Materialien hergestellt sein kann. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, stehen die unteren Teile des Vorheizers und des ersten Reaktors durch gerade Verbin dungsteile mit der zweiten Zyklonvorrichtung 34 bzw. mit dem zweiten Reaktor 12 in Verbindung. Diese Konfiguration ver hindert ein Verstopfen durch in dem teilweise verbrauchten Reduktionsgas enthaltene Partikel.

Der zweite Reaktor 12 besteht aus mehreren Abteilungen. In diesem Reaktor wird gleichmäßig durch den Verteiler Reduk tionsgas bei etwa 800°C bis 850°C injiziert, wobei Eisenoxid dieses Gas berührt, indem eine Wirbelbettschicht gebildet wird. Die Bewegung des Eisenoxids ist ziemlich mild, und es existiert eine ausreichende Haltezeit, die eingestellt wird, um Eisenoxid schließlich auf mehr als den Reduktionsgrad von 93% zu reduzieren.

In dem zweiten Reaktor 12 ist die sehr starke Turbulenz der früheren Reaktoren nicht notwendig, da das Eisenerz bereits auf etwa 45% bis 70% reduziert worden ist, bevor es in den zweiten Reaktor eingespeist wird, wodurch die Tendenz der Stückigmachung und der gegenseitigen Haftung gering wird.

Reduziertes oder metallisiertes Eisen, das von dem zweiten Reaktor 12 entladen wird, wird normalerweise in Brikettier vorrichtungen 44 eingespeist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Reduktionsgas von dem ersten Reaktor enthält noch nicht-re agiertes H₂ und CO mit Konzentrationen von etwa 50% bzw. 20% und reagiertes H₂O mit etwa 15% und CO₂ mit etwa 10%. Ein Teil dieses Gases, je nach dem, wie es notwendig ist, um das CO₂ und inerte Gase, wie z. B. N₂, zu entfernen, welches sich in der Gaswiederverwertungsschleife ansammelt, wird in den Vorheizer 14 zum Vorheizen und Vor-Reduzieren der Partikel eingespeist und dann nach einer Abkühlung und Reinigung in der ersten Naßreinigungsvorrichtung 46 aus dem Verfahren entladen.

Der restliche Teil des Gichtgases wird von Staub in der zweiten Wasserreinigungsvorrichtung 44 gereinigt, während der Inhalt von H₂O durch die Reinigungstemperatur einge stellt wird. Das gereinigte Gichtgas wird mit Naturgas ge mischt und dann in den Reformierer eingespeist.

In der Reformierungsröhre 50 ist ein Katalysator mit niedri ger Aktivität an dem stromaufwärts gelegenen Ende ange bracht, während ein Katalysator mit hoher Aktivität an dem stromabwärts gelegenen Ende vorhanden ist. Die Mischung aus Naturgas und Gichtgas wird reformiert, um frisches Redukti onsgas 51 zu erzeugen, das ein H₂-zu-CO-Verhältnis von 1,5 bis 2,5 und vorzugsweise von 2,0 aufweist, ohne daß eine Kohlenstoffablagerung auf dem Katalysator ein Problem dar stellt.

Beispiele

Feineisenoxid 19 des einfach reduzierbaren Typs wird zuerst in dem Trockner 22 getrocknet und dann in dem Sieb 24 ge siebt, um die Teile zu entfernen, die größer als 6 mm sind, wonach dasselbe in dem Oxidfeinteiletrichter 26 gelagert wird. Von dem Trichter 26 wird das Feineisenoxid 18 mit der Rate von 57 Tonnen pro Stunde in die Wiederverwertungslei tung des Vorheizers 14 und dann zusammen mit wiederverwer tetem Material in den Vorheizer 14 eingespeist. Ein Teil des verbrauchten Gases von den Reaktoren wird in den Vorheizer eingeführt. Bevor das Gas in den Vorheizer eintritt, wird eine kleine Menge an Luft 54 in das Gas injiziert, wodurch die Temperatur des Gases durch eine Teilverbrennung auf 832°C ansteigt. Die Menge des Gases beträgt 53,060 Nm³ pro Stunde, und sein Druck beträgt 1,5 bar Atmosphäre (nach folgend als "bar A" bezeichnet). Dieses Gas besitzt eine Qualität von 2,72, wobei die Qualität durch das Verhältnis (H₂ + CO)/(H₂O + CO₂) definiert ist.

In dem Vorheizer 14 wird das Feineisenoxid etwa 30 Minuten lang auf 550°C vorgeheizt und zu einer Reduktion von etwa 7,7% vor-reduziert.

