DE2620462A1 - Verfahren zum vergasen von festen, fluessigen oder gasfoermigen kohlenstofftraegern, insbesondere zur herstellung eines reduktionsgases fuer metallurgische prozesse und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum vergasen von festen, fluessigen oder gasfoermigen kohlenstofftraegern, insbesondere zur herstellung eines reduktionsgases fuer metallurgische prozesse und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2620462A1 DE19762620462 DE2620462A DE2620462A1 DE 2620462 A1 DE2620462 A1 DE 2620462A1 DE 19762620462 DE19762620462 DE 19762620462 DE 2620462 A DE2620462 A DE 2620462A DE 2620462 A1 DE2620462 A1 DE 2620462A1
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Description

  • Anlage zum Patentgesuch der
  • Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft Verfahren zum Vergasen von festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffträgern, insbesondere zur Herstellung eines Reduktionsgases für metallurgische Prozesse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen von festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffträgern, insbesondere zur Herstellung eines Reduktionsgases für metallurgische Prozesse7 mittels einer Metallschmelze, in welcher der Kohlenstoff mit einem oxydierenden, aus Sauerstoff oder sauerstoffenthaltendem Gas bestehenden Vergasungsmedium zu einem im wesentlichen aus CO und H2 bestehenden Produktgas umgesetzt wird.
  • Bei einem bekannten Verfahren besteht das Metallschmelzbad aus einer Eisenschmelze, der feinkörnige Kohle als Kohlenstoffträger über eine wassergekühlte Lanze unterhalb der Badoberfläche kontinuierlich zugeführt wird. Gleichzeitig wird über eine zweite Lanze Luft oder Sauerstoff (deutsche Offenlegungsschrift 1 915 248) oder ein Gemisch von Sauerstoff und Wasserdampf (deutsche Offenlegungsschrift 1 955 115) als Vergasungsmedium kontinuierlich in das Eisenbad unterhalb der Badoberfläche eingeleitet. Auf das Eisenbad wird Kalk aufgegeben, um eine basische Schlacke auf dem Eisenbad zu erzeugen. Die feinkörnige Kohle wird vom Vergasungsmedium unterhalb der Eisenbadoberfläche zu einem Produktgas umgesetzt, welches im wesentlichen aus einem Gemisch von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff besteht. Der in der Kohle vorhandene Schwefel wird als Kalziumsulfid in der Schlacke aufgenommen, so daß das Produktgas weitgehend schwefelfrei ist.
  • Das Eisen des Eisenschmelzbades wird durch den hindurchgelei teten Kohlenstoff aufgekohlt und durch das hindurchgeleitete oxydierende Vergasungsmedium wieder entkohlt und zwar innerhalb ein und desselben Vergasungsreaktors. Die Aufkohlungsreaktion und die Entkohlungsreaktion verlaufen also gleichzeitig nebeneinander, so daß es beim bekannten Verfahren nicht ausgeschlossen ists daß beide Reaktionen oder mindestens eine der beiden Reaktionen, Eisenaufkohlung und Eisenentkohlung, nicht vollständig ablaufen können. Um die spezifische Vergaserleistung hochzuhalten, muß die Geschwindigkeit der Aufkohlungs- und Entkohlungsreaktion sehr groß sein, was beim bekannten Verfahren nur durch energieaufwendige Maßnahmen wie hohe Durchblasgeschwindigkeit der Reaktionspartner, Kohlenstoffträger und Vergasungsmedium und sehr feine Zerkleinerung des Kohlenstoffträgers erreicht werden könnte. Dies hat nachteilige Konsequenzen hinsichtlich Staubauswurf und ähnliches aus dem Vergasungsrekktor zur Folge. Außerdem ist in einem solchen Verfahren ein inniger Kontakt der Reaktionsteilnehmer nicht gewährleistet. Andere Schwierigkeiten einer solchen Verfahrensweise sind: Dichtigkeit des Reaktors für die Vergasung; kontinuierlicher Schlacken- bzw. Metallabzug aus dem Reaktor; Setzen des Vergasungsreaktors unter Druck; Metall-bzw. Kohlenstoffauswurf aus dem Reaktor usw.