DE3216019C2

DE3216019C2 -

Info

Publication number: DE3216019C2
Application number: DE3216019A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Yamaoka; Michiharu Hatano; Tomio Miyazaki; Teruhisa Shimoda; Koji Amagasaki Hyogo Jp Oki
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2002-04-30
Also published as: SE457265B; US4564389A; FR2507624A1; GB2100755B; AU8302282A; FR2507624B1; DE3216019A1; CA1193867A; AU537688B2; SE8202585L; US4504043A; DE3216019C3; GB2100755A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 28 43 303) wird mit einem Kohlewirbelbett gearbeitet, in dem von oben eingebrachte Eisenschwammteilchen abgebremst und erhitzt werden; das Schmelzen der Eisenschwammteilchen erfolgt in einer Hochtemperaturzone im unteren Bereich des Kohlewirbelbettes und auf bzw. in der auf dem Roheisen schwimmenden Schlackeschicht. Es ist ferner die Möglichkeit beschrieben, insbesondere beim Anfahren des Prozesses mit einem eingebrachten "Koksgerüst" zu arbeiten, in dem die herabfallenden Eisenschwammteilchen festgehalten werden und dann in der Hochtemperaturzone aufgeschmolzen werden können. Das Aufschmelzen der Eisenschwammteilchen erfolgt somit auch hierbei im unteren Bereich des Koksgerüsts. Kohlenwasserstoffe werden als gesonderter Brennstoff oberhalb des Oxidationsgas-Zuströmbereichs vom Umfang des Reaktionsraums her eingeblasen.

Ausgehend von dem abgehandelten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der auch gattungsgemäßen Möglichkeit, für das Bett Koks oder Kohle geringerer Qualität einzusetzen, eine hohe Produktivität und Wärmewirksamkeit zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das gattungsgemäße Verfahren erfindungsgemäß so geführt, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt einen hohen Wirkungsgrad, einen niedrigen Gesamtenergieverbrauch und einen niedrigen Koksverbrauch. Der Begriff "Eiseneinsatzmaterial mit verringertem Eisenoxidanteil" umfaßt insbesondere auch halbreduziertes Eisen. Der Begriff "vom Umfang des Reaktionsraumes her zugeführter Brennstoff" umfaßt insbesondere auch den Fall der Brennstoffzuführung im Bereich einer Querschnittsänderung des Reaktionsraumes, vgl. die Ausführungsbeispiele.

Das Einblasen von Sauerstoff und gesondertem Brennstoff in den gleichen Bereich eines Reaktionsraums, der Kohle bzw. Koks und Eiseneinsatzmaterial enthält, ist an sich bekannt (z. B. GB-PS 6 75 238, US-PS 40 72 504). Dabei herrschen jedoch hinsichtlich des Eiseneinsatzmaterials (Erz oder vorreduziert) oder der Art der Einbringung des Eiseneinsatzmaterials oder des Orts des Schmelzens des Eiseneinsatzmaterials oder der Art des Verfahrensablaufs oder dergleichen andere Verhältnisse als bei der Erfindung.

Von dem bekannten Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem herkömmlichen Hochofen unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren in erster Linie durch die Zusammensetzung des erzeugten Nutzgases und das Arbeiten mit vorreduziertem Eiseneinsatzmaterial.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Schmelz/ Vergasungs-Ofen gemäß Oberbegriff des Anspruches 17, wie er - allerdings nicht zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens - aus der US-PS 31 08 869 bekannt ist. Erfindungsgemäß ist dieser Ofen durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 17 gekennzeichnet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 und 18 bis 22.

Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 2 und dem Schmelz/ Vergasungs-Ofen gemäß Anspruch 17 findet die Vergasung von Brennstoff im wesentlichen außerhalb des Außenumfangs des unteren Bereichs des Koksbetts statt.

Bei der Erfindung kann das Schwergewicht an erzeugten Produkten wahlweise mehr auf Roheisen oder mehr auf Nutzgas liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit zugeordneten Beispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine erste Ausführungsform eines Schmelz/Vergasungs-Ofens,

Fig. 2 im Schnitt eine zweite Ausführungsform eines Schmelz/Vergasungs-Ofens,

Fig. 3 ein Fließschema zur Erläuterung einer erweiterten Anlage zum Erzeugen von Roheisen und Nutzgas,

Fig. 4 ein Fließschema ähnlich Fig. 3 unter Verwendung des Schmelz/Vergasungs-Ofens gemäß Fig. 2,

Fig. 5 im Schnitt eine dritte Ausführungsform eines Schmelz/Vergasungs-Ofens,

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Verhältnisses verschiedener Parameter, einschließlich der Menge an Koks, Kalkstein, erzeugtem Roheisen und erzeugtem Gas pro Nm³ an O₂, die entsprechend der zugeführten Kohlemenge unterschiedlich sind.

Erste Ausführungsform

Eine Kokseinsatzschicht trägt an ihrer Oberseite eine Menge reduzierten Eisens, welches durch aufsteigendes Heißgas geschmolzen wird, wobei die Eigenwärme des Heißgases wirksam ausgenutzt wird, wenn sowohl die durch das Schmelzen des reduzierten Eisens entstehende Eisenschmelze als auch die eisenoxidhaltige Schlacke durch die Kokseinsatzschicht im Gegenstrom zum aufsteigenden Heißgas, welches Eisenoxide reduziert und Eisenschmelze aufkohlt, nach unten fließt.

Hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzter Brennstoff wird mittels Sauerstoff und wahlweise Wasserdampf zu einem Verbrennungsgas vergast, welches im wesentlichen aus CO und H₂ besteht. Die Gründe hierfür sind folgende:

1. Das erzeugte Gas ist ein Heißgas von hohem Heizwert und ein Reduktionsgas, welches hauptsächlich aus CO und H₂ besteht. Die Verwendung von Luft ist deshalb nicht bevorzugt, weil das dabei entstehende Gas einen hohen N₂-Gehalt (%) erhält. Die Gewinnung und weitere Nutzung dieses heißen Reduktionsgases trägt viel zur Verbesserung des Nutzeffektes der Gesamtenergie bei.
2. Wenn Sauerstoff verwendet wird, kann ein Gas erhalten werden, das eine ausreichend hohe Temperatur zum Schmelzen reduzierten Eisens hat und in den Ofen mit normaler Temperatur eingeblasen wird. Die Verwendung von Luft hingegen erfordert eine Vorerwärmung von ca. 500°C oder mehr.
3. Wasserdampf wird nach Bedarf zum Steuern der Temperatur des erzeugten Gases verwendet und ist verantwortlich für eine Zunahme des Wasserstoffgehaltes des erzeugten Gases, wenn ein kohlenstoffreicher Brennstoff, wie Kohle oder Koks, verwendet wird.

Der Ausdruck "Brennstoff" bezieht sich auf Festbrennstoffe, wie Kohle oder Koks, Flüssigbrennstoffe, wie Schweröl oder Teer und gasförmige Brennstoffe, wie Erdgas, Kokereigas u. dgl. Vorzugsweise wird als Brennstoff Kohle, Koks (insbesondere pulverisierte Kohle, Gruskoks) usw., d. h. ein Festbrennstoff verwendet.

Wenn als Brennstoff Kohle verwendet wird, hat das in den Verbrennungszonen entstehende Heißgas, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, folgende Zusammensetzung: CO: 60-75%, H₂: 25-35% und CO₂ plus N₂: ca. 5%.

Es sei allerdings erwähnt, daß die Zusammensetzung des Heißgases je nach den verwendeten Mengen an Brennstoff und eingeblasenem Wasserdampf usw. mehr oder weniger stark schwanken kann. Die maximalen Temperaturen in den Verbrennungszonen liegen im Größenordnungsbereich von 2000 bis 2500°C, üblicherweise um 2300°C. In diesem Fall hat das nach dem Schmelzen von reduziertem Eisen gewonnene Gas einen CO-Gehalt, der etwas über dem des genannten Heißgases liegt (welches in den Verbrennungszonen erzeugt wird) und ist z. B. wie folgt zusammengesetzt: CO: 65-80%, CO₂ plus N₂: 5% und H₂: 20-30%. Das gewonnene Gas sollte eine Temperatur haben, die normalerweise von 900 bis 1000°C reicht, vorzugsweise um 950°C liegt, je nach der Temperatur der Beschickung, den Betriebsbedingungen und weiteren Faktoren. Das so gewonnene Heißgas von hohem Heizwert wird mit Vorteil in anschließenden Verfahren als Reduktionsgas, Brenngas oder Gas für chemische Stoffe u. dgl. eingesetzt.

Meistens fließt die entstehende Eisenschmelze durch die Kokseinsatzschicht (die als Wärmebereich dient) mit einer Temperatur von 1500 bis 1600°C nach unten und ist üblicherweise wie folgt zusammengesetzt: C: 4,5%, Si: 0,2%, Mn: 0,2%, P: 0,12% und S: 0,03%, Rest Fe (bei Verwendung pulverisierter Kohle als Brennstoff und halbreduzierten Eisens als Beschickung). Während die Eisenschmelze durch die Kokseinsatzschicht nach unten fließt, wird sie von der Schlacke entschwefelt, deren Basizität auf einen geeigneten Wert eingestellt wird (ca. 1,0 bis 1,5), um dann schließlich in einem Gestell gesammelt zu werden, welches im untersten Bereich des Ofenhauptkörpers gebildet ist und die untere Zone der Kokseinsatzschicht umfassen kann.

