DE2622349A1

DE2622349A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallisiertem produkt

Info

Publication number: DE2622349A1
Application number: DE19762622349
Authority: DE
Inventors: Donald Beggs
Original assignee: Midrex Corp
Current assignee: Midrex International BV Rotterdam Zurich Branch
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1976-11-25
Also published as: TR18949A; JPS5725602B2; FR2311850A1; GB1595574A; DE2622349C3; BR7603082A; DE2622349B2; AU496945B2; FR2311850B1; JPS51140813A; CA1075913A; AU1314976A; AR212332A1

Description

BLUMBACH * WESER · BERGEN ♦ KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2622349

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

Midrex Corporation 76/0701

Charlotte, North Carolina 28211

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallisiertem

Produkt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallisiertem Produkt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Das metallisierte Produkt besteht insbesondere aus Eisenteilchen, die durch Reduktion von Eisenoxid erhalten wurden.

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München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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Die in der jüngsten Zeit hohen Kosten für Schrottals ein Ausgangsmaterial, das dem Stahlgewinnungsofen zugeführt werden kann, haben die Stahlhersteller veranlaßt, sich nach anderem Rohmaterial umzusehen. Reduziertes Eisen in der Form von Eisenschwamm, Eisenteilchen, Pellets, Briketts und dgl., das durch Direktreduktion von Eisenoxiden oder Eisenerzen angefallen ist, entwickelte sich in der jüngsten Zeit zu einem attraktiven Rohmaterial. Diese Materialien werden nachfolgend zusammengefaßt als metallisierte Pellets bezeichnet. Diese metallisierten Pellets sind als Ausgangsmaterial, insbesondere für einen Elektroofen zur Stahlherstellung gut geeignet. Als Folge davon sind eine Anzahl von Verfahren zur Herstellung sol- . eher metallisierter Pellets entwickelt worden. Um ein attraktives Ausgangsmaterial darzustellen, sollten diese Pellets wenigstens zu 85%, vorzugsweise jedoch zu über 90% reduziert sein.

Mit der US-Patentschrift 3 375 099 wird ein Direktreduktionsverfahren offenbart, wonach die Eisenerze in einem Schachtofen durch Kontaktierung mit heißen reduzierenden Gasen reduziert werden, wobei die reduzierenden Gase durch unvollständige Vsbrennung eines mobilen Brennstoffes wie etwa Naturgas mit Sauerstoff erzeugt werden. Die verbrachten reduzierenden Gase, die auch als Gichtgase oder Abgase bekannt

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sind, werden aus dem Schachtofen abgezogen, abgekühlt und an der Sohle des Ofens erneut als Kühlgase eingeführt, um das Produkt zu kühlen. Das Kühlgas kann anschließend durch den Schachtofen nach oben strömen, womit ein geschlossener Kreislauf erhalten wird. Es ist ebenfalls bekannt, daß eine Abkühlung des verbrauchten Gichtgases dessen Reduktionsvermögen erhöht.

Mit der US-Patentschrift 3 748 120 wird ein verbessertes Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxid zu metalli-siertem Eisen angegeben, bei dem ein reduzierendes Gas aus einem Gemisch aus gasförmigem Kohlenwasserstoff und verbrauchtem Reduziergas aus dem Reduktionsverfahren katalytisch reformiert wird. Das Kühlgas wird durch die Sohle, bzw. den Bodenabschnitt oder die Kühlzone des Schachtofens in einer geschlossenen Schleife im Kreislauf geführt, d.h., das Kühlgas kann nicht nach oben in die Reduktionszone strömen.

Mit der US-Patentschrift 3 799 521 wird beschrieben, daß' mit nachteiligen Polgen zu rechnen ist, wenn das Kühlgas nach oben in die Reduktionszone des Schachtofens strömen ^ kann, da in diesem Falle keine vollständig unabhängige Steuerung der Reduktionsr und Kühlschritte des Verfahrens möglich ist. Weiterhin wird dort festgestellt, daß zur Erzielung eines besonders angestrebten Ausmaßes von Carbu-

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rierung die Zusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz des Kühlgases unabhängig von den Bedingungen, die in der Reduktionszone des Ofens herrschen, steuerbar sein sollen.

Wenn das verbrauchte Gichtgas zum Kühlen des pelletförmigen Produkts eingesetzt wird, wie in der US-Patentschrift 3 099 angegeben, dann ist das nach oben in die Reduktionszone strömende Gas (aufströmendes Gas) nicht vollständig vorgewärmt, da der Durchsatz an Kühlgas in der tatsächlichen Praxis über die theoretisch geforderte Menge hinausgehen muß. D.h., die Wärmekapazität des aufströmenden Gases muß die Wärmekapazität der absinkenden Beschickung übersteigen. Dies schließt aus, daß das Kühlgas von der heißen Beschickung vollständig vorgewärmt wird. Heißes, frisches Reduziergas tritt durch die Ringleitungen rund um den Umfang des Ofens in die Reduktionszone ein und treibt damit das nach oben strömende Kühlgas zur Mitte des Ofens, was zu einer Abkühlung des mittleren, zentralen Anteils der Beschickung in der Reduktionszone führt. Wenn darüberhinaus das verbrauchte Gichtgas vor der Einführung als Kühlgas nicht aufbereitet wird, dann weist es, wenn es in die Reduktionszone eintritt, ein schlechtes Reduktionsvermögen auf. Diese beiden Faktoren führen zu einer unvollständigen Reduktion der Beschickung mit einer daraus resultierenden geringeren Metallisierung des Produkts.

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Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur direkten Reduzierung von teilchenförmigen! Metalloxid zu metallisiertem Produkt in einem Schachtofen anzugeben, wobei das verbrauchte Gichtgas als Kühlgas eingesetzt wird, und ein Anteil des Kühlgases zusätzlich als Reduktionsmittel in der Reduktionszone des Schachtofens verwendet wird.

Ein -weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reformieren des aus der Kühlzone aufströmenden Gases zu Reduktionsgas anzugeben.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufbereiten von wenigstens einem Anteil des Kühlgases anzugeben, um dessen Reduktionsvermögen vor der Verwendung als Reduktionsgas zu erhöhen.

Es ist ebenfalls ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, um das verbrauchte Gichtgas mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff anzureichern, bevor das angereicherte Gas als Kühlgas verwendet wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren anzugeben.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine vereinfachte Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren anzugehen, wobei lediglich eine einzige Behandlungsvorrichtung für.das Gichtgas und das Kühlgas erforderlich ist.