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren flexibler zu gestalten und zum Vergasen von Kohlenstoffträgern, insbesondere zur Herstellung eines Reduktionsgases für metallurgische Prozesse ein Verfahren zu schaffen, das eine hohe spezifische Vergaserleistung und Produktgasausbeute ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe das schmelzflüssige Metall bis zu seiner Sättigung an Kohlenstoff aufgekohlt wird, wonach in einer zweiten Stufe das aufgekohlte Metall durch Reaktion mit dem oxydierenden Vergasungsmedium wieder entkohlt wird und von dieser Stufe das Produktgas abgezogen wird.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren verlaufen die Aufkohlungsreaktionen und die Entkohlungsreaktionen nicht gleichzeitig nebeneinander und in demselben Reaktor, sondern in zwei voneinander räumlich getrennten Reaktoren. Daher können beide Reaktionen unabhängig voneinander vollstäddig ablaufen. Die Aufkohlung der Metallschmelze wird in einem Behälter bis zur Sättigung an Kohlenstoff (4,3 % C) durchgeführt, wobei genügend Zeit für die Aufkohlungsreaktion zur Verfügung steht.
  • Der in das Schmelzbad eingebrachte Kohlenstoffträger kann fest, flüssig oder gasförmig sein.
  • Da die Aufkohlungsreaktion des Kohlenstoffes im flüssigen Men tall, z. B. Eisen edotherm abläuft, muß in der ersten Stufe zusätzliche Wärme in das Metallbad zugeführt werden. Dies kann induktiv oder durch elektrische Widerstandsheizung erfolgen.
  • Bei einer kontinuierlichen Betriebsweise könnte diese Erwärmung durch eine elektromagnetische Induktionsrinne vorgenommen werden, wobei durch die Induktionsströme innerhalb der Schmelze eine aktive Badbewegung und dadurch eine schnellere Kohlenstofflöslichkeit erzielt werden könnte. Die Badbewegung kann auch dadurch intensiviert werden, indem man die festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffträger durch Düsen oder Lanzen in das Metallschmelzbad hineinbläst.
  • Die in der ersten Stufe bis zur Sättigung aufgekohlte Metallschmelze wird dann in der zweiten Stufe durch Einblasen von oxydierenden Vergasungsmedien wieder weitgehend entkohlt, wobei der Kohlenstoffinhalt in das im wesentlichen aus CO und H2 bestehende Produktgas umgesetzt wird.
  • Um die Reaktionsoberfläche und dadurch die Reaktionskinetik bei der Vergasung zu erhöhen, kann in der zweiten Stufe das aufgekohlte flüssige Metall vor seinem Eintritt in den Vergasungsreaktor mittels einer Düsenvorrichtung und mittels der oxydierenden Vergasungsmedien mit besonderem Vorteil tropfenartig fein verdüst werden. Dadurch wird die Reaktionsgeschwindigkeit der Vergasungsreaktion erhöht und dadurch eine hohe spezifische Vergaserleistung ermöglicht. Da die flüchtigen Bestandteile der Kohle in der Aufkohlungsstufe weitgehend entfernt werden, werden die endothermen Umsetzungen der flüchtigen Bestandteile im Vergasungsreaktor entfallen. Dadurch besteht die Möglichkeit, beim erfindungsgemäßen Verfahren alle Kohlesorten zu einem Reduktionsgas umzusetzen.
  • Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man den Schwefel in der Kohle durch AufgabeKeiner geeigneten basischen Schlacke auf das Metallbad in der ersten Stufe aus der Kohle entfernt. In diesem Fall wird der Schwefel aus der Kohle als Sulfidschwefel in die Schlacke abgebunden, wodurch die Erzeugung eines absoluten Schwefelfreien Gases in dem anschließenden Vergasungsreaktor möglich ist. Ein solches Reduktionsgas ist für Direktreduktionszwecke besonders geeignet.