Die Ofenbeschickung ist reduziertes Eisen, und es wird zusätzlich Koks nachgefüllt, um den Koksverlust der Kokseinsatzschicht wieder aufzufüllen, und es wird eine gegebene Menge eines Schlackebildners (Flußmittel), z. B. Kalkstein, der nachfolgend zu den Zuschlägen gerechnet wird, zum Einstellen der Fließfähigkeit und Basizität der Schlacke hinzugefügt. Zu den Zuschlägen gehören weitere bekannte Zusätze, die für die Herstellung von Roheisen verwendet werden.

In dem Schmelz-Vergasungsofen gemäß der Erfindung wird mit Vorteil ein reduziertes Eisen verwendet, welches einen Metallisierungsgrad von ca. 75% oder mehr hat und ein Gemisch aus reduziertem Eisen mit Erzen sein kann.

Als Sauerstoff dient vorzugsweise reiner Sauerstoff (Reinheit 99% oder mehr), obwohl aus wirtschaftlichen und anderen Gründen auch industrieller Sauerstoff mit einem Sauerstoffgehalt von 96 bis 97% oder selbst ca. 90% oder mehr verwendet werden kann.

Die Hohlräume in der Kokseinsatzschicht können von einer Art sein, daß das ansteigende Heißgas in Gegenströmungsberührung mit der abwärts fließenden Eisenschmelze gelangt, die durch das Schmelzen von reduziertem Eisen und eisenoxidhaltiger Schlacke gebildet ist. Der verwendete Koks kann einen Durchmesser von 30 mm oder mehr haben, eine Größe, die je nach der Größe des verwendeten Ofens, den Betriebsbedingungen und weiteren Faktoren veränderlich ist. Die Höhe der Kokseinsatzschicht wird unter Berücksichtigung der Aufkohlung des geschmolzenen Eisens, d. h. der Auflösung von Kohlenstoff des Kokses in der Eisenschmelze, der Reduktion der Oxide in der Schlacke und weiterer Faktoren bestimmt und kann, gemessen von der Höhe der Blasformen, ca. 4 bis 5 m betragen, wenn der Ofen eine tägliche Produktionskapazität von 2000 Tonnen hat.

Die Kokseinsatzschicht ist ausreichend fest, um an ihrer Oberseite die Beschickung aus reduziertem Eisen, Koks und Zuschlägen, wie Kalkstein usw. zu halten und nimmt den Hauptbereich des Ofens in Anspruch. Es sei noch erwähnt, daß auch unvollständig verkokte Kohle verwendet werden kann.

Vor der Blasform bzw. den Blasformen, die vorzugsweise radial in der Ofenseitenwand im unteren Bereich der Kokseinsatzschicht gebildet sind, ist eine Anzahl Verbrennungszonen oder Zonen für die Vergasung von Brennstoff geschaffen. Die Temperatur in den Verbrennungszonen wird durch eine durch die Blasformen eingeführte Wasserdampfmenge auf gegebene Werte gesteuert.

Im horizontalen Querschnitt hat die Kokseinsatzschicht je nach dem Querschnitt des Ofens beispielsweise die Form eines Kreises oder Polygons. Außerhalb jeder Verbrennungszone mündet die Blasform, durch die Brennstoff und Sauerstoff und nötigenfalls Dampf sowie gegebenenfalls ein Schlackebildner, wie pulverisierter Kalkstein eingeblasen wird.

Die Kokseinsatzschicht ist mit Hohlräumen versehen, deren Größe es sowohl dem Gas als auch der Schlacke ermöglicht hindurchzufließen. Im untersten Bereich des Ofens ist ein Gestell vorgesehen, in welchem sich Eisenschmelze und Schlacke ansammeln.

Die Kokseinsatzschicht bildet die Wände der Verbrennungszonen und wird bei der Verbrennung und Vergasung des Brennstoffs aufgebraucht. Deshalb wird im allgemeinen eine zusätzliche Koksmenge durch den Einlaß an der Oberseite gemeinsam mit frischem reduziertem Eisen nachgefüllt.

Wenn nötig, wird ein Schlackebildner, z. B. Kalkstein, durch den Einlaß an der Oberseite eingeführt, um die Basizität, das Fließvermögen, die Entschwefelungswirkung usw. der Schlacke einzustellen.

Die Kokseinsatzschicht erreicht normalerweise in ihrem unteren Bereich eine Temperatur von ca. 1800-2000°C und in ihrem oberen Bereich eine Temperatur von ca. 1600-1650°C. Das reduzierte Eisen und der Koks werden entweder abwechselnd oder als Gemisch durch die Gicht des Ofens von oben zugeführt, um eine Schicht aus reduziertem Eisen (oder im Gemisch mit Koks) an der Oberseite der Kokseinsatzschicht zu bilden und dann allmählich durch das aufsteigende Heißgas geschmolzen zu werden. Das gewählte reduzierte Eisen kann eine Korngröße von 5 mm oder mehr haben, um eine gute Durchlässigkeit zu gewährleisten und seine Mitnahme durch die Gasströmung zu vermeiden.

Wenn die oben beschriebene grundlegende Anordnung gewählt wird, gelten die in den Beispielen 1 und 2 angegebenen grundlegenden Parameter für die erste Ausführungsform (reiner Sauerstoff, pulverisierte Kohle als Brennstoff und halbreduziertes Eisen als Ausgangsbeschickung).

Im Betrieb kann der Druck im Ofen eine niedrige Höhe von z. B. 1 bar oder mehr haben, wenn der Druck für die weitere Verwendung des gewonnenen Gases vernachlässigt wird; er kann aber für die üblichen Zwecke zwischen 3 und 5 bar schwanken.

Es kann also ein Brennstoff, der hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt ist, wie Kohle oder Schweröl, mittels Sauerstoff und nötigenfalls Wasserdampf vergast werden, um reduziertes Eisen an der Oberseite einer Kokseinsatzschicht zu Schmelzeisen zu schmelzen und ein Heißgas zu gewinnen, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist. Das Verfahren ist nicht nur für das Schmelzen von reduziertem Eisen usw. wirksam, sondern auch geeignet für die Verwendung von Brennstoff, wie Kohle, die direkt verbrannt und vergast wird. Außerdem ist das gewonnene Gas in vorteilhafter Weise für weitere Zwecke verwendbar.

Von dem bekannten Hochofenverfahren unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß eine größere Menge Brennstoff, z. B. pulverisierte Kohle, Teer oder Schweröl, durch reinen Sauerstoff vergast wird, um reduziertes Eisen zu schmelzen. Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend aufgeführt.

1. Ca. 60% oder mehr des gesamten Brennstoffeinsatzes kann ein anderer Brennstoff als Koks sein.
2. Durch die Blasformen können größere Mengen pulverisierter Kohle und anderer Brennstoffe geblasen werden.
3. Die Koksreaktion wird nicht verschlechtert, da das Schmelzen von (halb) reduziertem Eisen angestrebt wird. Das ermöglicht die Verwendung von Koks geringer Festigkeit.
4. Es kann auch unvollständig verkokte Kohle bzw. Halbkoks verwendet werden.
5. Der verwendete Ofen hat einen einfachen Aufbau und geringe Größe.
6. Der Schwefelgehalt in der Eisenschmelze kann auf 0,03% oder weniger gehalten werden, da die Zusammensetzung der Schlacke durch Zusatz eines Schlackebildners, wie Kalkstein usw., steuerbar ist.
7. Der Wärmewirkungsgrad des Verfahrens ist durch den Wärmeaustausch im Gegenstromverfahren zwischen dem heißen Verbrennungsgas und der Eisenschmelze und Schlacke, der mit Hilfe der Kokseinsatzschicht, d. h. durch dieselbe erfolgt, erhöht.
8. Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß sich das resultierende CO₂ auf 1-2% im gewonnenen Gas beläuft (durch die Blasformen geblasener Kohlenstaub; O₂ : Kohlenstaub - Verhältnis = 1 Nm³ : 1 kg).

Die folgenden Beispiele 1 und 2 sollen die erste Ausführungsform noch näher erläutern. Die Beispiele beziehen sich auf konstruierte Öfen oder berechnete Betriebsdaten, die für die praktische Verwendung auf der Basis von Testergebnissen hochgerechnet wurden.

Beispiel 1

Der in Fig. 1 gezeigte Ofen 1 hat einen Einlaß 2, durch den halbreduziertes Eisen 7 und Koks 8 eingeführt wird, sowie einen Gasauslaß 3 im oberen Bereich, in der Seitenwand eine Vielzahl von Blasformen 4 zum Einblasen von Sauerstoff 9 und Wasserstoff 11 sowie pulverisierter Kohle 10 und gegebenenfalls pulverisierten Kalksteins 13 a, und im unteren Bereich Auslässe 5 und 6 für Eisenschmelze bzw. Schlacke. Der Ofen 1 ist im wesentlichen zylindrisch und hat in seinem unteren Teil einen etwas größeren Durchmesser, während in seinem oberen Teil der Einlaß 2 und der Gasauslaß 3 angeordnet ist. Die Blasformen 4 sind in der Seitenwand des oberen Teils des Ofens mit dem größeren Durchmesser vorgesehen, während der Auslaß 5 für die Eisenschmelze (Abstichloch) und der Auslaß 6 (Schlackenstich) von oben gesehen in der Seitenwand des Ofens unterhalb der Blasformen 4 ausgebildet ist.