In der allgemeinsten Form ist die Lösung dieser Aufgabe und der weiteren Ziele durch das nachfolgende erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet:

a) In einem üblichen vertikalen Schachtofen mit einer oberen Reduktionszone und einer unteren Kühlzone wird durch Einbringen von teilchenförmigen! Metalloxid im oberen Bereich und durch Austragen

an der Ofensohle

des metallisierten Produkts/ein durch die Schwerkraft bewegter Materialstrom aufrechterhalten;

b) in diesen von der Schwerkraft bewegten Materialstrom wird ein Reduktionsgas von ausreichend hoher Temperatur um die Reduktionsreaktion zwischen dem Reduktionsgas und dem Metalloxid zu fördern, durch einen ersten Einlaß zwischen den Enden des Ofens eingeführt;

c) das Reduktionsgas wird im Gegenstrom durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführt, reagiert dabei mit und reduziert einen wesentlichen Anteil des Metalloxids und bildet ein Gichtgas;

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d) das Gichtgas wird aus dem oberen Bereich des Ofens abgezogen;

e) das Gichtgas wird abgekühlt;

f) ein Kühlgas wird durch einen zweiten Einlaß nahe am unteren Ende des Ofens eingeführt;

g) ein Anteil des Kühlgases wird an einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß aus dem Ofen abgezogen;

h) der abgezogene Gasanteil wird abgekühlt;

i) der gekühlte, abgezogene Gasanteil wird durch den zweiten Einlaß eingeütirt, so daß ein Umwälzkreislauf gebildet wird, zu dem die Kühlzone gehört;

j) das abgekühlte Gichtgas wird dem TJmwälzkreislauf zugesetzt; und

k) ein zweiter Anteil des Kühlgases wird nach oben durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführt, wird dabei erwärmt und dient als Reduziergas in der Reduktionszone;

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wobei dieser nach, oben durch, den von der Schwerkraft "bewegten Materialstrom geführte Anteil des Kühlgases ein größeres Reduktionsvermögen als das verbrauchte Gichtgas besitzt und deshalb ein wirksames Reduktionsmittel darstellt.

Weitere Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Ausgestaltung der 'Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Neben der Beschreibung und den Ansprüchen dienen auch 3 Blatt Abbildungen mit den Pig. 1 bis 3 zur Erläuterung der Erfindung; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen vertikalen Schachtofen und die damii? verbundene Ausrüstung zur Durchführung eines Verfahrens, um das Reduktionsvermögen eines Anteils des Kühlgases zu erhöhen, bevor dieses als Reduktionsgas eingesetzt wird;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung ähnlich der nach Fig. 1 zwei alternative Verfahren zur Erhöhung des Reduktionsvermögens von einem Anteil des Kühlgases, bevor dieses als Reduktionsgas eingesetzt wird; und

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Pig. 3 in einer schematischen Darstellung einen vertikalen Schachtofen ähnlich dem nach den Fig. 1 und 2, jedoch mit einem vereinfachten Gaskühl- und Umwälzsystem, worin das verbrauchte Gichtgas zu Reduktionsgas reformiert wird und in die Reduktionszone des Ofens zurückgeführt wird.

Es ist ein Direktreduktionsverfahren entwickelt worden, das mit einem extrem hohen Ausmaß an Wärmeausnutzung hochwertige metallisierte Pellets ergibt.

Das Verfahren arbeitet mit einem vertikalen Schachtofen, der im oberen Bereich eine Reduktionszone_Dund im unteren Bereich eine Kühlzone aufweist. Heißes Reduktionsgas aus einer beliebigen äußeren Quelle wird in die Reduktionszone eingeführt. Um das Verfahren als Ganzes zu beschreiben, wird hierbei ein Reduktionsgas verwendet, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (Hp) besteht, und durch die kontinuierliche katalytische Refo-rmierung eines Kohlenwasserstoffs, wie etwa Erdgas, das nachfolgend als Naturgas bezeichnet wird, ferner Erdöldestillate, Methan, Äthan, Propan, Butan oder anderer leicht verdampfbarer Kohlenwasserstoffe erhalten wird. Das kontinuierliche katalytische Reformieren wird in einem Reformierungsofen mit einem indirekt beheizten Katalysatorbett durchgeführt. Zur Abkühlung der metallisierten Pellets wird ein Kühlgas

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im Verlauf eines Kühlgaskreislaufes in der Kühlzone des Reduktionsofens umgewälzt. Das Gichtgas aus dem Reduktionsofen wird diesem Kreislauf zugeführt. Das Verfahren bringt Verbesserungen der Technologie zur Abkühlung von direkt reduzierten metallisierten Pellets und ist nicht nur in Bezug auf den Wärmewirkungsgrad des Verfahrens, sondern auch hinsichtlich der Erzielung eines hohen Ausmaßes an Metallisierung der Pellets in einer vernünftigen Zeitspanne von Bedeutung. Das Verfahren ist außerordentlich gut geeignet für die Herstellung von metallisierten Pellets solcher Güte, wie sie für die Eisen- und Stahlherstellung gefordert wird. Dieses Verfahren wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Das metallisierte Produkt, das wenigstens bis zu 85# und vorzugsweise bis wenigstens zu 90% reduziert ist, wird in einem gewöhnlich vertikalen Schachtofen mit einer oberen Reduktionszone und einer unteren Kühlzone hergestellt. Ein von der Schwerkraft bewegter Materialstrom aus Metalloxid oder der Beschickung wird dadurch aufrechterhalten, daß teilchenförmiges Metalloxid im oberen Bereich des Ofens eingebracht und metallisiertes Produkt an der Ofensohle ausgetragen wird. Ein heißes reduzierendes Gas bzw. Reduktionsgas mit CO und Hp als Reduktionsmittelkomponenten wird durch eine Ringleitung und ein Windeinlaßsystem zwischen den Enden des Ofens in den

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Materialstrom eingeführt, strömt im Gegenstrom durch das Material, reduziert einen wesentlichen Anteil des Metalloxids und bildet ein Gichtgas. Das Gichtgas wird aus dem oberen Bereich des Ofens abgezogen, abgekühlt und in zwei Anteile aufgeteilt. Der erste Anteil wird in einen Kühlgaskreislauf eingeführt, mit dem Kühlgas durch einen Einlaß nahe am unteren Ende des Ofens in die Kühlzone eingebracht wird. Das Kühlgas strömt nach oben und ein Anteil davon wird am oberen Ende der Kühlzone abgezogen, abgekühlt und in einer geschlossenen Schleife erneut umgewälzt. Das abgekühlte Gichtgas (Zusatz-Gas) wird dem abgezogenen Kühlgas zugesetzt und das Gemisch durch den Kühlgaseinlaß in den Ofen eingeführt. Ein Anteil des Kühlgaees, der im wesentlichen dem Anteil an Zusatz-Gas entspricht, strömt nach oben in die Reduktionsζone, wird dort von dem heißen teilchenförmigen Material erwärmt und wirkt als Reduktionsgas. Um die heiße Beschickung wirksam zu kühlen, muß die der Kühlzone zugeführte Menge an Kühlgas den theoretisch geforderten Wert übersteigen, d.h., die Wärmekapazität des Kühlgases muß größer sein als die Wärmekapazität der absinkenden Beschickung.Um den Anteil des Kühlgases, der nach oben in die Reduktionszone strömt, wirksam vorzuwärmen, muß die Menge dieses Anteils kleiner sein als der theoretisch geforderte Anteil, d.h., die Wärmekapazität der absinkenden Beschickung muß größer sein als die Wärme-