Das vorhergehende Beispiel ist aus einem mathematischen Mo dell abgeleitet, welches keinen Verlust von Feinteilen aus dem System annimmt. Für ein solches System ist es jedoch normal, einen Verlust an Feinteilen zu beobachten, welcher bei jeder Reinigungsvorrichtung auftreten kann.

Das vorgeheizte und vor-reduzierte Eisenoxid wird von dem Vorheizer 14 durch die Entladungssteuerungen 39 und 40 mit der Rate von 56,5 Tonnen pro Stunde entladen und dann in die Wiederverwertungsleitung 56 des ersten Reaktors 16 einge speist.

In dem ersten Reaktor 16 wird das Feineisenoxid durch das Reduktionsgas fluidisiert oder verwirbelt, welches in die Ausflußröhre des Reaktors mit der Rate von 142,700 Nm³ pro Stunde geführt wird, und zwar bei einer Temperatur von 813°C und bei einem Druck von 2,0 bar A. Dieses Reduktionsgas ist eine Mischung aus frischem Reduktionsgas 52 und Abgas 58 von dem zweiten Reaktor 12, wobei es eine Qualität von 6,02 be sitzt. In diesem Reaktor wird das Feinoxid auf eine Redukti on von 64,8% reduziert. Die Haltezeit in diesem Reaktor 16 beträgt 1 1/2 Stunden.

Das teilweise metallisierte Feineisenoxid wird von dem er sten Reaktor 16 durch die Entladungssteuerungen 36 und 38 mit der Rate von 46,7 Tonnen pro Stunde entladen und dann in den zweiten Reaktor 12 eingespeist.

In dem zweiten Reaktor 12, der eine Haltezeit von 1 1/2 Stunden aufweist, wird das Feineisenoxid auf eine Metalli sierung von 95,22% durch das Reduktionsgas 53 mit 105,770 Nm³ pro Stunde, 825°C und 2,4 bar A reduziert. In dieser Stufe weist das Reduktionsgas eine höhere Qualität von 11,15 auf, wobei es direkt von dem Reformierer 10 zugeführt wird.

Ein kleinerer Teil des Gichtgases von dem ersten Reaktor 16 wird durch die Zyklontrennvorrichtung 34 zu dem Vorheizer 14, wie es oben erwähnt wurde, gebracht, wobei der größere restliche Teil zu einem anderen Zyklon 60 gebracht wird. Dieser letztere Betrag beträgt 93,600 Nm³ pro Stunde bei 709°C und 1,6 bar A. Seine Qualität ist bereits 3,09. Dieses Gas läuft zu der Reinigungsvorrichtung 48, in der Staub ent fernt wird und der H₂O-Gehalt durch die Temperatur des Was sers 62 eingestellt wird, damit derselbe zum Reformieren von Naturgas geeignet ist, wonach das Gas mit Naturgas 66 ge mischt wird. Diese Mischung reagiert dann in den Reformie rerkatalysatorröhren 50 und bildet das Reduktionsgas mit ei nem H₂/CO-Verhältnis von 2,05.

Manchmal ist die Verwendung von Erz mit einem Schwefelgehalt entweder wünschenswert oder kann nicht vermieden werden. Das gegenwärtige System kann modifiziert werden, um mit Erz mit einem hohen Schwefelgehalt umzugehen. Nachdem das verbrauch te Reduktionsgas von der Reinigungsvorrichtung 48 (Fig. 2) abgegeben worden ist, und nach dem Kompressor 64 kann dieses Verfahren einen Entschwefelungsschritt 68 aufweisen, welcher durch Wahlventile 70 und 72 gesteuert wird. Wenn Erz verwen det wird, das Schwefel enthält, wird das Ventil 70 abge sperrt, während das Ventil 72 geöffnet wird, welches dieses verbrauchte Gas in eine Vorrichtung drängt, die strukturell angeordnet ist, um Schwefel zu behandeln, wie z. B. in einen Flüssigabsorptions-Naßreiniger, in ein Naßfeststoffbett, in einen aktiven Feststoffkatalysator oder ein Bett aus Zink oxid. Nach der Behandlung wird das Gas für eine Regeneration als frisches Reduktionsgas in den Kompressor gezogen.