Der Ofen 1 wird durch seinen Einlaß 2 an der Oberseite mit einer Koksmenge begichtet, nachdem zuvor eine Kokseinsatzschicht b eingefüllt wurde, die Hohlräume aufweist. Auf dieser Kokseinsatzschicht b wird eine Schicht a angeordnet, die eine Menge reduzierten Eisens in ungeschmolzenem Zustand enthält, während sich unterhalb der Kokseinsatzschicht b eine geschmolzene Schlackeschicht c und eine geschmolzene Eisenschicht d befinden. Vor den Blasformen 4 befindet sich im unteren Bereich der Kokseinsatzschicht eine Vielzahl von Verbrennungszonen e.

Der Ofen hat typischerweise die folgenden Abmessungen:
Innendurchmesser der Blasformen: 190 mm,
Anzahl Verbrennungszonen vor den Blasformen: 4,
Innendurchmesser im oberen Bereich der Kokseinsatzschicht: 4 m,
Innendurchmesser im unteren Bereich der Kokseinsatzschicht: 6 m,
Abstand zwischen der Schicht a des aufgegebenen reduzierten Eisens und der Höhe der Blasformen: 5 m.

Durch die Blasformen 4 werden Sauerstoff 9 und Feinkohle 10 in den Ofen 1 geblasen, und reduziertes Eisen 7 und Koks 8 (mit einer Teilchengröße von 40 mm oder mehr) werden gemeinsam mit Kalkstein 13 durch den Einlaß 2 an der Oberseite zugeführt. Der Ofen arbeitet mit einem Innendruck (innerhalb der Verbrennungszonen) von 5 bar. Das erzeugte Gas 12 wird durch den Gasauslaß 3 gewonnen, und die Eisenschmelze mit einer Temperatur von 1500°C wird durch den im Gestell vorgesehenen Auslaß 5 abgegeben. Die Schlacke wird gelegentlich durch den Auslaß 6 abgeführt. In der folgenden Tabelle 1 sind die Betriebsdaten, die die Mengen zu verwendender Stoffe und Brennstoffe angeben, sowie die erhaltenen Produkte zusammengefaßt.

Das reduzierte Eisen 7 hat eine Korngröße von 5 bis 15 mm und einen Metallisierungsgrad M.Fe/T.Fe von 90%, der verwendete Sauerstoff 9 hat eine Reinheit von 99%, der verwendete Koks 8 hat einen festen Kohlenstoffgehalt von 88,9% und einen Aschegehalt von 10,6%, und die pulverisierte Kohle 10 hat einen Kohlenstoffgehalt von 52,1%, einen Verflüchtigungsgehalt von 30%, einen Aschegehalt von 15,0% und einen Feuchtigkeitsgehalt von 2,2%. Die Zusammensetzung des reduzierten Eisens geht aus Tabelle 2 hervor.

Tabelle 1

Betriebsdaten

(pro 1 Tonne Fe in Eisenschmelze)

Tabelle 2

Beispiel 2

Ein Ofen ähnlich dem Ofen 1 gemäß Beispiel 1 wird hauptsächlich mit reduziertem Eisen (Metallisierungsgrad M.Fe 85%) und unvollständig verkokter Kohle bzw. Halbkoks (81,5% fester Kohlenstoffgehalt, 8% Verflüchtigungsgehalt und 10,5% Asche) betrieben. Zusätzlich wird Wasserdampf durch die Blasformen eingeblasen. Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 3 hervor.

Sauerstoff
328 Nm³/t · Fe
Kohlenstaub	393,5 kg/t · Fe
Wasserdampf	7,2 kg/t · Fe
Reduziertes Eisen	1349 kg/t · Fe
Halbkols	205 kg/t · Fe
erhaltene Eisenschmelze	1050 kg
C	4,5%
Si	0,2%
Mn	0,2%
P	0,12%
S	0,03%
Temp.	1500°C
Gewonnenes Gas	1082 Nm³/t · Fe
Co	67,6%
CO₂	2,0%
H₂	30,0%
N₂	0,4%
Temperatur	950°C
Heizwert	2813 kcal/Nm³
Schlackemenge	387 kg
halbreduziertes Eisen @	T.Fe	74,15%
M.Fe	63,03%
FeO	14,3%
SiO₂	6,8%
CaO	10,2%

Zweite Ausführungsform

Es handelt sich um eine Abwandlung, bei der die Vergasung von Brennstoff in einer Verbrennungszone bzw. in Verbrennungszonen erfolgt, die im wesentlichen außerhalb des unteren Bereichs der Kokseinsatzschicht liegen. Der Ofen hat eine zusätzliche Öffnung bzw. Öffnungen in der Ofenwand oberhalb der Blasform bzw. Blasformen, durch die Festbrennstoff und gegebenenfalls ein Schlackebildner usw. eingeführt wird. In einer Schicht des durch die zusätzlichen Öffnungen eingeführten Festbrennstoffs (nachfolgend als "Festbrennstoffcharge" bezeichnet), die im wesentlichen außerhalb des unteren Bereichs der Kokseinsatzschicht liegt, ist eine Verbrennungszone bzw. Verbrennungszonen gebildet.

Fig. 2 zeigt schematisch einen entsprechenden abgewandelten Schmelz/Vergasungs- Ofen 1 a. Der Ofen 1 a hat eine Vielzahl zusätzlicher Öffnungen 15, die oberhalb der Blasformen 4 in etwa waagrechten Wandbereichen eines Durchmessersprungs des Ofens 1 a ausgebildet sind und durch die Festbrennstoff 10 a, wie Koks oder Kohle, Schlackebildner 13, wie Kalkstein u. dgl., eingeführt werden. Vor den Blasformen 4 sind mehrere Verbrennungszonen e in der durch die Öffnungen 15 zugeführten Festbrennstoffcharge ausgebildet. Der durch die Öffnungen 15 zugeführte Brennkoks 10 a kann von der für Brennstoffe zur Verfügung stehenden Güte sein.

Als Festbrennstoff kann Kohle allein durch die Öffnungen 15 zugeführt werden. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß die Festbrennstoffcharge, d. h. die Kohleschicht g, nicht durch Überhitzen hängenbleibt, indem Wasserdampf 11 durch die Öffnungen 15 in die Nähe derselben geblasen wird, wenn nötig.

Wie bei der ersten Ausführungsform kann pulverisierter Brennstoff, z. B. Kohlenstaub oder Gruskoks, oder ein anderer flüssiger oder gasförmiger Brennstoff durch die Blasformen 4 eingeblasen werden. Besonders bevorzugt ist das Einblasen von Kohlenstaub oder Feinkohle. Beim Einblasen von Kohlenstaub, Gruskoks usw. durch die Blasformen 4 wird gleichzeitig ein Schlackebildner 13 a, z. B. Kalkstein, in Pulverform eingeblasen, um die rasche Schlackebildung zu fördern, das Fließvermögen zu verbessern und die Abgabe aus den Verbrennungszonen e zu erleichtern.

Es ergibt sich der Vorteil, daß der Festbrennstoff, z. B. Kohle, Koks u. dgl., in größerer Menge als bei der ersten Ausführungsform für die Vergasung verwendet werden kann und daß der Koksverbrauch im unteren Bereich der Kokseinsatzschicht b geringer ist, weil die Verbrennungszonen e aus Schichten g und von diesen umgeben gebildet werden, die mit dem durch die Öffnungen 15 zugeführten Festbrennstoff gefüllt sind.

Die Verbrennungszonen e werden wie folgt gebildet. Wenn zum Verringern des Koksverbrauchs in Form von Kokskohle, Kohlenstaub verbrannt wird, indem Kohlenstaub gemeinsam mit Sauerstoff und Wasserdampf durch die Blasformen 4 eingeblasen wird, erhält das Verbrennungsgas einen außerordentlich hohen Gehalt an CO₂ und H₂O, wenn die Verbrennungszonen nicht mit Koks oder Kohle gefüllt sind, was dazu führt, daß Koks aus der Kokseinsatzschicht durch Umsetzung verbraucht wird. Wenn die Verbrennungszonen mit Koks oder Kohle dicht gefüllt sind, wird hingegen der CO₂- und H₂O-Gehalt im Verbrennungsgas durch Umsetzung mit Koks oder Kohle in der Verbrennungszone zu CO und H₂-Gas umgewandelt, so daß ein hoher Heizwert erzielt wird. Allerdings bestehen in der Verbrennungszone Widerstände oder Hindernisse gegen die Erzeugung eines Verbrennungsgasstroms, und die im Stirnbereich der Öffnungen der Blasformen 4 zu bildenden Laufbahnen werden so stark gestört, daß keine stabile Verbrennung sichergestellt ist. Bei der zweiten Ausführungsform werden diese Schwierigkeiten überwunden, denn die Verbrennungszonen e werden aus Koks oder Kohle (Festbrennstoff) gebildet bzw. damit gefüllt, um ein Verbrennungsgas von hohem Heizwert zu erhalten. Außerdem werden in der Kokseinsatzschicht, die mit durch den Einlaß an der Oberseite zugeführtem Koks gefüllt ist, dessen Korngröße größer ist als die des Kokses in der Verbrennungszone, Gaskanäle gebildet, um die Verbrennung zu stabilisieren und die Umsetzung des im Verbrennungsgas erzeugten CO₂ in den Verbrennungszonen mit Koks zu fördern, damit ein an CO reiches Gas mit außerordentlich niedrigem CO₂- Gehalt erzeugt wird.