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kapazität des aufströmenden Gases. Unter der Wärmekapazität einer Substanz wird das Produkt aus der spezifischen Wärme der Substanz χ strömende Menge verstanden. Die spezifische Wärme kann in kcal/kg Substanz und die strömende Menge in kg/Std. (bzw. in den angelsächsischen Einheiten BTU/^ Substanz und <B/Stunde) ausgedrückt werden. Damit kann die thermische Beziehung zwischen dem Gas und der Beschickung wie folgt ausgedrückt werden:

C_g χ W_g χ ÄT_g = C_b χ W_b χ

wobei:

C die spezifische Wärme des Gases,

W die strömende Gasmenge,

A T die Änderung der Gastemperatur in Grad,

C^ die spezifische Wärme der Beschickung,

W, die strömende Menge der Beschickung, und

^ T-jj die Änderung der Temperatur der Beschickung in Grad

bedeuten. Die spezifische Wärme wird dabei für jede Substanz als konstant angesehen.

Um die Beschickung in der Kühlzone wirksam abzukühlen, muß die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz des Gases relativ zünder Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz der Beschickung so^J eingestellt werden, daß die Wärmeänderung

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des Gases (in Grad) kleiner ist alb die Wärmeänderung der Beschickung (in Grad), was von einem mit dem Gegenstrom-Wärmeaustausch von Gas an Peststoffen vertrauten Fachmann leicht verstanden wird. In ähnlicher Weise muß, damit eine wirksame und vollständige Vorheizung des nach oben in die Reduktionszone strömenden Anteils an Kühlgas erreicht wird, die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz dieses nach oben strömenden Gases relativ zu der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz der Beschickung so geregelt werden, daß die Wärmeänderung (in Grad) des Gases größer ist als die Wärmeänderung (in Grad) der Beschickung. Die mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen^¹ Kühlanordnung gewährleistet sowohl eine wirksame Kühlung der Beschickung wie eine wirksame Vorwärmung des Anteiles an Kühlgas, das nach oben in die Reduktionszone strömt. Der zweite Anteil des gekühlten Gichtgases kann als ein Brennstoff in einen Reformierofen eingeführt werden, um den in einem solchen Ofen in einem Rohr vorgesehenen Katalysator aufzuheizen. Ein gasförmiger Kohlenwasserstoff und Wasserdampf werden durch den Katalysator geführt, und bilden dabei ein Reduktionsmittel enthaltendes Reduktionsgas, das durch den Düseneinlaß in die Reduktionszone des Ofens eingeführt wird.

Wie mit Fig. 1 dargestellt, weist ein vertikaler Schachtofen 10 einen Eingabetrichter 12 auf, der oben am Ofen angebracht ist und durch den Eisenoxidpellets 14 oder anderes Haterial, wie etwa Stückerz, eingebracht werden. Die Pellets

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ainken durch die Wirkung der Schwerkraft durch eines oder mehrere Zuführungsrohre 16 und bilden ein Bett 18 aus teilchenförmigen!, Eisenoxid enthaltendem Material oder aus der Beschickung in dem Schachtofen. Der obere Bereich des Schachtofens 10 weist eine Reduktionszone auf, während der untere Bereich des Ofens eine Kühlzone aufweist. Ein Pellet-Austragrohr 20 ist an der Sohle des Schachtofens 10 angeordnet. Das reduzierte Material wird mittels einem Austragförderband 22 aus dem Ofen entfernt, das unterhalb von der Austragleitung 20 angeordnet ist. Die Entfernung der metallisierten Pellets aus dem Austragrohr 20 gewährleistet einen von der Schwerkraft bewegten Strom aus teilchenförmiger Eisenoxid-Beschickung in dem Schachtofen 10.

Im oberen Bereich des Schachtofens 10 ist ein Düseneinlaßsystem mit einer Ringleitung vorgesehen, das allgemein mit 24 bezeichnet ist, das Gasdurchlässe 28 aufweist, durch welche das heiße Reduktionsgas in die Beschickung 18 eingeführt wird, um im Gegenstrom zu dieser Beschickung nach oben zuströmen. Das untere Ende des Pellet-Zuführungsiohres reicht bis unter die Gasabzugsleitung 30; diese Anordnung ermöglicht eine ungestörte Sammlung des reagiert habenden Gases in einem Raum 32, was wiederum ermöglicht, daß das Gas weitgehend symmetrisch aus der Pelletführung ausströmt, und frei zu der Ablaßleitung 30 strömt.

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Ein Umwälzkreislauf mit einer Kühlgassehleife ist in der Kühlzone des Ofens vorgesehen, um die Pellets abschliessend abzukühlen, bevor sie ausgetragen werden. Zu diesem Kreislauf gehört ein Waschkühler 36, ein Umwälzgasgebläse 38, ein Durchflußregulierventil 39, ein Gaseinlaß 40 und ein Gasaustritt 42. Das Gebläse 38 ist in der Einlaßleitung 44 angeordnet, welche von dem Rieselkühler 36 zu dem Einlaß 40 führt. Der Einlaß 40 führt zu einem Gasverlälungselement 46, das innerhalb des Ofens 10 angeordnet ist. Oberhalb von dem Gasverteilungselement 46 ist ein Kühlgas-Sammelelement 48 angeordnet, das über die Leitung 50 mit dem Vaschkühler 36 verbunden ist. Gewöhnlich stellt jener Bereich des Ofens zwischen den Elementen 46 und 48 einschl. dieser Elemente 46 und 48 die Kühtone dar, welche ihrerseits einen integralen Bestandteil des Umwälzkreislaufes mit der Kühlgassehleife bildet.

Ein Reformierofen 54 mit Brennstoff beheizten Brennern 56, einer Abzugsleitung 58 für die Flammgase und einer Vielzahl von indirekt beheizten Wärmetauscherrohren 60 mit dem Katalysator, welche von außen beheizt werden und von denen lediglich eines dargestellt ist, erzeugt heißes Reduziergas. Das Reduziergas strömt von den Katalysatorrohren durch die Gasleitung 62 zu dem Ringleitung- und Düseneinlaßsystem 24.