Aus dem Vorhergehenden ist es ohne weiteres offensichtlich, daß ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrich tung zum Reduzieren von Eisenoxidfeinstoffen und kleinen Partikeln zu einem hohen Metallisierungsgrad geschaffen worden sind. Die Erfindung schafft ein wirksames Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxidfeinstoffen direkt zu Eisen, während Reduktionsgas in der integrierten Schleife der Gas wiederverwertung erzeugt wird, in der eine ideale, nahezu stöchiometrische Reaktion realisiert ist, wobei weder eine CO₂-Entfernung von frischem Reduktionsgas noch von wieder verwertetem Gas notwendig ist, wobei keine H₂O-Entfernung von frischem Reduktionsgas notwendig ist und heißes und stark reduzierendes Gas in die Reaktoren eingeführt wird. Weitere Verbesserungen dieses Verfahrens bestehen darin, daß es keine Wasserentfernung durch Kondensieren aus der Reduk tionsgaszusammensetzung und keine Vorheizung des Reduktions gases benötigt. Diese Erfindung enthält ferner eine Vorrich tung für die Direktreduktion von Feinstoffen unter Verwen dung von Heißgas von dem Methanreformierer in der Gaswieder verwertungsleitung.

Claims

1. Vorrichtung zum Direktreduzieren von Eisenoxidfeintei len (18), mit folgenden Merkmalen:

a) einer Einrichtung (10) zum Erzeugen eines Redukti onsgases durch Reformieren von Naturgas mit ver brauchtem Reduktionsgas;
b) einer Quelle von Partikeleisenoxid (19), das die Eisenoxidfeinteile (18) enthält;
c) einem Vorheizer (14) vom Sprudelbett-Zirkulations wirbeltyp zum Vorheizen und Vorreduzieren der Ei senoxidfeinteile (18);
d) einer Einrichtung (26, 28, 32) zum Liefern der Ei senoxidfeinteile (18) von der Quelle zu dem Vor heizer (14);
e) einer ersten Zyklonvorrichtung (30), die mit dem Vorheizer (14) in Verbindung steht, zum Trennen von vorgeheizten und vorreduzierten Eisenoxidfein teilen von dem Abgas des Vorheizers (14);
f) einer ersten Einrichtung zum Liefern von Redukti onsgas zu dem Vorheizer (14);
g) einem ersten Reaktor (16) vom Sprudelbett-Zirkula tionswirbeltyp, der mit dem Vorheizer (14) in Ver bindung ist, zum teilweisen Metallisieren der vor geheizten und vorreduzierten Eisenoxidfeinteile;
h) einer zweiten Zyklonvorrichtung (34), die mit dem ersten Reaktor (16) in Verbindung ist, zum Trennen von teilweise metallisierten Eisenoxidfeinteilen von dem Abgas des ersten Reaktors (16);
i) einer dritten Zyklonvorrichtung (60), die mit der zweiten Zyklonvorrichtung (34) in Verbindung ist, zum Zuführen zumindest eines Teils des Abgases des ersten Reaktors (16) zu einer Naßreinigungsvor richtung (48);
j) einer Naßreinigungsvorrichtung (48), die mit der dritten Zyklonvorrichtung (60) in Verbindung ist, zum Reinigen des von der dritten Zyklonvorrichtung (60) zugeführten Teils des Abgases des ersten Reaktors;
k) einer zweiten Einrichtung zum Liefern von Redukti onsgas (52, 58) zu dem ersten Reaktor (16);
l) einem zweiten Reaktor (12) vom Blasenbett-Wirbel typ zum Metallisieren der teilmetallisierten Ei senoxidfeinteile von dem ersten Reaktor (16);
m) einer dritten Einrichtung (53) zum Liefern von Reduktionsgas (52, 58) zu dem zweiten Reaktor (12); und
n) einer Einrichtung zum Sammeln von metallisierten Eisenfeinteilen, die aus dem zweiten Reaktor (12) entladen werden können.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche ferner eine Naßreinigungsvorrichtung (46) auf weist, die mit der ersten Zykloneinrichtung (30) in Verbindung ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Sprudelbett des Vorheizers (14) mit einer Ausflußröhre (15) mit einer Strahlendüse (21) versehen ist.

4. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Sprudelbett des ersten Reaktors (16) mit einer Ausflußröhre (17) mit einer Strahlendüse (23) versehen ist.

5. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Einrichtung zum Liefern von Reduk tionsgas ein gerades Verbindungsteil ist.

6. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Einrichtung zum Liefern von Reduk tionsgas ein gerades Verbindungsteil ist.

7. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine Partikelstückigmachungseinrichtung (44) aufweist, die mit der Einrichtung zum Sammeln von metallisierten Feinteilen in Verbindung ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Partikelstückigmachungseinrichtung (44) ei ne Briketterzeugungsvorrichtung ist.

9. Vorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 8, welche ferner eine Einrichtung (68) zum Entfernen von Schwefel aufweist, die mit der Naßreinigungsvorrichtung (46) und mit der Einrichtung (10) zum Erzeugen eines Reduktionsgases in Verbindung ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Einrichtung (68) zum Entfernen von Schwefel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Naß-Flüssigab sorptionsreinigungsvorrichtungen, einem Bett aus Naß feststoffen, einem Bett aus Zinkoxid und aus Kombina tionen derselben besteht.

11. Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxid aus einer Quelle von Eisenoxidfeinteilen (18), mit folgenden Schritten:

a) Reinigen von verbrauchtem Reduktionsgas und Ein stellen des Feuchtigkeitsgehalts des verbrauchten Reduktionsgases in einer Reinigungsvorrichtung (48);
b) Erzeugen von Reduktionsgas in der Reformierervor richtung (10) durch Reformieren von Methan mit CO₂ und H₂O aus dem in der Reinigungsvorrichtung (48) gereinigten Gas;
c) Wirbeln und Zirkulieren von Eisenoxidfeinteilen mit einem von einem ersten Reaktor (16) teilweise verbrauchten Reduktionsgas, in einem Vorheizer (14);
d) Vorheizen und Vor-Reduzieren der Eisenoxidfeintei le und Bilden eines verbrauchten Reduktionsgases in dem Vorheizer (14);
e) Trennen von vorgeheizten und vorreduzierten Eisen oxidfeinteilen von dem in dem Vorheizer (14) ver brauchten Reduktionsgas;
f) Wirbeln und Zirkulieren der vorgeheizten und vor reduzierten Eisenoxidfeinteile mit dem Reduktions gas und einem von einem zweiten Reaktor (12) ge bildeten teilweise verbrauchten Reduktionsgas in einem ersten Reaktor (16);
g) Reduzieren der vorgeheizten und vorreduzierten Ei senoxidfeinteile zu teilweise metallisierten Ei senfeinteilen und Bilden von teilweise verbrauch tem Reduktionsgas in dem ersten Reaktor (16);
h) Trennen der teilweise metallisierten Eisenfeintei le von dem in dem ersten Reaktor (16) gebildeten teilweise verbrauchten Reduktionsgas;
i) Liefern eines Teils des in dem ersten Reaktor teilweise verbrauchten Reduktionsgases zu einem Vorheizer (14) und Liefern des Rests zu der Reini gungsvorrichtung (48);
j) Wirbeln der teilweise metallisierten Eisenfeintei le mit dem Reduktionsgas in dem zweiten Reaktor (12);
k) Reduzieren der teilweise metallisierten Eisenfein teile zu reduzierten metallisierten Eisenfeintei len und Bilden von teilweise verbrauchtem Redukti onsgas in dem zweiten Reaktor (12);
l) Liefern des in dem zweiten Reaktor (12) gebildeten teilweise verbrauchten Reduktionsgases zu dem er sten Reaktor (16); und
m) Sammeln der in dem zweiten Reaktor (12) reduzier ten metallisierten Eisenfeinteile.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, welches ferner das Vorheizen und teilweise Oxidieren des teilweise verbrauchten Reduktionsgases von Schritt (c) durch Luftinjektion aufweist.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem die Partikelgröße der Eisenoxidfeinteile klei ner als 6 mm ist.

14. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Vorheizen der Eisenoxidfeinteile bei einer Temperatur von etwa 500°C bis etwa 600°C in einem Vor heizer (14) ausgeführt wird.

15. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Eisenoxid auf eine Reduktion von 1% bis et wa 8% während des Vorheizens vorreduziert wird.

16. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 15, bei dem das Eisenoxid auf eine Reduktion von etwa 45% bis etwa 70% in dem ersten Reaktor (16) reduziert wird.

17. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die metallisierten Eisenfeinteile auf eine Re duktion von mehr als 93% reduziert werden.

18. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 17, bei dem das Reduktionsgas hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit einem Wasserstoff/CO-Zusammenset zungsverhältnis von etwa 1,5 bis etwa 2,5 besteht.

19. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 18, welches ferner das Stückigmachen der reduzierten metal lisierten Eisenfeinteile aufweist.

20. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 19, welches ferner das Brikettieren der reduzierten metal lisierten Eisenfeinteile aufweist.

21. Verfahren gemäß einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 20, welches ferner einen Schritt des Behandelns des gerei nigten verbrauchten Reduktionsgases für eine Schwefel entfernung vor dem Reformieren aufweist.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, bei dem der Schritt des Behandelns des gereinigten ver brauchten Reduktionsgases das Leiten des Gases durch eine Naß-Flüssigabsorptionsreinigungsvorrichtung, durch ein Bett von Naßfeststoffen, durch ein Bett von Zink oxid oder durch irgendeine Kombination derselben auf weist.