Die Kokseinsatzschicht b sollte durch Nachfüllen einer gegebenen Koksmenge durch den Einlaß 2 an der Oberseite stets konstant gehalten werden.

Die aus dem Festbrennstoff, wie Koks, Kohle u. dgl., in den Verbrennungszonen e anfallende Asche wird mittels eines Schlackebildners 13, z. B. Kalkstein oder Löschkalk, der den Verbrennungszonen e von oben zugeführt wird, auf stabile Weise verschlackt und fließt durch die Verbrennungszonen e nach unten zum Boden des Ofens 1 a. Durch wahlweises Regulieren des Verhältnisses von CaO, welches durch Wärmezersetzung von Kalkstein gebildet wird, zu SiO₂, einem Hauptbestandteil der aus Koks, Kohle u. dgl. entstehenden Asche, kann das Kalksteinzufuhrverhältnis beispielsweise bis zu ca. 1,5 eingestellt werden.

Das Verbrennungsgas steigt auf durch die Kokseinsatzschicht b, deren Korngröße 50 mm oder weniger beträgt, und schmilzt das reduzierte Eisen an der Oberseite derselben. Gleichzeitig fließt die sich bildende Schlacke durch die Kokseinsatzschicht b zum Boden des Ofens 1 a nach unten. Hierzu ist unten im Ofen 1 a ein Gestell d ausgebildet, welches in einen oberen Teil zur Aufnahme der Schlacke c, die aus dem reduzierten Eisen und der aus den Verbrennungszonen kommenden Asche resultiert, und einen unteren Teil unterteilt ist, der die Roheisenschmelze aufnimmt.

Der in Fig. 2 schematisch gezeigte Ofen 1 a ist ein schachtartiger Ofen mit einem Ofenhauptkörper, einer Vielzahl von Blasformen 4 in der Seitenwand, durch die Sauerstoff 9, Wasserdampf 11 und Kohlenstaub 10 eingeblasen wird, einer Vielzahl von Öffnungen 15 in der Seitenwand oberhalb der Blasformen 4 zum Einführen von Festbrennstoff 10 a, wie Koks, Kohle, Kalkstein usw., einem Einlaß 2 an der Oberseite zur Begichtung mit dem Ofengang, der reduziertes Eisen 7, Koks 8 u. dgl. umfaßt, sowie mit einem Gasauslaß 3 im oberen Bereich und einem Auslaß 5 für Eisenschmelze sowie einem Auslaß 6 für Schlacke im unteren Bereich. Vor den Blasformen 4 ist eine Vielzahl von Verbrennungszonen e in Schichten g gebildet, die mit durch die Öffnungen 15 zugeführtem Koks, Kohle, Kalkstein u. dgl. gefüllt sind. In den Verbrennungszonen e wird der durch die Blasformen 4 eingeblasene Kohlenstaub gemeinsam mit der Koks- und Kohlebeschickung mit Hilfe von gleichzeitig durch die Blasformen 4 eingeblasenem Sauerstoff und Wasserdampf verbrannt. Vor den Verbrennungszonen e befindet sich ein Heizbereich, der einen Teil der Kokseinsatzschicht b aufweist, die mit durch den Einlaß 2 zugeführtem Koks gefüllt ist. Oberhalb des Heiz- oder Wärmebereichs befindet sich ein Schmelzbereich in der Schicht a aus reduziertem Eisen, welches gleichfalls durch den Einlaß 2 zugeführt wurde. Das aus dem Heizbereich herabfließende, geschmolzene Roheisen und die Schlacke sowie die in den Verbrennungszonen e gebildete geschmolzene Asche wird im Gestell d aufgenommen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Druck des Gases in dem Ofen 1 a mittels eines Druckregulierventils einstellbar ist, welches an der vom Gasauslaß 3 wegführenden Gasgewinnungsleitung vorgesehen ist.

Es kann ein reduzierendes Heißgas von außerordentlich niedrigem CO₂-Gehalt erzeugt und gewonnen werden, und bei Verwendung der Anordnung mit den Zonen zum Verbrennen von Koks, Kohle, Kalkstein und Kohlenstaub sowie dem Heizbereich in der Kokseinsatzschicht, d. h. dem Bereich vor den Verbrennungszonen, in dem das Gas mit der Schmelze in Gegenströmungsberührung tritt, kann die Eisenschmelze zu einem Roheisen umgewandelt werden, welches einen geringen Schwefelgehalt hat. Ferner kann durch Verwendung eines beweglichen Betts, dessen Inhalt momentan erneuert oder nachgefüllt werden kann, die Vergasung von Kohle und das Schmelzen von reduziertem Eisen kontinuierlich über eine lange Zeit hinweg durchgeführt werden.

Der Ofen 1 a kann mit den folgenden unterschiedlichen Betriebsbedingungen gefahren werden.

Betrieb I

Betrieb mit durch den Einlaß an der Oberseite zugeführtem, pulverisiertem, reduziertem Eisen.

Obwohl dieser Betrieb Änderungen je nach dem Durchsatz unterliegt, mit dem Gas durch den Schmelzbereich fließt, besteht keine Möglichkeit, daß bei einer Gasströmungsgeschwindigkeit von 1 m/s körnchenförmiges, reduziertes Eisen selbst mit einer Korngröße von 10 mm oder weniger vom Gas mitgerissen wird und durch den Gasauslaß austritt. Im Gegenteil, dieses reduzierte Eisen wird rascher geschmolzen als zu Pellets verarbeitetes reduziertes Eisen, weil es eine so kleine Korngröße hat. Der Ofen 1 a ist also für diesen Betrieb anwendbar. Wenn reduziertes Eisen mit kleinerer Korngröße verwendet wird, können zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden, wenn die erzeugte Gasmenge dadurch verringert wird, daß weniger Sauerstoff durch die Blasformen eingeblasen wird oder daß der Gasdurchsatz durch den Schmelzbereich herabgesetzt wird, indem der Druck im Ofen auf 5 bar oder höher gehalten wird.

Betrieb II

Der Ofen 1 a kann auch ohne Zufuhr von Koks und Kohle durch die Öffnungen 15 betrieben werden, d. h. in einem Zustand, bei dem die Verbrennungszonen nicht gefüllt sind. In diesem Fall ist es möglich, auf stabile Weise mit Hilfe der Wärmeabstrahlung aus dem unteren Bereich der Kokseinsatzschicht des Heizbereichs im Stirnbereich der Verbrennungszonen den durch die Blasformen 4 zugeführten Kohlenstaub zu verbrennen.

Allerdings sollte in diesem Fall so viel Kohlenstaub wie möglich benutzt werden, da der einen Teil des Wärmebereichs bildende Koks von dem in den Verbrennungszonen erzeugten CO₂-Gas verbraucht wird. Eine Erhöhung der Kohlenstaubmenge führt zu einer beträchtlichen Verminderung der verbrauchten Koksmenge von bis zur Hälfte. Das liegt daran, da die Zufuhr von Koks allein zum Heizbereich für die gewünschten Ergebnisse ausreichend ist.

Betrieb III

Der Ofen 1 a ist auch anwendbar, wenn Kalkstein durch die Blasformen 4 eingeblasen wird. Bei dieser Art von Betrieb wird statt der Zufuhr von Kalkstein usw. durch die Öffnungen 15 oder zur Ergänzung der durch die Öffnungen 15 zugeführten Kalksteinmenge Kalksteinpulver oder Löschkalk durch die Blasformen 4 eingeblasen. Das Kalksteinpulver schmilzt rasch und verbessert gemeinsam mit der aus Kohlenstaub resultierenden, geschmolzenen Asche das Fließvermögen der geschmolzenen Asche. Das führt dazu, daß eine geringere Menge Kalkstein verwendet werden kann, die im Vergleich zu der Kalksteinmenge bei Zufuhr durch die Öffnungen 15 um ca. 10- 20% geringer sein kann.

Betrieb IV

Der Ofen 1 a ist auch anwendbar, wenn flüssiger Brennstoff, wie Schweröl, gasförmiger Brennstoff, wie Erdgas, oder pulverförmiger Brennstoff, wie pulverisiertes Asphaltpech als Brennstoff verwendet wird. Diese Brennstoffe können als Ersatz für Kohlenstaub oder als Gemisch mit Kohlenstaub verwendet werden.

Bei Verwendung von Schweröl als Brennstoff ist es nötig, die durch die Blasformen 4 eingeblasene Menge Wasserdampf zu verringern, da hier mehr Zersetzungswärme absorbiert wird als von Kohlenstaub. Die nötige Menge Schweröl ist jedoch geringer als die Menge Kohlenstaub, da Schweröl größere Mengen an Kohlenstoff und Wasserstoff enthält. Wenn Erdgas oder Asphaltpech verwendet wird, wird die durch die Blasformen 4 zugeführte Wasserdampfmenge so reguliert, daß das in den Verbrennungszonen erzeugte Gas eine Temperatur oberhalb von 1800°C behält.