  • Die Entkohlung der Eisenschmelze und Kohlevergasung in der zweiten Stufe kann unter Umständen so weit durchgeführt werden, daß am Ende Stahl erzeugt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das entkohlte Metall der zweiten Stufe in einem geschlossenen Schmelzbadkreislauf zur ersten Stufe wieder zurückgeführt und dort aufgekohlt werden.
  • Bei der Vergasung des gelösten Kohlenstoffes im Eisen durch das Vergasungsmedium laufen gleichzeitig Reaktionen ab, die durch Oxydation der Eisenbegleitelemente wie z. B. Si, Mn, Al, teilweise Fe gekennzeichnet sind. Diese Oxydationsprodukte sammeln sich als Schlacke im unteren Teil des Vergasungsreaktors auf dem entkohlten Metall z. B. Stahl. Diese schwefelfreie Schlacke der zweiten Stufe wird wie das entkohlte Metall kontinuierlich abgestochen und entweder deponiert oder als Schlackenbildner in der Aufkohlungsstufe wieder verwendet.
  • Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann bei Einsatz einer Eisenschmelze aus dem Hochofen der im Roheisen ohnehin vorhandene gelöste Kohlenstoff als Kohlenstoffträger für die Vergasung verwendet werden, wobei das Roheisen durch das oxydierende Vergasungsmedium bis zum Stahl entkohlt wird und wobei Roheisenerzeuger, Kohlevergasung und Stahlherstellung miteinander gekoppelt werden. Das die Kohlevergasung der zweiten Stufe verlassende Produktgas kann dabei gleichzeitig als Reduktionsgas für den Roheisenerzeuger verwendet werden, weil dieses Produktgas praktisch keine Anteile von Kohlendioxyd und Wasserdampf enthält und somit als Reduktionsgas für metallurgische Reduktionszwecke optimal geeignet ist. Für die Aufkohlungsstufe können als weitere Eisenträger auch billiger Schrott oder Eisenschwamm eingesetzt werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch einen an eine Zuleitung für Metallschmelze angeschlossenen Aufkohlungsreaktor, der mit einem separaten Vergasungsreaktor verbunden istw an welchen die Zuleitung für das Vergasungsmedium und die Ableitung für das Produktgas bzw. Reduktionsgas angeschlossen sind.
  • Die Erfindung und deren weitere Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert; Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt einen Aufkohlungsreaktor 10, der mit einem separaten Vergasungsreaktor 11 verbunden ista an welchen die Zuleitung bzw. Zuleitungen 12 für das oxydierende Vergasungsmedium und die Ableitung 13 für das Produktgas bzw. Reduktionsgas angeschlossen sind. Beide Reaktoren sind übereinander angeordnet und durch ein Regulierorgan 14, z. B. elektromagnetisches Dosierventil, miteinander verbunden. An den Aufkohlungsreaktor 10 ist eine Zuleitung 15 für die Metallschmelze angeschlossen.
  • In der-ersten Stufe, also im Aufkohlungsreaktor 10 wird das flüssige Metall, beispielsweise Eisen, Silizium, Chrom usw.
  • bis zur Sättigung an Kohlenstoff legiert bzw. aufgekohlt, im Falle einer Eisenschmelze bis zum Eutektikum. Das kann dadurch geschehen, daß durch das Schmelzbad 16 der Kohlenstoff hindurchgeblasen oder auf das Schmelzbad aufgeblasen wird. Auf dem Schmelzbad 16 wird eine schwefelaufnehmende basische Schlacke 18 aufrechterhalten, indem, durch Pfeil 17 angedeutet, auf das Schmelzbad Schlackenbildner aufgegeben werden (z.,B. Kalkstein oder Dolomit)idurch welche der Schwefelgehalt der Kohle in der Schlacke gebunden wird. Die überschüssige Schlacke wird vom Aufkohlungsreakttr 10 kontinuierlich durch Überlauf abgezogen, entschwefelt und gegebenenfalls zum Reaktor 10 wieder zurückgeführt. Der Aufkohlungsreaktor 10 ist zur Einstellung und Aufrechterhaltung der Temperatur des Schmelzbades 16 mit einer induktiven oder mittels elektrischen Widerstand ausgerüsteten Mantelheizung 19 versehen. Zur Beschleunigung der Aufkohlungsreaktion und Entschwefelungsreaktion kann durch das Metallschmelzbad 16 durch Bodendusen 20 ein Inertgas durchgeblasen werden, welches das Schmelzbad durchrührt. Durch diese Bodendüsen können auch eventuell der Kohlenstoffträger und Entschwefelungsmittel in das Metallbad eingebracht werden.