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Das verbrauchte Gichtgas, das den Schachtofen 10 durch die Ablaßleitung 30 verläßt, strömt durch einen Waschkühler 64, wo das Gas abgekühlt und die Staubpartikelchen daraus entfernt werden. Eine Leitung 66 führt von dem Waschkühler 64 zu einem Gasgebläse 68. Die Leitung 66 enthält ein Ventil innerhalb der Leitung, um über das Ventil V kaltes Gichtgas abzulassen, wenn das erwünscht ist. Das Gebläse 68 ist erforderlich, um das Gichtgas aus dem Waschkühler durch die Leitungen 72, 74 und 76 fortzuführen. Mit der Leitung 72 wird ein Teil des Gichtgases dem Kühlgasumwälzsystem bei der Kühlgasleitung 44 zugesetzt. Die Leitung 74 trifft auf die Gasleitung 62, um gewaschenes und gekühltes Gichtgas in das heiße reformierte Gas aus dem Reformierofen einzuführen, um dessen Temperatur abzusenken, bevor dieses in den Reduktionsofen eingeführt wird. Mit der Leitung 76 wird das verbleibende verbrauchte Gichtgas dem Reformierofen als Brennstoff zugeführt, um dort als eine Wärmequelle zu dienen.

Eine Quelle für einen gasförmigen Kohlenwasserstoff wie etwa Naturgas, liefert solches Gas durch die Leitung 78 mit dem Durchflußregulierventil 80 zu dem Brenner 56. Aus einer Quelle A wird die Verbrennungsluft für den Brenner 56 durch die Leitung 82 mit einem Durchflußregulierventil 84 dem Reformierofen zugeführt. Aus der Quelle S wird Wasserdampf und aus der Quelle N gasförmiger Kohlenwasserstoff durch die Lei-

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tungen 88 bzw. 90, von denen jede ebenfalls ein Durchflußregulierventil aufweist, in die Katalysatorrohre 60 eingeführt. Alternativ dazu kann das aus der Quelle A zugeführte Oxidationsmittel für den Reformierprozess aus Kohlendioxid (COp) und Wasserdampf aus verbrauchtem Gichtgas aus dem Reduzierofen bestehen.

Ein Temperaturfühler 94 nahe am Reduziergaseinlaß 26 . regelt den Durchfluß des Gichtgases durch das Durchflußregulierventil 96 in der Leitung 74, um die Ströme an heißem Reduziergas aus dem Reformierofen und an abgekühltem Gichtgas aufeinander abzustimmen, so daß das in den Einlaß 26 eintretende Reduziergasgemisch die angestrebte Temperatur aufweist. Ein Temperaturfühler 98 nahe am Kühlgasauslaß 42 steuert das Ventil 39, um die angestrebte Ausgangstemperatur des Kühlgases am Auslaß 42 aufrecht zu erhalten.

Das durch die Gaseinführungsöff nungen 28 in den Schachtofen 10 eingebrachte heiße Reduziergas weist ein Verhältnis von Reduktionsmittel (Hp + CO) zu Oxidationsmittel (HpO + COp) von ungefähr acht (8) auf. Nachdem das verbrauchte Gichtgas gewaschen und im Waschkühler 64 abgekühlt worden ist, weist es in der Leitung 66 ein Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel von ungefähr fünf (5) auf, und enthält beispielsweise 14% CO₂,

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3% H₂O und 8396 (H₂ + 00). Wegen diesem geringeren Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel stellt das verbrauchte Gichtgas sogar nach der Abkühlung wegen seines geringen ReduktionsVermögens ein mäßiges bis schlechtes Reduktionsgas dar.

Es ist festgestellt worden, daß reduzierte Eisenpellets einen guten Katalysator für die gut bekannte, reversibel verschiebbare Wassergas-Reaktion

CO + H₂O CO₂ +

darstellen. Bei einer Temperatur von ungefähr 425 bis ungefähr 600⁰C und vorzugsweise bei ungefähr 54O⁰C bewirkt diese Wassergas-Reaktion eine merkliche Abnahme des CO₂-Gehaltes des Kühlgases in der Kühlzone, während gleichzeitig der H₂0-Gehalt um einen äquivalenten Anteil ansteigt. Der dadurch erzeugte Wasserdampf wird kondensiert und in dem Waschkühler 36 entfernt. Das Gas, welches dur-oli das Gasverteilungselement 46 erneut in die Kühlzone eintritt und von der Kühlzone nach oben in die Reduzierzone strömt,wie das mit den Pfeilen 102 angedeutet ist, weist ein Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel von ungefähr 6,5 auf. Obwohl die bevorzugte Kühlgastemperatür, wie sie von dem Temperaturfühler 98 angezeigt wird, ungefähr 540⁰C beträgt, arbei-

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tet das Verfahren gut bei Temperaturen von ungefähr 425 bis ungefähr 60O⁰C.

In der Tabelle 1 werden die Auswirkungen der Temperatur des Kühlgases am Auslaß 42 auf das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel im Kühlgas, das als Reduktionsmittel nach oben strömen kann, aufgeführt. In diesem Beispieljbeträgt das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel im verbrauchten Gichtgas, das durch die Leitung 72 in das Kühlsystem eintritt, 5,25. Hierbei ist zu beachten, daß das Verhältnis der Wärmekapazitäten von Gas zu Beschickung oberhalb der Kühlzone konstant ist, sich in der Kühlzone jedoch verändert. Dies beruht darauf, daß sich die spezifische Wärme jeder Substanz, nämlich der Beschickung und des Gases, mit der Temperatur verändert. Die in die Kühlzone eintretende Beschickung weist stets ungefähr die gleiche Temperatur auf, während die Austrittstemperatur des Kühlgases sich mit der Strömungsgeschwindigkeit bzw. mit dem Durchsatz des Kühlgases verändert.

Während bei den bekannten Verfahren das Kühlgas, das als Reduktionsmittel nach oben durch die Beschickung strömen konnte, beim Erreichen der Reduktionszone nicht vollständig aufgeheizt war und den mittleren Bereich der Beschickung abkühlte, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Schwie-

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rigkeit überwunden. Durch Regelung der Menge an abgekühltem Gichtgas, das dem Umwälzkreislauf für die Kühlschleife zugesetzt wird, mittels dem Durchflußregulierventil 35 wird das nach oben strömende Gas 102 von dem absinkenden heißen teilchenförmigen Material vollständig vorgewärmt, bevor dieses Gas in die Reduktionszone antritt.

Dadurch wird das nach oben strömende Gas in drei Stufen aufbereitet:

1) Das verbrauchte Gichtgas wird abgekühlt, um Wasserdampf zu entfernen und um sein Reduktionsvermögen zu erhöhen;

2) der in der Kühlzone gebildete Wasserdampf wird aus dem abgezogenen Kühlgas entfernt, wodurch das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel weiter erhöht wird; und

3) das nach oben strömende Gas wird von der absinkenden Beschickung auf die erforderliche Vorwärmtemperatur vorgewärmt, bevor es in die Reduktionszone eintritt.