Das folgende Beispiel 3 soll die zweite Ausführungsform noch näher erläutern.

Beispiel 3

In einem Ofen 1 a gemäß Fig. 2 wird unter Beachtung der folgenden Betriebsdaten Kohle vergast und reduziertes Eisen zu Roheisen geschmolzen. In Tabelle 4 ist die Zusammensetzung des verwendeten Kohlenstaubs, Koks und reduzierten Eisens aufgeführt, während Tabelle 5 die Zusammensetzung, Menge, Temperatur usw. des erhaltenen, geschmolzenen Roheisens und der gewonnenen Gase enthält.

Betriebsdaten 1. Ofenanordung

Anzahl Verbrennungszonen (Blasformen): 4
Wirksame Höhe (vom Boden bis zum Gasauslaß): 10 m
Durchmesser des Schmelzbereichs: 5 m
Wirksames Volumen des Ofens: 350 m³

2. Material- und Brennstoffbeschickung

Sauerstoff: 28 kNm³/Std.
Wasserdampf: 1 t/Std.
Kohlenstaub: 28 t/Std.
Koks (Zufuhr durch Öffnungen 15): 10 t/Std.
Koks (Zufuhr durch Oberseiteneinlaß): 8 t/Std.
Kohle (Zufuhr durch Öffnungen 15): 3 t/Std.
Kalkstein: 7 t/Std.
Reduziertes Eisen: 110 t/Std.
Druck im Ofen: 5 bar

Kohlenstaub
C: 75%, H₂: 5%
	durch 200 mesh (74 µm) Sieb: 70%
Koks (Zufuhr durch Öffnungen 15)	C: 88%, Korngröße: 15 mm
Koks (Zufuhr durch Oberseiteneinlaß)	C: 88%, Korngröße: 50 mm
Reduziertes Eisen	Metallgehalt: 85%, CaO/SiO₂: 1,3,
	Korngröße: 10 mm

Geschmolzenes Roheisen
C: 4,5%, Si: 0,5%, S: 0,02%,
	Temperatur: 1500°C
Gewonnenes Gas	CO: 76%, H₂: 22%, S: 200 ppm,
	Temperatur: ca. 1000°C, Heizwert: ca. 2950 kcal/Nm³, Staubgehalt: 10 g/Nm³

Es wird Roheisen von hoher Qualität für die Stahlerzeugung erhalten, welches einen Kohlenstoff-, Silizium- und Schwefelgehalt von 4,5%, 0,5% und 0,02% oder weniger hat. Das erhaltene Gas von hoher Qualität hat einen Heizwert von ca. 2950 kcal/Nm³, einen Staubgehalt von 10 g/Nm³ oder weniger und einen Schwefelgehalt von 200 ppm oder weniger, wie die Ergebnisse in Tabelle 5 erkennen lassen.

Dritte Ausführungsform

Der Ofen 1 b gemäß Fig. 5 ist für die hauptsächliche Erzeugung von Nutzgas ausgelegt.

Der in Fig. 5 gezeigte Ofen 1 b ähnelt grundsätzlich dem Ofen 1 a gemäß Fig. 2, denn er hat eine Vielzahl von Blasformen 4, eine Vielzahl von oberhalb der Blasformen 4 angeordneten Öffnungen 15 und eine Vielzahl von Verbrennungszonen e, die im wesentlichen außerhalb des unteren Bereichs der Kokseinsatzschicht b und vor den Blasformen 4 angeordnet und in Schichten g gebildet sind, die mit Festbrennstoffchargen durch die mittleren Öffnungen 15 gefüllt sind. Das erhaltene Gas ist wiederum ein reduzierendes Heißgas, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist. Um eine wirksame Vergasung des Brennstoffs, wie Kohle zu ermöglichen, muß geschmolzene Asche entfernt werden. Die geschmolzene Asche wird von dem abwärtsströmenden, geschmolzenen, reduzierten Eisen mitgerissen und als Schlacke zusammen mit der Eisenschmelze aus dem Ofen 1 b abgeführt.

Die Verbrennungszonen e werden durch Einblasen von O₂ oder Wasserdampf durch die Blasformen 4 geschaffen. Durch die Öffnungen 15 werden gegebene Mengen Koks, Kohle und Kalkstein in die Verbrennungszonen e eingeführt, wo sie verbrannt werden. Das entstehende Heißgas strömt zum Schmelzen des reduzierten Eisens mittels seiner Eigenwärme durch die Kokseinsatzschicht b nach oben, die Koks von geringem Reaktionsvermögen enthält. Das entstehende reduzierende heiße Verbrennungsgas, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist, wird am Gasauslaß 3 gewonnen. Die in den Verbrennungszonen e gebildete, geschmolzene Asche, die verflüssigten Schlackenbildner und das reduzierte Eisen, welches auf der Kokseinsatzschicht b geschmolzen wurde, fließen nach unten in das Gestell d, um durch die Auslässe 5 bzw. 6 abgestochen zu werden.

Da die Verbrennungszonen e mit koks- oder kohlehaltigen Schichten g gefüllt sind, wird ein Gas von hohem Heizwert erhalten. Da die Kokseinsatzschicht b, die Koks enthält, der in hohem Maße durchlässig ist aber geringes Reaktionsvermögen hat, im Frontbereich der Verbrennungszonen e vorhanden ist, ergibt sich eine stabile Verbrennung und strömt das Verbrennungsgas geradewegs durch die Verbrennungszonen e. Wenn das hauptsächliche Ziel die Vergasung von Brennstoff ist, so kann die Kokseinsatzschicht b anstelle von Koks Graphitkugeln aufweisen.

Mit dem ein statisches Bett aufweisenden Vergasungsofen kann ein Gas von hohem Heizwert erhalten werden, dessen Temperatur bis zu 2000°C beträgt. Hierzu erfolgt eine stabile Verbrennung einer nichtverkokenden Kohle oder von Koks niedriger Festigkeit, der durch Halbverkokung einer nichtverkokenden Kohle und Härtung durch ein Bindemittel erhalten wird. Durch die Eigenwärme des erzeugten Heißgases kann außerdem reduziertes Eisen zu Eisenschmelze umgewandelt werden, die die Asche mitreißt, welche vom Koks und der nichtverkokenden Kohle stammt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "statisches Bett" nicht ausschließt, daß die Koks enthaltende Schicht mit Koks nachgefüllt wird, wie oben erwähnt.

Es ist auch möglich, die Temperatur des Verbrennungsgases in den mit Koks oder Kohle gefüllten Verbrennungszonen e entweder durch Regulieren des durch die Blasformen 4 eingeblasenen Dampfstroms oder durch Einblasen von Wasserdampf durch eine gesondert angeordnete Düse 16 zu steuern. Wenn die CO₂-Konzentration in dem gewonnenen Verbrennungsgas ansteigt, kann die durch die Blasformen 4 eingeblasene Menge an Sauerstoff, Luft von normaler Temperatur und Kohlenstaub geregelt werden.

Das folgende Beispiel 4 soll die dritte Ausführungsform noch näher erläutern.

Beispiel 4

In dem in Fig. 5 gezeigten Schmelz/Vergasungs-Ofen 1 b wird die Kohle vergast und das reduzierte Eisen zu Roheisen geschmolzen. Fig. 6 zeigt die Menge an gewonnenem Nutzgas, das erhaltene Roheisen, den als Beschickung verwendeten Kalkstein, den eingeblasenen Wasserdampf und den Koks pro Kohlecharge sowie den Heizwert des Nutzgases.

Aus Fig. 6 ist zu entnehmen, daß der Heizwert des Nutzgases um so höher ist, je mehr Kohle verwendet wird, entsprechend einem Unterschied im resultierenden Gasvolumen zwischen Kohle und Koks, und daß das Schmelzvermögen des Gases gleichfalls um so höher ist.

Anlage mit zusätzlichem Schachtreduktionsofen

In der folgenden Beschreibung soll der Ausdruck "Eisenerze" Stückerze und agglomerierte Erze, wie Eisenoxide in Körnchenform oder in Stückform, z. B. Pellets, Briketts u. dgl., umfassen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Dieses Verfahren soll dazu dienen, den Energieverbrauch und das Koksverhältnis im Vergleich zum Hochofenverfahren zu senken und die Verwendung einer Beschickung von geringer Qualität und/oder Güte zu ermöglichen. Dieses Ziel wird durch eine Kombination aus einem Gasreduktionsofen und einem Schmelz/Vergasungs-Ofen erreicht.

Als Schachtreduktionsofen kann entweder ein Ofen mit beweglichem Bett oder mit statischem Bett benutzt werden, wobei der Ofen mit beweglichem Bett bevorzugt wird. Es ist jedoch auch möglich, eine Vielzahl von Öfen mit statischem Bett abwechselnd für kontinuierlichen Betrieb einzusetzen. Das Verfahren soll anhand eines Schachtreduktionsofens mit beweglichem Bett näher erläutert werden.