  • Die aufgekohlte Metallschmelze wird durch das Regelorgan 14 und durch eine Du'senanordnung 30 in die zweite Stufe geleitet und im Vergasungsreaktor 11 unter Einblasung des oxydierenden Vergasungsmediums 12 welches z. B. aus Sauerstoff besteht, fein verdüst und dabei entkohlt, wobei sich der Kohlenstoffinhalt in CO und H2 umsetzt. Die bei der Verdüsung entstehenden Metalltröpfchen sind durch die Bezugsziffer 21 angedeutet.
  • Durch die vergrößerten Reaktionsoberflächen sind die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Vergasung und damit die spezifische Vergaserleistung sehr hoch.
  • Da die Vergasungsreaktion des Kohlenstoffs mit Sauerstoff stark exotherm abläuft, entsteht durch diese Reaktion ein großer Wärmeüberschuss. Die Temperatur des Reaktors steigt und das Metallbad bleibt flüssig. Eine genaue Temperatureinstellung des Reaktors könnte durch Zumischung von Wasserdampf zum Sauerstoff als Vergasungsmedium erfolgen, da die Wasserdampfvergasung des Kohlenstoffes endotherm abläuft und dadurch die Reaktortemperatur absenkt. Außerdem hat diese Methode den zusätzlichen Vorteil, den H2-Anteil des Reduktionsgases heraufzusetzen und dabei das Reduktionspotential des Gases zu verbessern.
  • Am Boden des Vergasungsreaktors 11 sammelt sich das kehlenstoffarme Schmelzbad 22 und die Schlacke 31 der Oxydationsprodukte SiO2, MnO usw. die kontinuierlich abgestochen werden. Nach Fig. 1 wird dieses kohlenstoffarme Metall 22, z. B.
  • Stahl der zweiten Stufe in einem geschlossenen Schmelzbadkreislauf 23 zur ersten Stufe wieder zurückgeführt. Bleskonnte z.
  • B. vorteilhafterweise durch eine elektromagnetische Transportrinne ohne nennenswerte Temperaturverluste des flüssigen Metalls z. B. Eisen, vorgenommen werden. Dadurch wird die notwendige Aufheizenergie des Metallbads im Aufkohlungsreaktor 10 gering gehalten. Es besteht jedoch auch die MöglichReitJ nu einen Teil des entkohlten Metalls 22 zurückzuführen oder das entkohlte Metall zum Zwecke der weiteren Stahlveredelung vollständig abzuziehen.
  • Die in der Kohle vorhandenen flüchtigen Bestandteile werden durch die Schmelzbadtemperatur im Aufkohlungsreaktor 10 ausgetrieben und über eine auf den Reaktor 10 aufgesetzte Haube 32 über Leitung 33 abgezogen. Diese Gase enthalten im wesentlichen Kohlenwasserttoffe, CO2, H20 und N2. Vorteilhafterweise kennen diese Gase nach ihrer Reinigung über Leitung 34 dem Vergasungsmedium zugemischt werden, wobei die Kohlenwasserstoffe im Vergasungsreaktor II zu CO und H2 umgesetzt werden.
  • Die Anordnung wird kontinuierlich durch das Regelorgan 14 so gesteuert, das im Vergasungsreaktor 11 vergast wird und gleichzeitig im Aufkohlungsreaktor 10 aufgekohlt wird.