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Bei einer alternativen, mit Pig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens strömt der Anteil an Gichtgas, der dem Kühlumwälzkreislauf durch das Rohr 72 zugeführt wird, nicht duorh das Durchflußregulierventil 35, sondern durch das Durchflußregulierventil 106 und einen Turm 108 zur Entfernung von CO«, der Bestandteil eines üblichen CO₂-Entfernungssystems, etwa des weitverbreiteten, mit Monoäthanolamin arbeitenden Systems sein kann. Durch die Entfernung von CO« aus diesem Anteil des Gichtgases, bevor dieses dem Kühlzonenkreislauf zugesetzt wird, wird deseen Reduktionsvermögen außerhalb der Kühlzone erhöht. Das danach in die Reduktionszone eintretende, aufströmende Gas weist ein gutes Reduktionsvermögen auf, und die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz an aufströmendem Gas relativ zu der Sinkgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz an absinkender Beschickung wird in einem zweckmäßigen Verhältnis gehalten, um eine adäquate Vorwärmung des ausströmenden Gases zu gewährleisten.

Bei der zweiten, mit Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist' das Ventil 106 geschlossen und das Ventil 35 geöffnet, um Gichtgas in die Leitung 110 einzubringen. Durch diese Leitung 110 wird auch Naturgas oder ein anderer dampfförmiger Kohlenwasserstoff aus der Quelle 112 und durch die Leitung 114 herangeführt, hfadurchgeleitet. Die Strömung

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des dampfförmigen Kohlenwasserstoffes wird mittels dem Ventil 116 geregelt. Der Anteil an Gichtgas, welcher dem Kühlzonenkreislauf durch die Leitungen 72 und 110 zugeführt wird, enthält CO₂ und restlichen Wasserdampf, wobei beide in einem Reformierprozess für die Reformierung eines Kohlenwasserstoffes ein Oxidationsmittel darstellen und beispielsweise bei der Reformierung von Methan, CO und H₂ bilden. Die gut bekannte Reformierung von Methan kann mit den nachfolgenden Reaktionsgleichungen wiedergegeben werden:

+ CO₂ = 2H₂ + 2CO

+ H₂O - 3H₂ + CO

Mit der US-Patentschrift 3 375 098 wird der Zusatz von einem dampfförmigen Kohlenwasserstoff zu einem Anteil an abgekühltem Gichtgas aus einem Reduktionsofen von Schachtbauart offenbart. Dieses Gemisch aus dampfförmigem Kohlenwasserstoff und abgekühltem Gichtgas wird anschließend einem unteren Bereich des Schachtofens zugeführt, um als Kühlgas zu dienen und kann wiederum nach oben in die Reduktions zone strömen, wo eine gewisse Reformierung eintreten wird, wodurch das Reduktionsvermögen des aufströmenden Gases erhöht wird.

mit der
Jedoch ist mit der^US-Patentschrift 3 375 098 offenbarten

Anordnung das Ausmaß an Reformierung nicht ausreichend, um sehr wirksam zu sein, da der große, zur adäquaten Abkühlung

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der absinkenden Beschickung erforderliche Anteil an Kühlgas zu groß ist, tun angemessen vorgewärmt zu werden, damit überhaupt ein sinnvolles Ausmaß an Reformierung des ausströmenden Gases stattfinden könnte.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die wirksame abschliessende Abkühlung der Beschickung unabhängig vom Anteil'an aufströmendem Gas mittels dem oben erläuterten, als Kühlschleife ausgebildeten Umwälzkreislauf erreicht. Die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz des abgekühlten, mit Kohlenwasserstoff angereicherten Gichtgases, das dem Kühlkreislauf zugesetzt wird, wird relativ zu der Absinkgeschwindigkeit bzw. dem Durchsatz der Beschickung geregelt, um zu gewährleisten, daß das aufströmende Gas vollständig vorgewärmt ist und zur Erhöhung seines Reduktionsvermögens reformiert worden ist.

Hierbei ist zu beachten, daß die Einführung des abgekühlten Gases in die als Umwälzkreislauf ausgebildete Kühlschleife an federn beliebigen Punkt der Schleife zusätzlich zu den in den Fig. gezeigten Punkten erfolgen kann. Beispielsweise kann das abgekühlte Gichtgas direkt in die Kühlzone eingeführt werden, oder in den Kreislauf, sowohl vor wie nach der Waschvorrichtung 36 zum Abkühlen des Gases. Natürlich kann das abgekühlte Gichtgas entweder unbehandelt, an-

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- 24 gereichert oder von CO« befreit sein.

Bei der mit Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die als Umwälzkreislauf ausgebildete Kühlgasschleife mit dem Kreislauf zur Reinigung und Zurückführung des verbrauchten Gichtgases integriert, wodurch der Aufwand für die in diesem System erforderlichen Rohrleitungen und Pumpen drastisch vermindert ist und eine getrennte Kühlzone mit einem Waschkühler und einem Kompressor, wie sie mit den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 vorgesehen sind, beseitigt werden kann. Das verbrauchte Gichtgas tritt aus dem Ofen 10 durch die Gasablaßleitung 130 aus und strömt durch den Waschkühler 132, wo das Gas abgekühlt und die Staubteilchen entfernt werden. Ein erster Anteil von dem aus dem Waschkühler 132 austretenden Gas-wird direkt durch die Leitung 136 dem Gebläse 134 zugeführt. Dieser Anteil des verbrauchten Gichtgases wird weiter aufgeteilt, wobei ein als Kühlgas wirkender Anteil durch die leitung 138 geführt und ein zweiter, manchmal als Prozessgas, Umlaufgas oder als Oxidationsmittel zum Reformieren bekannter Anteil durch die Leitung 140 dem Refcrmierofen 54 zugeführt wird.

Die Kühlgasauslaßleitung 145 verbindet den Kühlgasauslaß 42 mit dem Waschkühler 132. Dies kann durch Verbindung mit der Ahlaßleitung 130 für das verbrauchte Gichtgas erfolgen.

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Der zweite Anteil an aus dem Waschkühler 132 austretendem Gas wird durch die Leitung 147 dem Brenner 56 des Reformierofens 54 zugeführt, wo er als Brennstoff verbrannt wird, um den Reformierofen aufzuheizen. Naturgas aus der Quelle 152 kann dem Kühlgas in der Leitung 138 durch die Leitung zugeführt werden, wobei innerhalb der Leitung 154 ein Durchflußregulierventil 156 vorgesehen ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist in gleicher Weise an das Direktreduktionsverfahren ohne Reformierstufe während des Aufströmens anpaßbar, wie es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden ist, das eine Reformierung des aufströmenden Gases vorsieht und deshalb auch als "upflow reforming" bezeichnet werden kann.