Der Reduktionsofen mit beweglichem Bett hat einen Ofenhauptkörper mit einem Einlaß für Eisenerz und einem Gasauslaß im oberen Teil, einer Gasdüse in der Seitenwand und einem Auslaß für reduziertes Eisen im unteren Teil. Im Ofenhauptkörper ist eine Schicht vorgesehen, die mit körnchenförmigen Eisenoxiden gefüllt ist, welche durch den Eisenerzeinlaß zugeführt sind. Das durch den Gaseinlaß eingeblasene Reduktionsgas fließt nach oben durch die Eisenoxide enthaltende Schicht und reduziert die körnchenförmigen Eisenoxide, so daß körnchenförmiges, reduziertes Eisen entsteht. Das Reduktionsgas wird am Gasauslaß wiedergewonnen und das entstehende reduzierte Eisen durch den Auslaß im unteren Teil abgegeben.

Bei der Kombination aus dem Schachtreduktionsofen mit beweglichem Bett mit dem Schmelz/Vergasungs-Ofen wird das im letzteren erzeugte Gas als Reduktionsgas im Schachtreduktionsofen verwendet und zurückgewonnen, während das reduzierte Eisen, welches im Schachtreduktionsofen entsteht, in dem Schmelz/Vergasungs- Ofen geschmolzen wird. So wird der Gesamtenergieverbrauch verringert oder begrenzt, und es kann eine Beschickung von geringer Qualität oder Güte verwendet werden.

Im einzelnen wird bei diesem Verfahren zur Roheisenherstellung Eisenerz im Schachtreduktionsofen mit einem Reduktionsgas reduziert, welches aus dem Schmelz/Vergasungs-Ofen gewonnen wird, und das reduzierte Eisen wird im Schmelz/Vergasungs- Ofen zu Roheisen geschmolzen. Im Schmelz/Vergasungs-Ofen wird der hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzte Brennstoff mittels Sauerstoff verbrannt und vergast, um ein reduzierendes Heißgas zu erzeugen, welches hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Das Heißgas fließt nach oben durch die Kokseinsatzschicht und schmilzt dabei das reduzierte Eisen an der Oberseite dieser Schicht. Das geschmolzene Eisen fließt durch die Kokseinsatzschicht nach unten und wird zu Roheisen umgewandelt. Das Reduktionsgas wird durch den Auslaß an der Oberseite abgezogen und dem Reduktionsofen zugeführt. Es ist klar, daß eine zusätzliche Menge Reduktionsgas aus dem System abgegeben und für andere Zwecke verwendet wird.

Das im Schachtofen reduzierte Eisen hat einen Metallisierungsgrad von ca. 75% oder mehr und eignet sich für die Zufuhr zum Schmelz/Vergasungs-Ofen. Wenn nötig, kann ein Gemisch aus reduziertem Eisen mit frischen Eisenerzen dem Schmelz/Vergasungs- Ofen zugeführt werden, wobei das Verhältnis zwischen dem Metallgehalt der Beschickung und der Kapazität des Reduktionsofens in Betracht gezogen wird.

Als Schachtreduktionsofen kann ein Ofen benutzt werden, der eine Hochdruckreduktion ermöglicht, denn das gewünschte, unter hohem Druck stehende Reduktionsgas kann durch Einstellen des Drucks im Schmelz/Vergasungs-Ofen gewonnen werden.

Wie das grundsätzliche Fließschema gemäß Fig. 3 zeigt, wird eine Menge Eisen 7, die in einem Schachtreduktionsofen 20 reduziert wurde, einem Schmelz/Vergasungs-Ofen 1 nach Kühlung, wenn nötig, zugeführt. Bei der Reduktion arbeitet der Schachtofen mit einer Temperatur im Inneren von 800-950°C, vorzugsweise 900°C, und einem Druck im Inneren von 2,0-2,5 bar unter der Bedingung, daß ein Hochdruckreduktionssystem angewandt wird. Wenn nötig, wird eine Menge frischer Eisenerze 14 vorerhitzt. Die Schmelz/Vergasungs-Öfen gemäß Fig. 1 und 2 sind gleichermaßen anwendbar.

In Fig. 4 ist ein Verfahren schematisch gezeigt, bei dem ein Schmelz/Vergasungs- Ofen 1 a mit einem Schachtreduktionsofen 20 a mit beweglichem Bett kombiniert ist. Durch einen Auslaß 24 am Boden des Schachtreduktionsofens 20 a abgegebenes reduziertes Eisen 7 wird wahlweise in einer nicht gezeigten Weise gekühlt und durch eine Leitung 29 einem Vorratsbehälter 25 zugeführt, in dem es gespeichert wird.

Koks 8 wird dem Schmelz/Vergasungs-Ofen 1 a über eine Rutsche 26 durch den Einlaß 2 in der Oberseite zugeführt, und Zuschläge 13, einschließlich eines Schlackebildners, wie Kalkstein u. dgl. werden durch eine Rutsche 27 zugeführt.

Je nachdem, ob das im Schmelz/Vergasungs-Ofen erzeugte Gas als Reduktionsgas im Schachtreduktionsofen oder für andere Zwecke verwendet werden soll, wird der Schmelz/Vergasungs-Ofen auf hohem Innendruck gehalten, der von 2 bis 5 bar oder mehr reicht, vorzugsweise um 5 bar liegt.

Der Schachtreduktionsofen 20 a weist ein bewegliches Bett f auf. Die der Oberseite des Betts f zugeführten Eisenerze oder körnchenförmigen Eisenerze werden durch die aufsteigende Strömung des Reduktionsgases 12 allmählich erwärmt und geschmolzen und zu reduziertem Eisen umgewandelt, und gleichzeitig damit sinken die Eisenerze durch das bewegliche Bett ab und werden durch den Auslaß 24 im Boden abgegeben. Das Reduktionsgas strömt durch einen Gasauslaß 22 und eine Reinigungsvorrichtung 28 und wird als Nebenprodukt gewonnen.

Bei der beschriebenen Anlage kann das Reduktionsgas, welches bei einem herkömmlichen Schachtreduktionsofen gesondert hergestellt werden muß, an Ort und Stelle produziert werden, nämlich im Schmelz/Vergasungs-Ofen. Außerdem kann es mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck gewonnen werden, so daß beträchtliche Energieeinsparungen im Vergleich zum herkömmlichen Schachtreduktionsofen möglich sind. So hält unter dem Gesichtspunkt des Wärmewirkungsgrades selbst ein kleiner Ofen den Vergleich mit einem großen Hochofen aus.

Als ein hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetztes und im wesentlichen von N₂ freies Reduktionsgas ist das im Schmelz/Vergasungs-Ofen erzeugte Gas ein stark reduzierendes Heißgas, welches den Reduktionswirkungsgrad des Reduktionsofens stark verbessert. Bei der Zufuhr des Reduktionsgases kann der Druck im Schmelz/Vergasungs-Ofen im Einklang mit dem nötigen Druck im Schachtreduktionsofen eingestellt werden.

Der Schmelz/Vergasungs-Ofen ist nicht nur zum Schmelzen von reduziertem Eisen wirksam, sondern eignet sich auch für die direkte Verwendung von Brennstoffen, wie Kohle, Koks (besonders von geringer Qualität) usw. durch Verbrennung und Vergasung.

Grundsätzlich unterscheidet sich das beschriebene Verfahren vom bekannten Hochofenverfahren dadurch, daß eine große Menge eines festen Brennstoffs, wie Kohlenstaub oder Koksgrus oder flüssiger Brennstoff, beispielsweise Schweröl oder Teer einerseits durch reinen Sauerstoff vergast wird, um reduziertes Eisen zu schmelzen, und daß das aus dem Schmelz/Vergasungs-Ofen gewonnene Gas andererseits als Reduktionsgas im Schachtreduktionsofen zum Reduzieren von Eisenerzen benutzt wird.

Der Schmelz/Vergasungs-Ofen ist aus folgenden Gründen im Abstand mit dem Schachtreduktionsofen zusammengeschlossen.

Ähnlich wie beim Hochofen soll mit der Erfindung Roheisen mit hohem Wirkungsgrad durch die Gasreduktion von Eisenerzen, gefolgt von einem Schmelzvorgang, erzeugt werden. Wenn die Gasreduktion und das Schmelzen von Eisenerzen und die Verbrennung und Vergasung von Koks in einem einzigen Reaktor durchgeführt wird, wie das beim Hochofen der Fall ist, wird der Koks und die Kohle Stößen und anderen Belastungen ausgesetzt, während sie der Oberseite des Ofens zugeführt werden und im Ofen absinken, denn das Intervall (die Höhe) zwischen der Gicht des Ofens und dem Niveau der Blasformen beträgt ca. 25 m. Die Erze werden im oberen Bereich des Ofens mittels Gas reduziert und im Schmelzbereich etwa 20 m unterhalb der Oberseite des Ofens geschmolzen, so daß sie einer Belastung von ca. 25 t/m² unterliegen. Unter dieser Last ziehen sich im Schmelzverfahren die heißen Erze zusammen und bilden eine Schicht, der es an Durchlässigkeit fehlt und die als kohärente Zone bezeichnet wird, die das Absinken erschwert, beispielsweise durch Hängen oder Rutschen u. dgl. Aus diesem Grund sollten massive Erze verwendet werden, die ausgezeichnete Erweichungseigenschaften bei hohen Temperaturen haben und keine große kohärente Zone bilden. Auch der Koks unterliegt in ähnlicher Weise Stößen und anderen Belastungen, und wenn er im Zeitpunkt der Verbrennung an den Mündungen der Blasformen eine Qualitätsverschlechterung erlitten hat, leidet darunter die Durchlässigkeit. Aus diesem Grund sollte Koks von großer Festigkeit verwendet werden.