  • Fig. 2 zeigt ein kombiniertes Verfahren zur Roheisenerzeugung, Kohlevergasung und Stahlherstellung. Dabei ist die an den Aufkohlungsreaktor 10 angeschlossene Zuleitung 15 für die Eisenschmelze mit der Abstichleitung eines Roheisenerzeugers 24, z. B. Hochofens verbunden, der seinerseits mit der vom Vergasungsreaktor 11 wegführenden Ableitung 13 für das Produktgas bzw. Reduktionsgas in Verbindung steht. Die gegenüber Fig. 1 gleichen Teile sind in Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Ebenso wie bei der Vorrichtung der Fig. 1 wird auf dem Roheisenschmelzbad 16 der Fig. 2 eine entschwefelnde Schlacke aufrechterhalten. Das Roheisen des Roheisenerzeugers 24 wird mit einer Temperatur von etwa 1.4000 C bis 1.5000 C und einem Kohlenstoffgehalt von etwa 4 % über die Leitung 15 dem oberen Behälter 10 zugeleitet, der mit Vorteil ebenso wie bei Fig. 1 von einer Haube 32 abgedeckt ist. Da das Roheisen bereits mit Kohlenstoff gesättigt ist, ist im Reaktor 10 keine Aufkohlung des Eisens notwendig. Es können lediglich jegliche Schwankungen im Kohlenstoffgehalt des aus dem Hochhofen kommenden Eisens im Behälter 10 durch Zugabe von Aufkohlungsmitteln ausgegilchen werden. Es können auch Maßnahmen zur Heraufsetzung der Kohlenstofflöslichkeit im Eisen getroffen werden, z. B.
  • Zugabe von Mitteln, welche die Kohlenstoffaktivität im Eisen herabsetzen.
  • Durch das Regelorgan 14 fließt das Roheisen über einen Homogenisierungsbehälter (z. B. Rührbehälter) 25, der nicht unbedingt vorhanden sein muß, in den Vergasungsreaktor 11 wo das Roheisen durch das oxydierende Vergasungsmedium 12 tropfenartig fein verdüst wird und dabei ebenso wie bei der Vorrichtung der Fig. 1 der Kohlenstoff im Eisen vergast wird. Die Vergasung des Kohlenstoffs im Eisen kann bis zur Entstehung eines stahlähnlichen Produktes getrieben werden, das bei 22 zusammen mit der Schlacke 31 abgezogen wird. Das den Vergasungsreaktor 11 verlassende, im wesentlichen nur aus CO und H2 bestehende Produktgas 13 weist eine Temperatur von etwa 1.200 bis 1.3000 C auf und wird vollständig oder teilweise über die Leitung 26 zum Roheisenerzeuger 24 zurückgeleitet und dort als Reduktionsgas zur Roheisenerzeugung verwendet. Durch Zumischen von den Roheisenerzeuger 24 verlassenden gereinigten Gichtgases 27 oder eines Teiles davon über Leitung 28 kann die Temperatur des über Leitung 26 zugeführten Reduktionsgases reguliert werden, in dem Maße, wie für den Roheisenerzeuger 24 erforderlich ist.
  • Ein Teil des gereinigten und eventuell entschwefelten Gichtgases kann von Leitung 27 abgezweigt und unter Umständen über eine Leitung 35 der Leitung 12 für die Zuführung des Vergasung mediums zugeführt werden, um im Gichtgas vorhandene oxydierende Bestandteile wie C02 und H20 zusätzlich zu O, 2 als Vergasungsmedien im Vergasungsreaktor 11 zu nutzen. Dadurch können die Temperatur und die Zusammensetzung des Produktgases 13 in weiten Grenzen variiert werden.
  • Eine gegenüber Fig. 2 abweichende Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß anstelle des Eisenhochofens 24 z. B. ein Direktreduktionsreaktor (z. B. Schacht- oder Drehofen) verwendet wird, in dem Eisenerzpellets zu festem Eisenschwamm reduziert werden. In diesem Fall werden die im Reaktor 24 erzeugten festen Eisenschwammpellets durch die Zuleitung 15 zum Schmelz- und Aufkohlungsreaktor 10 zugeführt. Der restliche Prozess läuft dann wie beim Ausführungsbeispiel-der Fig. 2 ab.