Die nachfolgende Tabelle bringt Versuchsergebnisse zum erfindungsgemäßen Verfahren. Aus der vorausgegangenen Beschreibung und diesen Versuchsergebnissen ist leicht zu ersehen, daß mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Direktreduktion von Metalloxiden zu metallisierten Teilchen angegeben wurde, das mit einer größeren Wärmeausnutzung arbeitet, als bislang bekannte Verfahren.

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Tabelle

Austrittstemperatur des Kühlgases

Durchsatz an Kühlgas durch die Kühlzone

m⁵/t

Verhältnis der Wärmekapazitäten von Gas in der Kühlζone zu absinkender Beschickung

Aufströmendes Gas

m⁵/t

Verhältnis der
Wärmekapaztäten
von aufströmendem
Gas zu absinkender
Beschickung

Verhältnis des
Reduktionsmittels zum Oxidationsmittel im aufströmenden Gas

cn ο co oo

QO \ O -J OT

425	922	1,83
480	804	1,60
510	755	1,51
540	711	1,42
565	672	1,35
600	637	1,28

318 328 334 341 351 363

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5

5,96
6,32
6,43
6., 48
6,47
6,41

Claims

Patentansprüche :

ft./ Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Produktes, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

a) In einem üblichen vertikalen Schachtofen mit einer oberen Reduktionszone und einer unteren Kühlzone wird durch Einbringen von teilchenförmigen! Metalloxid im oberen Bereich und durch Austragen des metallisierten Produkts an der Ofensohle ein von der Schwerkraft bewegter Materialstrom aufrechterhalten;

b) in diesen von der Schwerkraft bewegten Materialstrom wird ein reduzierendes Gas bzw. ein Re

München : Kramer. Dr. Weser - Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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ORlGiNAL INSPECTED

duktionsgas von ausreichend hoher Temperatur um die Reduktionsreaktion zwischen dem Reduktionsgas und dem Metalloxid zu fördern, durch einen ersten Einlaß zwischen den Enden des Ofens eingeführt;

c) das Reduktionsgas wird im Gegenstrom durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführt, reagiert dabei mit und reduziert einen wesentlichen Anteil des Metalloxids und bildet ein Gichtgas;

d) das Gichtgas wird aus dem oberen Bereich des Ofens abgezogen;

e) das Gichtgas wird abgekühlt;

f) ein Kühlgas wird durch einen zweiten Einlaß nahe am unteren Ende des Ofens eingeführt;

g) ein Teil des Kühlgases wird an einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß aus dem Ofen abgezogen;

h) der abgezogene Gasanteil wird abgekühlt;

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ORIGINAL INSPECTED

i) der abgekühlte, abgezogene Gasanteil wird durch den zweiten Einlaß eingeführt, so daß ein Umwälzkreislauf gebildet wird, zu dem die Kühlzone gehört;

' j) das abgekühlte Gichtgas wird dem Umwälzkreislauf zugesetzt; und

k) ein zweiter Anteil des Kühlgases wird nach oben durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführt, wird dabei erwärmt und wirkt als reduzierendes Gas in der Reduktionszone; wobei dLeser nach oben durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführte Anteil des Kühlgases ein größeres Reduktionsvermögen als das verbrauchte Gichtgas aufweist und deshalb ein wirksames Reduktionsmittel darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß abgekühltes Gichtgas dem abgezogenen Anteil an Kühlgas zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, daduah gekennzeichnet, daß das Reduktionsvermögen des abgezogenen Kühlgasanteiles verbessert wird, indem aus diesem Gasanteil Wasser entfernt wird, wodurch das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Oxidationsmittel dieses Gases erhöht wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduziergas aus einem reformierten, verdampfbaren Kohlenwasserstoff besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff aus der nachfolgenden Gruppe, nämlich Naturgas, Erdöldestillate, Methan, Äthan, Propan, Butan, ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff Naturgas eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene und abgekühlte Gichtgas in einen ersten und einen zweiten Anteil aufgeteilt wird, wobei der zweite Anteil als Brennstoff in einen Ofen, der in einem Rohr Katalysator enthält, eingeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein gasförmiger Kohlenwasserstoff und Wasserdampf durch einen aufgeheizten Katalysator geführt werden, um das Reduziergas zu bilden , das durch den ersten Einlaß eingeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anteil des abgekühlten Gichtgases mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff vermischt wird, um das Brennstoff-

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gemisch zum Aufheizen des Katalysators zu bilden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Anteil an abgekühltem Gichtgas mit dem Reduziergas vermischt und dieses Gasgemisch durch den ersten Einlaß eingeführt wird, wobei das erhaltene Gemisch ein passendes Verhältnis von heißem Reduziergas zu abgekühltem Gichtgas aufweist, um die Temperatur des Gasgemisches auf die angestrebte Einlaßtemperatur zu bringen.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß· das feinteilige Metalloxid aus Eisenoxid besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz des durch den zweiten Einlaß eingeführten Kühlgases in der Weise geregelijwird, damit die Temperatur des Anteiles an Kühlgas, der aus dem Ofen abgezogen wird, zwischen 425 und 600⁰C gehalten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1!, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des abgezogenen Kühlgases bei ungefähr 54O⁰C gehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gichtgas Kohlendioxid.(CO₂) enthält, im Anschluß an den

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-*-3λ 2Β22349

Yerfahrensschritt (e) das Kohlendioxid wenigstens aus einem Anteil des abgekühlten Gichtgases entfernt wird₅ bsYor das abgekühlte Gichtgas in den Umwälzkreislauf eingeführt wird_s wodurch das Reduktionsvermögen des abgekühlten Gichtgases erhöht wird.,
15. Terfahren nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlgas ein gasförmiger Kohlenwasserstoff zugesetzt wird» bevor das Kühlgas durch den sweiten G-aseinlaß eingeführt wird, wobei dieser zugesetzte gasförmige Kohlenwasserstoff in einem Ofen wx einem hochwirksamen Reduktionsmittel reformiert worden ist»,
16. Yerfahren zur Herstellung metallisierter Pellets, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

a) In einem vertikalen Schachtofen wird ein von der Schwerkraft bewegter Materialstrom aus Metalloxid aufrechterhalten;

b) an einer Zwischenstellung wird durch einen ersten 3inlaß ein gasförmiges Reduktionsmittel in den Ofen eingeführt, wobei sich das gasförmige Reduktionsmittel im Gegenstrom zu der absinkenden Beschickung aus Metalloxid bewegt;