Bei dem beschriebenen Verfahren werden hingegen die Erze zunächst im Schachtreduktionsofen reduziert und dann im Schmelz/Vergasungs-Ofen 1 geschmolzen. Im Schmelz/Vergasungs-Ofen 1 können Erze verwendet werden, deren Erweichungseigenschaften bei hohen Temperaturen minderwertig sind, denn das reduzierte Eisen wird ohne Belastung im Schmelzbereich a oberhalb des Heizbereichs b geschmolzen, den die Kokseinsatzschicht b bildet. Es kann auch Koks von geringer Festigkeit verwendet werden, da der durch die Öffnungen 15 oberhalb der Blasformen zugeführte Koks in den Verbrennungszonen vor den Blasformen rasch ausbrennt. Koks von geringer Festigkeit ist außerdem deshalb verwendbar, weil der durch den Einlaß 2 in der Oberseite zugeführte Koks, der den Heizbereich b bestimmt, nur durch die Aufkohlungsreaktion mit geschmolzenem Eisen und Schlacke verbraucht wird, die beide durch die Kokseinsatzschicht nach unten fließen, und durch die Reduktionsreaktion von SiO₂ usw., so daß der Koks keinen Belastungen und Stößen ausgesetzt wird, wie beim Absinken im Hochofen.

Weitere Vorteile sind folgende:

1. Das Einblasen von Sauerstoff durch die Blasformen des Schmelz/ Vergasungs-Ofens ermöglicht das Einblasen einer großen Menge Kohlenstaub (der in einer Menge bis zu 1 bis 1,5 kg/Nm³ an O₂ verwendbar ist) und anderen Brennstoffs. So kann ca. 60% oder mehr des Gesamtbrennstoffs, d. h. des Koks für den Hochofen durch andere Brennstoffe ersetzt werden.
2. Da das Schmelzen von reduziertem Eisen keine Verschlechterung der Koksreaktion mit sich bringt, kann Koks von geringer Festigkeit oder Halbkoks als Beschickung verwendet werden.
3. Angesichts eines Reduktionsgases von hohem Heizwert kann der Schmelz/Vergasungs-Ofen einen einfachen Aufbau und geringe Größe und der Schachtreduktionsofen geringe Größe haben, was die Vorrichtungskosten senkt.
4. Es wird ein hoher Wärmewirkungsgrad erzielt, weil eine Wärmeübertragung vom reduzierenden Heißgas zum körnchenförmigen, reduzierten Eisen auf der Kokseinsatzschicht erfolgt, um das körnchenförmige, reduzierte Eisen im Schmelz/Vergasungs-Ofen zu schmelzen, und weil ein Gegenstrom-Wärmeaustausch zwischen dem Gas und den Erzen im Schachtreduktionsofen erfolgt.
5. Wegen des raschen Schmelzens von reduziertem Eisen wird im Schachtreduktionsofen und im Schmelz/Vergasungs-Ofen praktisch kein oder nur ein geringes Schmelzband gebildet. Folglich können Eisenerze oder agglomerierte bzw. gesinterte Erze von geringer Qualität verwendet werden.
6. Selbst wenn Eisenerze von geringer Qualität verwendet werden, kann ein körnchenförmiges, reduziertes Eisen von hohem Metallgehalt von 85 bis 96% und mehr erhalten werden und dem Schmelz/ Vergasungs-Ofen als solches zugeführt werden, da auch ein Schachtreduktionsofen vorgesehen ist.
7. Das Gesamtsystem einschließlich des Schachtreduktionsofens ermöglicht einen stabilen Betrieb und eine leichte Steuerung.
8. Das im Schmelz/Vergasungs-Ofen gewonnene Reduktionsgas kann als solches dem Schachtreduktionsofen zugeführt werden, so daß eine gesonderte Herstellung und Behandlung des Reduktionsgases (reformieren und behandeln, um das Reduktionsgas auf hohen Druck und hohe Temperatur zu bringen) wegfällt, was zu einer deutlichen Senkung der benötigten Energie und Kosten führt.

Kurz gesagt, ermöglicht es die Anordnung, bei der der Schmelz-Vergasungsofen vom Reduktionsofen mit beweglichem Bett getrennt ist, Koks von geringer Festigkeit und Eisenerze von geringer Qualität zu verwenden, deren Erweichungseigenschaften bei hohen Temperaturen minderwertig sind.

Sauerstoff und Kohlenstaub werden im Schmelz/Vergasungs-Ofen aus den folgenden Gründen verwendet.

Die Verbrennung von Kohlenstaub schwankt stark je nach der Verbrennungstemperatur und der Sauerstoffkonzentration des Oxidationsgases. Eine einprozentige Zunahme an Sauerstoffkonzentration führt zu einem etwa 6%igen Anstieg der Verbrennungsleistung. Wenn also in einen Hochofen eine Luftmenge eingeblasen wird, deren Sauerstoffgehalt ca. 21% beträgt, so ist die pro Nm³ Sauerstoff verwendete Kohlenstaubmenge auf ca. 0,3- 0,4 kg beschränkt. Die Erfindung ermöglicht jedoch die Verwendung von Kohlenstaub in einer Menge von ca. 1-1,5 kg pro Nm³ an Sauerstoff, was eine deutliche Senkung des Verbrauchs an zu verbrennendem Koks ermöglicht.

Das durch Verbrennung erzeugte Gas sollte eine Temperatur von mindestens 1500°C haben, um reduziertes Eisen zu schmelzen. Folglich muß im Fall eines Hochofens die verwendete Luft in einem Ofen erhitzt werden. Wenn hingegen Sauerstoff verwendet wird, hat das erzeugte Gas eine ausreichend hohe Temperatur, weil die pro Einheit der Verbrennungsreaktion erzeugte Gasmenge beschränkt ist. Das hat den zusätzlichen Vorteil, daß kein Lufterhitzer nötig ist wie beim Hochofenverfahren.

Außerdem kann Sauerstoff in den Schmelz/Vergasungs-Ofen eingeblasen werden, wenn flüssiger Sauerstoff als Sauerstoffquelle verwendet wird, der so vergast wird, daß ein Gas mit einem Druck von 2-5 bar (Überdruck) erhalten wird, ohne daß irgendein Gebläse nötig ist, was beim Hochofenverfahren unvermeidlich ist.

Beispiel 5

Roheisen wird mit der Anlage gemäß Fig. 4 hergestellt, wozu ein Schmelz/Vergasungs-Ofen und zwei Reduktionsöfen mit beweglichem Bett verwendet werden. Einzelheiten zu den Öfen sind aus den nachfolgenden Betriebsdaten zu entnehmen.

Betriebsdaten A. Schmelz/Vergasungs-Ofen

Wirksames Ofenvolumen: 350 m³
Anzahl Blasformen: 4
Oberseiteneinlaß für Koks und reduziertes Eisen: 1
Mittelhoher Einlaß für Koks, Kohle und Kalkstein: 1
Verbrennungszonen: 4
Innendurchmesser des unteren Bereichs: 5 m
Innendurchmesser des Schmelzbereichs: 5 m
Höhe des Schmelzbereichs: 10 m
Gasauslaß: 1
Innendruck: 3∼5 bar

B. Reduktionsofen mit beweglichem Bett

Wirksames Ofenvolumen: 150 m³
Innendurchmesser: 5 m
Erzeinlaß: 1
Gaseinlaß (ca. 10 m unterhalb Erzeinlaß): 1
Auslaß für reduziertes Eisen: 1
Gasauslaß: 1
Innendruck: 3∼5 kg/cm²