  • Patentansprüche Leerseite

Claims (17)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Vergasen von festen, flüssigen oder gasförmigen Kohlenstoffträgern, insbesondere zur Herstellung eines Reduktionsgases für metallurgische Reduktionsprozesse, mittels einer Metallschmelze, in welcher der Kohlenstoffträger mit einem oxydierenden, aus Sauerstoff oder sauerstoffenthaltendem Gas bestehenden Vergasungsmedium zu einem im wesentlichen aus CO und H2 bestehenden Reaktionsgas umgesetzt wird, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einer ersten Stufe das schmelzflüssige Metall bis zu seiner Sättigung an Kohlenstoff aufgekohlt wird, wonach in einer zweiten Stufe der Kohlenstoff des aufgekohlten Metalls durch Zugabe des oxydierenden Vergasungsmediums vergast wird und von dieser Stufe das Reaktionsgas abgezogen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe das eingeleitete aufgekohlte Metall vom oxydierenden Vergasungsmedium tröpfchenartig fein verdüst wird, wobei die Reaktionskinetik der Vergasungsreaktionen bzw. Entkohlungsreaktionen erheblich verbessert wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe auf der Schmelzbadoberfläche durch Zugabe von Schlackenbildnern eine basische Schlacke aufrechterhalten wird, wobei der Schwefelinhalt der Kohle als Sulfidschwefel durch die Schlacke abgebunden wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das entkohlte Metall der zweiten Stufe, z. B. Stahl, in einem geschlossenen Schmelzbadkreislauf zur ersten Stufe wieder zurückgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz z. B. einer Eisenschmelze der im Roheisen ohnehin vorhandene gelöste Kohlenstoff als Kohlenstoffträger für die Vergasung verwendet wird, wobei das Roheisen durch das oxydierende Vergasungsmedium bis zum Stahl entkohlt wird, und wobei Roheisenerzeugung, Kohlevergasung und Stahlherstellung miteinander gekoppelt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des gereinigten Gichtgases oder ähnlichen Abgases aus dem metallurgischen Reduktionsgefäß dem oxydierenden Vergasungsmedium zugemischt wird, um die im Gichtgas oder ähnlichen Abgas vorhandenen oxydierenden Bestandteile C02 und H20 als zusätzliche Vergasungsmedien in der zweiten Stufe auszunutzen.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schmelzbad der ersten Stufe ausgetriebenen, in der Kohle vorhandenen flüchtigen Bestandteile abgezogen und gegebenenfalls nach ihrer Reinigung dem oxydierenden Vergasungsmedium zugemischt werden.
  8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenträger für die Aufkohlung im Aufkohlungsreaktor Schrott und/oder fester Eisenschwamm verwendet wird.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch einen an eine Zuleitung (15) für Metallschmelze angeschlossenen Aufkohlungsreaktor (10), der mit einem separaten Vergasungsreaktor (11) verbunden ist, an welchen die Zuleitung (12) für das Vergasungsmedium und die Ableitung tal3) für das Produktgas bzw.
    Reduktionsgas angeschlossen sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 92 dadurch gekennzeichnet, daß der Aufkohlungsreaktor (10) und de- Vergasungsreaktor (11) über ein Regelorgan (14), z. B. ein elektromagnetisches Dosierventil, miteinander verbunden sind.
  11. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlauf des Vergasungsreaktors (11) mehrere Düsenöffnungen (30) zur Verteilung des zulaufenden aufgekohlten flüssigen Metalls angeordnet sind.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasdüsen für das oxydierende Vergasungsmedium tal2) so angeordnet sind, daß das Vergasungsmedium in den flüssigen, die Düsenöffnungen 30 verlassenden Metallstrahl eindringt, und daß die Düsen für das Vergasungsmedium in ihrer Neigung zum Metallstrahl gegebenenfalls schwenkbar sind.
  13. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufkohlungsreaktor (10) zum Zweck der Aufrechterhaltung des endothermen Aufkohlungsprozesses und der Flüssighaltung der basischen Schlacke mit einer Mantelheizung (19) versehen ist.