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c) Gichtgase, nämlich das reagiert habende gasförmige Reduktionsmittel wird aus dem oberen Bereich des Ofens abgezogen;

d) die Gichtgase werden abgekühlt;

e) ein Anteil der abgekühlten Gichtgase wird in einen umgewälzten Kühlgaskreislauf als ein Kühlgas an einem zweiten Einlaß unterhalb des ersten Einlaßes in den vertikalen Schachtofen eingeführt, wobei sich das Kühlgas im direkten Wärmeaustausch mit der absinkenden Beschickung befindet;

f) ein Anteil des Kühlgases wird durch einen Auslaß zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß abgezogen;

g) aus dem abgezogenen Kühlgas wird ein Teil des darin enthaltenen Wassers entfernt;

h) das abgezogene Kühlgas wird abgekühlt; und

i) das abgezogene und abgekühlte Kühlgas wird durch den zweiten Einlaß eingeführt,' wobei das abgekühlte

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Gichtgas und das abgezogene Kühlgas gemeinsam bei der Reaktion mit der metallisierten Beschickung zwischen dem zweiten Einlaß und dem Auslaß ein größeres Reduktionsvermögen aufweisen, als das verbrauchte Gichtgas.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Verfahrensechritt (d) Kohlendioxid aus wenigstens einem Anteil des abgekühlten Gichtgases entfernt wird, bevor das Gichtgas in den Kühlgaskreislauf eingeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlgas ein gasförmiger Kohlenwasserstoff zugesetzt wird, bevor das Kühlgas durch den zweiten Einlaß eingeführt wird, wobei der zugesetzte Kohlenwasserstoff in einem Ofen zu einem hochwirksamen Reduktionsmittel reformiert worden ist.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene und abgekühlte Kühlgas mit einem Anteil des abgekühltem Gichtgases vermischt wird, bevor dieses als ein Kühlgas durch den zweiten Gaseinlaß eingeführt wird.
20. Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Produkts, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verf.ahrens schritte:

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a) Durch Einbringen von teilchenförmigen Metalloxid in den oberen Bereich eines üblichen vertikalen Ofens mit einer oberen Reduzierzone und einer unteren Kühlzone und Austragen des metallisierten Produkts an der Ofensohle wird ein durch die Schwerkraft bewegter Materialstrom aus Metalloxid aufrechterhalten;

"b) in diesen von der Schwerkraft bewegten Materialstrom wird ein Reduziergas von ausreichend hoher Temperatur um eine Reduktionsreaktion zwischen dem Reduziergas und dem Metalloxid su fördern, durch einen ersten Einlaß zwischen den Enden des Ofens eingeführt;

c) das Seduziergas wird im Gegenstrcm durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführt, reagiert dabei mit und reduziert einen wesentlichen Anteil des Metalloxids und bildet ein Gichtgas;

d) das Gichtgas wird a'is dem oberen Bereich des Ofens abgezogen;

e) das Gichtgas wird abgekühlt;

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f) ein Anteil des abgekühlten Gichtgases wird als ein Kühlgas durch einen zweiten Einlaß nahe dem un-fcren Ende des Ofens eingeführt;

g) ein erster Anteil des Kühlgases wird aus dem Ofen an einer Stelle zwischen dem ersten und dem

' zweiten Einlaß abgezogen;

h) der abgezogene Anteil an Kühlgas wird dem Gichtgas vor dem Verfahrensschritt (e) zugesetzt; und

i) ein zweiter Anteil des Kühlgases wird nach oben durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom ·-* geführt, wird dabei erwärmt, und wirkt als ein Reduziergas in der Reduktionszone; wobei dieser nach oben durch den von der Schwerkraft bewegten Materialstrom geführte Anteil des Kühlgases ein größeres Reduktionsvermögen aufweist, als das verbrauchte Gichtgas und deshalb ein wirksames Reduktionsmittel darstellt.
21. "Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduziergas aus einem reformierten verdampfbaren Kohlenwasserstoff besteht.

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22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff aus der nachfolgenden Gruppe, nämlich Naturgas, Erdöldestillate, Methan, Äthan, Propan, Butan ausgewählt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene und abgekühlte Gichtgas in einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil aufgeteilt wird, und der zweite Anteil als ein Brennstoff in einen Ofen mit Katalysator in einem Rohr eingeführt wird.
24. Verfahreijnach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene und abgekühlte Gichtgas in einen ersten und einen zweiten Anteil aufgeteilt wird, und der zweite Anteil als ein Oxidationsmittel für einen Reformierprozess in einen katalytisch arbeitenden Reformierofen eingeführt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anteil des abgekühlten Gichtgases mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff vermischt wird, um ein Brennstoffgemisch zum Aufheizen des Katalysators zu bilden.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anteil des abgekühlten Gichtgases mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff vermischt wird, um ein Oxidationsmittelgemisch für das Reformierverfahren zu bilden.
27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Anteil des abgekühlten Gichtgases mit dem Reduziergas vermischt wird, und das Gasgemisch durch den ersten Einlaß eingeführt wird, wodurch das erhaltene Gemisch einen passenden Anteil von heißem Reduziergas und abgekühltem Gichtgas aufweist, um die Temperatur des Gemisches auf die angestrebte Einlaßtemperatur zu bringen.
28. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Metalloxid aus Eisenoxid besteht.
29. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Durchsatz des durch den zweiten Einlaß eingeführten Kühlgases geregelt wird, um die Temperatur des Anteils an Kühlgas, der aus dem Ofen abgezogen wird, bei einer Temperatur zwischen ungefähr 425 und 600⁰C zu halten.
30. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlgas ein gasförmiger Kohlenwasserstoff zugesetzt wird, bevor das Kühlgas durch den zweiten Einlaß eingeführt wird, wobei dieser zugesetzte gasförmige Kohlenwasserstoff in dem Ofen zu einem hochwirksamen Reduktionsmittel reformiert wird.

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31. Verfahren zur Herstellung metallisierter Pellets, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

a) In einem vertikalen Schachtofen wird ein von der Schwerkraft bewegter Materialstrom aus Metalloxid aufrechterhalten;

b) an einer Zwischenposition wird ein gasförmiges Reduktionsmittel durch einen ersten Einlaß in den Ofen eingeführt, wobei sich das gasförmige Reduktionsmittel im Gegenstrom zu der absinkenden Beschickung aus Metalloxid bewegt;

c) Gichtgas, nämlich das reagiert habende gasförmige Reduktionsmittel wird aus dem oberen Bereich des Ofens abgezogen;

d) das Gichtgas wird abgekühlt;

e) ein Teil des abgekühlten Gichtgases wird als ein Kühlgas durch einen zweiten Einlaß unterhalb von dem ersten Einlaß in den vertikalen Schachtofen eingeführt, wobei sich das Kühlgas in direktem Wärmeaustausch mit der absinkenden Beschickung befindet;

f) ein Teil des Kühlgases wird durch einen Auslaß zwischen dem ersten und dem zweiten Einlaß abgezogen; und