Durch die Blasformen 4 werden in den Schmelz/Vergasungs-Ofen 28 kNm³/Std. Sauerstoff, 1 t/Std. Dampf und 28 t/Std. Kohlenstaub eingeblasen. Durch die mittleren Öffnungen 15 werden den Brennzonen 10 t/Std. Koks (C: 88%, Korngröße: 40 mm oder weniger), 3 t/Std. Kohle (C: 75%, Korngröße: 40 mm oder weniger) und 5 t/Std. Kalkstein zugeführt. Gleiche Mengen reduzierten Eisens werden aus den entsprechenden Auslässen der beiden Reduktionsöfen 20 a abgegeben, um die Temperatur des den Schmelzvergasungsofen 1 a durch den Gasauslaß verlassenden Verbrennungsgases auf ca. 950°C zu halten. Das reduzierte Eisen wird durch den entsprechenden Einlaß und die Leitung 29 dem Schmelz/Vergasungs-Ofen zugeführt. Basische agglomerierte Erze (Metallgehalt 56%, durchschnittliche Korngröße: 12 mm) werden den einzelnen Reduktionsöfen 20 a in einer dem abgegebenen reduzierten Eisen entsprechenden Menge zugeführt. Der Schmelz/Vergasungs-Ofen wird dadurch nachgefüllt, daß durch den Einlaß für reduziertes Eisen 8 t/Std. Koks (C: 88%, Korngröße: 40 mm oder mehr) zugeführt werden, um dadurch das obere Niveau der Kokseinsatzschicht, die den Heizbereich des Schmelz/ Vergasungs-Ofens bildet, auf einer Höhe von 10 m über dem Boden des Ofens zu halten. Gleiche Mengen an Verbrennungsgas mit einer Temperatur von ca. 950°C, die den Schmelz/Vergasungs-Ofen durch den Gasauslaß verlassen, werden in die beiden Schachtreduktionsöfen mit beweglichem Bett eingeblasen. Nach der Reduktion wird das Gas durch den Gasauslaß zurückgewonnen, gekühlt und einer Entstaubung unterzogen. Das Gas wird auf einen Druck von 2 bar einreguliert, so daß der durch die Blasformen 4 in den Schmelz/Vergasungs-Ofen eingeblasene Sauerstoff einen Druck von 4,5 bar erreicht. Das diesen Ofen 1 a durch den Gasauslaß verlassende Gas entspricht 87,5 kNm³/Std. und hat einen CO- Gehalt von 75%, einen H₂-Gehalt von 22% und einen Druck von 3,2 kg/cm². Die aus den beiden Reduktionsöfen 20 a mit beweglichem Bett durch den jeweiligen Gasauslaß abgezogenen Gase haben eine Temperatur von ca. 200°C vor dem Kühlen und Entstauben und eine Zusammensetzung von CO: 39%, H₂: 12% und CO₂: 36%. Die Gesamtmenge der jedem Schachtreduktionsofen 20 a mit beweglichem Bett zugeführten Eisenerze beträgt 140,8 t/Std., die Menge des dem Schmelz/Vergasungs-Ofen zugeführten reduzierten Eisens 110,8 t/Std., der Metallgehalt ist 71,1% und der Metallisierungsgrad ist 85%. Die Temperatur, bei der der Schmelz/Vergasungs-Ofen begichtet wird, beträgt ca. 500°C. Die Menge an Koks, der durch die mittelhohen Öffnungen 15 zugeführt wird, beträgt insgesamt 13 t/Std., und die Menge an Kalkstein, der durch dieselben zugeführt wird, beträgt insgesamt 4,3 t/Std. Der dem Schmelz/Vergasungs-Ofen durch den Einlaß für reduziertes Eisen zugeführte Koks beträgt 8 t/Std. Infolgedessen wird durch den Auslaß für Eisenschmelze des Schmelz/Vergasungs-Ofens eine Menge an geschmolzenem Roheisen abgegeben, die 83,3 t/Std. beträgt und eine Zusammensetzung von C: 4,5%, Si: 0,5%, S: 0,02% oder weniger und weitere Verunreinigungselemente: 0,5% insgesamt und eine Temperatur von 1500°C hat. Die gleichzeitig damit abgegebene Schlacke beläuft sich auf eine Menge von 35 t/Std.

Der oben beschriebene Betrieb läßt sich wie folgt tabellarisch zusammenfassen:
Für die Herstellung von einer Tonne Roheisen benötigte Stoffe:
Kohle: 36 kg
Kohlenstaub: 336 kg
Sauerstoff: 336 Nm³
Wasserdampf: 12 kg
Kalkstein: 52 kg
Eisenerze (Metallgehalt 56%): 1690 kg
Nebenprodukt-Gas von 1664 kcal/Nm³: 940 Nm³
Tatsächlich im System verbrauchte Energie: 2568 Mcal
Energie für die Sauerstoffbereitung: 572 Mcal
Gesamtenergie: 3140 Mcal/t

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß das Hochofenverfahren nur eine Energie von 2800 Mcal pro Tonne an herzustellendem Roheisen braucht, was um ca. 340 Mcal geringer zu sein scheint. Jedoch besteht für die zur Vorbehandlung nötige Koksmenge ein großer Energiebedarf von ca. 500 kg/t, d. h. grob gesagt doppelt so viel wie bei dem beschriebenen Verfahren. Bei Betrachtung der zur Vorbereitung des Koks verbrauchten Energie (erfindungsgemäß: 260 Mcal, Hochofenverfahren: 560 Mcal) können beide Verfahren im wesentlichen als gleichwertig betrachtet werden. Es liegt aber auch auf der Hand, daß das beschriebene Verfahren dem Hochofenverfahren deshalb überlegen ist, weil für das Hochofenverfahren Koks von hoher Qualität und agglomerierte bzw. gesinterte Eisenerze nötig sind.

Der Schmelz/Vergasungs-Ofen kann kleiner und niedriger sein als ein Hochofen und kann doch mit hoher Leistungsfähigkeit betrieben werden.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen von Roheisen und Nutzgas, das im wesentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, wobei in einem Reaktionsraum der als Koksbett enthaltene Brennstoff sowie gesondert vom Umfang des Reaktionsraumes her zugeführter Brennstoff mit im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendem, in einem unteren Bereich des Reaktionsraumes eingeblasenem Oxidationsgas unvollständig verbrannt wird, oberhalb des Koksbettes zugeführtes Eiseneinsatzmaterial mit verringertem Eisenoxidanteil geschmolzen und reduziert wird, Roheisen und Schlacke am unteren Ende des Reaktionsraums abgezogen werden, und das Nutzgas oberhalb des Koksbettes abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem Koksbett abgestützte Eiseneinsatzmaterial von dem durch das Koksbett nach oben strömenden Verbrennungsgas unter Bildung von Metallschmelze und flüssiger Schlacke geschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff und Oxidationsgas einem unteren Reaktionsraumbereich, der einen größeren Querschnitt als ein oberer Reaktionsraumbereich hat, an einer oder mehreren Stellen zugeführt werden, die radial weiter außen als der obere Reaktionsraumbereich liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksbett zur Aufrechterhaltung des Niveaus seiner Oberseite von oben her nachgefüllt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Koksbett Koks oder unvollständig verkokte Kohle eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsgas Sauerstoff mit einer Reinheit von mindestens 90% eingeblasen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff fester, pulverförmiger Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstaub, Koksgrus, pulverisiertes Pech oder ein Gemisch dieser Stoffe, oder flüssiger Brennstoff, vorzugsweise Schweröl oder Teer, oder gasförmiger Brennstoff, vorzugsweise Erdgas oder Kokereigas oder ein Gemisch dieser Brennstoffe eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Temperatur des erzeugten Verbrennungsgases bedarfsweise Wasserdampf eingeblasen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Schlackebildner dem Oxidationsgas-Zuströmbereich vom Umfang des Reaktionsraums her und/oder durch den Einlaß dem Koksbett zugeführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß fester Brennstoff und/oder Schlackebildner und/oder Wasserdampf durch mindestens eine Öffnung in der Wand des Reaktionsraumes oberhalb der Oxidationsgas- Einblasstelle(n) zugeführt bw. eingeblasen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als fester Brennstoff Kohle, unvollständig verkokte Kohle, Koks geringer Qualität und dergleichen oder ein Gemisch derselben eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Verbrennungszonen, die sich vor der (den) Oxidationsgas-Einblasstelle(n) ausbilden, im wesentlichen umschlossen von dem Koksbett und/oder dem festen Brennstoff gehalten werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Überdruck im Reaktionsraum betrieben wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Eiseneinsatzmaterial mit einem Verhältnis metallisches Eisen zu Gesamt-Eiseneinsatzmaterial von mindestens 75% eingesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Verhältnis Koks zu Gesamtmenge Brennstoff von 40% oder weniger gearbeitet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der (den) Verbrennungszone(n), die sich vor der (den) Oxidationsgas-Einblasstelle(n) ausbildet (ausbilden), auf 2000 bis 2500°C gehalten wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Nutzgas mit einem Gehalt von CO₂ und N₂ von insgesamt 5% oder weniger erzeugt wird.

17. Schmelz/Vergasungs-Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einer Einlaßeinrichtung (2) für Koks (8) und Eiseneinsatzmaterial (7) sowie einem Gasauslaß (3) für Nutzgas (12) in seinem oberen Bereich, Öffnungen (5; 6) zum Abstechen von Roheisenschmelze (d) und flüssiger Schlacke (c) an seinem unteren Ende, und mindestens einer Zuführöffnung (4; 15) für Oxidationsgas (9) und Brennstoff (10), die in der Ofenwand höher als die Abstichöffnungen (5; 6) vorgesehen ist, wobei der Ofen (1; 1 a) einen unteren Teil mit gegenüber dem oberen Teil vergrößertem Querschnitt aufweist, und die Zuführöffnung(en) (4; 15) im unteren Ofenteil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung(en) (15) mit der (den) Oxidationsgas-Einblasöffnung(en) (4) vereinigt oder oberhalb von dieser (diesen) angeordnet ist (sind).

18. Ofen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung(en) (15) im Bereich des Querschnittsübergangs vom oberen Ofenteil zum unteren Ofenteil vorgesehen ist (sind).

19. Ofen nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung (2) zum zusätzlichen Einbringen von Schlackebildnern (13) ausgebildet ist.

20. Ofen nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsgas-Zuführöffnung(en) zum zusätzlichen Einblasen von pulverförmigem, festem oder flüssigem oder gasförmigem Brennstoff (10) und/oder zum zusätzlichen Einblasen von Schlackebildner (13 a) und/oder zum zusätzlichen Einblasen von Wasserdampf (11) ausgebildet ist (sind).

21. Ofen nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Zuführöffnung(en) (15) zum zusätzlichen Einbringen von Schlackebildnern (13) und/oder Wasserdampf (11) ausgebildet ist (sind).

22. Ofen nach einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch ein Ventil in der Nutzgasabführung zum Einstellen von Überdruck im Ofen (1; 1 a).