  14. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufkohlungsreaktor (10) Bodendüsen (20) oder Lanzen aufweist, durch welche die Aufkohlungsmittel und gegebenenfalls Zuschläge mittels Inertgas in das flüssige Metallbad hineingebracht werden, wodurch eine für einen homogenen Aufkohlungsprozess notwendige Badbewegung erreicht wird.
  15. 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9,bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Aufkohlungsreaktor (lo) angeschlossene Zuleitung (15) für die Metallschmelze mit dem Vergasungsreaktor tll) verbunden ist.
  16. 16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Aufkohlungsreaktor (10) angeschlossene Zuleitung (15) für die Metallschmelze oder für den Eisen schwamm mit der Ausgangsleitung eines Roheisenerzeugers (24) oder eines Direktredulctionsreaktors verbunden ist, der seinerseits mit der vom Vergasungsreaktor (11) wegführenden Ableitung (13, 26) für das Produktgas bzw. Reduktionsgas in Verbindung steht.
  17. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufkohlungsreaktor (10) von einer Haube (32) abgedeckt ist, die eine Gasabzugsöffnung (33) aufweist, welche über eine Leitung (34) mit der Zuleitung (12) für das Vergasungsmedium verbunden ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004633A1 (en) * 1990-06-21 1994-03-03 Ashland Oil, Inc. Improved molten metal decomposition apparatus and process
US5435814A (en) * 1992-08-13 1995-07-25 Ashland Inc. Molten metal decomposition apparatus
DE19522320C1 (de) * 1995-06-20 1996-08-22 Joseph E Doumet Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen und Verfestigen von glühendflüssiger Hochofenschlacke
US7976771B2 (en) 2007-01-19 2011-07-12 Sgl Carbon Se Method for reducing oxidic slags and dusts and inductively heatable furnance for carrying out this method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE846553C (de) * 1949-01-01 1952-08-14 Roman Dipl-Ing Rummel Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen, insbesondere von Roheisen
DE1533891B1 (de) * 1966-05-23 1971-04-08 British Iron Steel Research Verfahren und Vorrichtung zum Spruehfrischen von kohlenstoffhaltigen Metallschmelzen,insbesondere Roheisenschmelzen
DE2443740A1 (de) * 1973-09-12 1975-03-13 Uss Eng & Consult Verfahren zum umwandeln von kohle in ein brennbares gas
DE2438790A1 (de) * 1974-08-13 1976-02-26 Thyssen Purofer Gmbh Verfahren und anlage zur reduktion von eisenerzen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE846553C (de) * 1949-01-01 1952-08-14 Roman Dipl-Ing Rummel Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Metallen, insbesondere von Roheisen
DE1533891B1 (de) * 1966-05-23 1971-04-08 British Iron Steel Research Verfahren und Vorrichtung zum Spruehfrischen von kohlenstoffhaltigen Metallschmelzen,insbesondere Roheisenschmelzen
DE2443740A1 (de) * 1973-09-12 1975-03-13 Uss Eng & Consult Verfahren zum umwandeln von kohle in ein brennbares gas
DE2438790A1 (de) * 1974-08-13 1976-02-26 Thyssen Purofer Gmbh Verfahren und anlage zur reduktion von eisenerzen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004633A1 (en) * 1990-06-21 1994-03-03 Ashland Oil, Inc. Improved molten metal decomposition apparatus and process
US5435814A (en) * 1992-08-13 1995-07-25 Ashland Inc. Molten metal decomposition apparatus
DE19522320C1 (de) * 1995-06-20 1996-08-22 Joseph E Doumet Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen und Verfestigen von glühendflüssiger Hochofenschlacke
US7976771B2 (en) 2007-01-19 2011-07-12 Sgl Carbon Se Method for reducing oxidic slags and dusts and inductively heatable furnance for carrying out this method
US8361187B2 (en) 2007-01-19 2013-01-29 Sgl Carbon Se Method for reducing oxidic slags and dusts using inductively heated furnace

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