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g) das abgezogene Kühlgas wird dem abgezogenen Gichtgas vor dem Verfahrensschritt (d) zugesetzt; wobei das Kühlgas bei der Reaktion mit der metallisierten Beschickung zwischen dem zweiten Einlaß und dem Auslaß ein größeres Reduktionsvermögen aufweist, als das verbrauchte Gichtgas.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlgas ein gasförmiger Kohlenwasserstoff zugesetzt wird, bevor das Kühlgas durch den zweiten Einlaß eingeführt wird, wobei der gasförmige Kohlenwasserstoff in dem Ofen zu einem hochwirksamen Reduktionsmittel reformiert wird.
33. Vorrichtung zur Reduzierung eines Metalloxids, mit:

a) einem üblichen vertikalen Schachtofen, der für die Aufnahme und Abgabe eines Metalloxidbettes ausgerüstet ist, der Ofen einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist, wobei sich wenigstens ein Teil des Bettes zwischen dem Einlaß und dem Auslaß befindet und dort eine Reduktionszone ausgebildet ist;

b) Mittel zum Abkühlen des Gases, das aus dem Ofen durch den Gasauslaß abgezogen wird;

c) einer Verbindung zwischen dem Gaaauslaß und den Mitteln zur Kühlung des Gases;

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d) einem umwälzenden Kühlgassystem, das mit den Gaskühlmitteln durch eine zweite Verbindung verbunden ist, wobei zu dem Kühlgassystem gehören:

1) ein Kühlgaseinlaß zum Einführen eines Kühlgases in den Ofen unterhalb der Reduktionszone ;

2) Mittel einschl. einem Kühlgasauslaß zum Abziehen von einem Anteil des Kühlgases aus dem Ofen oberhalb des Kühlgaseinlaßes, wobei der Bereich des Ofens zwischen dem Kühlgaseinlaß und dem Kühlgasauslaß eine Kühlzone bildet;

3) die Kühlzone;

4) Mittel zum Abkühlen des aus dem Ofen abgezogenen Kühlgases;

5) eine dritte Verbindung zwischen dem Kühlgasauslaß und den Mitteln zum Abkühlen des Kühlgases; und

6) eine vierte "Verbindung zwischen den Mitteln zum Abkühlen des Kühlgases und dem Kühlgaseinlaß. _^

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34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von dem Schachtofen Mittel zum Austragen des metallisierten Materials vorgesehen sind.
35· Vorrichtung nach Anspruch 33» dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturfühler nahe am Kühlgasauslaß zur Bestimmung der Temperatur des aus der Kühlzone austretenden Kühlgases vorgesehen sind, ferner ein Gasdurchflußregulierventil in der vierten Verbindung nahe am Kühlgaseinlaß vorgesehen ist, und der Temperaturfühler mit dem Ventil gekoppelt ist, um die Strömung bzw. den Durchsatz des Kühlgases durch dieses Ventil zu regeln.
36. Vorrichtung nach Anspruch 33ι gekennzeichnet durch einen Reformierofen mit Katalysatorrohren zur Bildung eines Reduktionsmittels, eine fünfte Verbindung zwischen der zweiten Verbindung und dem Brennstoffeinlaß zu dem Brenner des Reformierοfens, um verbrauchtes Gichtgas dem Brenner als Brennstoff zuzuführen, um den Katalysator aufzuheizen, und Verbindungen zwischen dem Gaseinlaß und dem Reformierofen zur Überführung der Reduktionsmittel in den Gaseinlaß.
37. Vorrichtung nach Anspruch 33» gekennzeichnet durch eine sechste Verbindung zwischen der zweiten Verbindung und dem Einlaß für das Reduziergas, wobei verbrauchtes Gichtgas als ein Anteil des Reduziergas-Gemiaäies durch diesen Einlaß in

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den Ofen eingeführt werden kann.
38. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet. daß in der zweiten Verbindung Mittel zur Entfernung τοη Kohlendioxid vorgesehen sind.
39. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch eine Quelle für gasförmigen Kohlenwasserstoff, die mit der zweiten Verbindung in Verbindung steht.
40. Vorrichtung zur Reduzierung eines Metalloxides mit:

a) einem üblichen vertikalen Schachtofen, der zum Einbringen und Austragen eines Metalloxidbettes ausgerüsiet ist, einen Gaseinlaß und einen Gasaualaß aufweist, wobei wenigstens ein Teil des Bettes zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ange-

. ordnet ist und eine Reduktionszone bildet;

b) Mitteln zum Abkühlen von Gas, das über den Gasauslaß aus dem Ofen abgezogen wurde;

c) einer Verbindung zwischen dem Gasauslaß und den Mitteln zur Abkühlung des Gases;

d) einem Kühlgaseinlaß zur Einführung von Kühlgas in den Ofen unterhalb der Reduktionszone;

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e) einer zweiten Verbindung zwischen den Mitteln zur Abkühlung des Gases und dem Kühlgaseinlaß;

f) Mitteln einschl. einem Kühlgasauslaß zum Ab-. ziehen von Kühlgas oberhalb von dem Kühlgasein-

laß, wobei der Bereich des Ofens zwischen dem Kühlgaseinlaß und dem Kühlgasauslaß eine Kühlzone bildet; und

g) einer dritten Verbindung zwischen dem Kühlgasauslaß und den Mitteln zur Abkühlung des Gases.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Schachtofens Mittel zum Austragen des metallisierten Materials vorgesehen sind.
42. Vorrichtung nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch einen Reformierofen mit Katalysatorrohren für die Bildung von Reduktionsmitteln und einer Verbindung zwischen dem Gaseinlaß und dem Reformierofen zur Überführung der Reduktionsmittel in den Gaseinlaß.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch eine vierte Verbindung zwischen der zweiten Verbindung und dem Brennstoffeinlaß zu dem Brenner des Reformierofens, um verbrauchtes Gichtgas dem Brenner als Brenn-

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stoff zuzuführen, um den Katalysator aufzuheizen.
44. Vorrichtung nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch eine vierte Verbindung zwischen der zweiten Verbindung und den Katalysatorrohren des Reformierofens, um den Katalysatorrohren verbrauchtes Gichtgas als ein Oxidationsmittel für den Reformierprozess zuzuführen.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle für gasförmigen Kohlenwasserstoff mit der vierten Verbindung verbunden ist.
46. Vorrichtung nach Anspruch 40, gekennzeichnet durch eine vierte Verbindung zwischen der zweiten Verbindung und dem Reduziergaseinlaß, wodurch verbrauchtes Gichtgas als ein Bestandteil des Reduziergasgemisches durch den Einlaß in den Ofen eingeführt werden kann.

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