DE3244652A1

DE3244652A1 - Verfahren zum reduzieren von teilchenfoermigem metallerz

Info

Publication number: DE3244652A1
Application number: DE19823244652
Authority: DE
Inventors: Alejandro De-Gyves; Carlos Garza Garcia N.L. Dominguez-Ahedo; Hector Monterrey N.L. Lopez-Ramos; Juan Antonio San Nicolas de los Garza N.L. Villarreal-Trevino
Original assignee: Hylsa SA de CV
Current assignee: Hylsa SA de CV
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1983-06-30
Also published as: AU558237B2; MX157283A; AU1123483A; DE3244652C2; JPS58151409A; US4428772A; GB2115838A; JPS6015682B2; DD208373A5; GB2115838B

Description

HYLSA S.A., MONTERREY, N.L. / MEXIKO

Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigen! Metallerz

Die Erfindung betrifft die direkte Gasreduktion von körnigen Erzen zu Schwammetallen in feinteiliger Form in einem vertikalen Bewegtbett-Schachtreaktor und insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Gesamteffizienz und Wirtschaftlichkeit der Erzreduktion in einem solchen Reaktor. Durch die Erfindung werden ein geeignetes kohlenwasserstoffhaltiges Gas und Wasserdampf in einer üblichen Reformierungseinheit reformiert und direkt dem Reduktionsreaktor als Reduziergas zugeführt. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Verfahren beispielhaft für die Reduktion von Eisenerz in Schwammeisen beschrieben. Aus der weiteren Beschreibung geht jedoch für den Fachmann hervor, dass die Erfindung in gleicher Weise auch für andere Erze als Eisenerz anwendbar ist.

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Bei einem typischen Eisenerz-Gasreduktionssystem mit einem senkrechten Schachtreaktor mit einem Bewegtbett, wie sie in den US-PSen 3 765 872, 3 779 741 und 4 216 011 beschrieben werden, wird Eisenerz reduziert, indem man es mit einem reduzierenden Gas mit einem verhältnismässig hohen Reduktionspotential und einer - entsprechend niedrigen Oxidationsmittelkonzentration in Berührung bringt« Solche direkten Reduktionssysteme wenden senkrechte Schachtreaktoren mit Bewegtbetten an, die eine Reduktionszone im oberen Teil und eine Kühlzone im unteren Teil haben. Das Eisenerz wird am Kopf des Reaktors eingeführt und durch die Reduktionszone nach unten fHessen gelassen _s in welcher das Erz mit einem erhitzten Reduktionsgas _f das sich hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammensetzt, in Berührung kommt« Das in der Reduktionszone reduzierte Erz fliesst nach unten in und durch die Kühlzone, in welcher es in kontrollierter Weise gekühlt und aufgekohlt wird, mittels eines gasförmigen Kühlmittels, bevor es dann am Boden des Reaktors herausgeführt wird. Das verbrauchte Reduktionsgas, welches die Reduktionszone des Reaktors verlässt, wird in einem Abschreckkühler entwässert und erforderlichenfalls durch die Entfernung von Kohlendioxid aufgearbeitet. Ein grosser Teil dieses gekühlten verbesserten Gasstromes wird wieder erwärmt und in die Reduktionszone des Reaktors· unter Ausbildung einer Reduktionsgasschleife im Kreislauf geführt» In ähnlicher Weise wird ein Teil des Kühlgases aus der Kühlzone des

Reaktors abgezogen, gekühlt und in die Kühlzone unter Ausbildung einer Kühlschleife zurückgeführt.

Das in die Reduktionszone des Reaktors eingeführte Reduktionsgas wird typischerweise in einer üblichen katalytischen Reformiereinheit, in welche Wasserdampf und ein geeignetes kohlenwasserstoffhaltiges Gas eingeführt wird, erzeugt. In einem Reduktionssystem unter Verwendung eines üblichen Reformers muss das reformierte Gas, bevor es in den Reaktor als Reduktionsgas eingeführt werden kann, entwässert werden, um eine unerwünschte Ansammlung von überschüssigen Oxidationsmitteln (nämlich Kohlendioxid und Wasser) im Reduktionsgas zu vermeiden. Die Konzentration der Oxidationsmittel kann überwacht werden, indem man das reformierte Gas in einen Abschreckkühler einführt, wodurch das Wasser entfernt wird und das Gas dann auf die gewünschte Reduktionstemperatur wieder erhitzt, bevor man es in den Reaktor einführt.

Bei gewissen anderen bekannten Reduktxonssystemen, die sich in den US-PSen 3 617 227, 3 748 120, 3 749 386, 3 764 123 und 3 905 806 beschrieben werden, kann das in dem Reformer erzeugte Reduktionsgas direkt dem Reduktionsreaktor zugeführt werden, ohne dass man Wasser aus dem reformierten Gas, bevor man das Gas in den Reaktor einführt, entfernt, um bei einem solchen Verfahren die Ansammlung von unerwünschten Oxidationsmitteln zu vermeiden, ist es wesentlich, relativ teure und kompliziertere Reformiereinheiten zu verwenden, die in spezieller Weise

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gebaut sind und die so konstruiert sein müssen, dass sie unter verhältnismässig strengen und engen Betriebsbedingungen wirtschaftlich betrieben werden
können. Eine solche Reformiereinheit kann man am
besten als "stöchiometrisehen Reformer" bezeichnen, in welchem das darin reformierte Gas eine niedrige
Konzentration an Oxidationsmitteln aufweist. Mit
anderen Worten ist das aus dem Reformer austretende Gas für die direkte Verwendung als Reduktionsgas geeignet, ohne dass man das Gas zur Entfernung von Wasser vor dem Einspritzen in den Reaktor kühlen" muss. Um die Ansammlung von überschüssigen Mengen an Oxidationsmitteln in dem reformierten Gas. zu vermeiden und auch zur Vermeidung von unerwünschten Kohlenstoffabscheidungen auf dem Katalysator, muss der stöchiometrische Reformer bei einer verhältnismässig hohen Temperatur im Bereich von etwa 900⁰C oder mehr betrieben werden, wobei diese Betriebstemperatur wesentlich höher ist als bei üblichen oder "nicht-

- stöchiometrisehen" Reformiereinheiten. Die Gesamtkapitalkosten einer stöchiometrischen Reformiereinheit sind wesentlich höher im Vergleich zu einem
üblichen Reformer, weil die Baumaterialien gegen extreme Hitze beständig sein müssen. Darüber, hinaus muss man beim Arbeiten bei derartig hohen Temperaturen

spezielle Schritte vornehmen, um sicherzustellen, dass ein hochtemperaturbeständiger Katalysator, verwendet wird, und dadurch werden die Gesamtkosten der Reformiereinheit weiter kompliziert und erhöht.

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Durch die vorliegende Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur gasförmigen Reduktion von Eisenerz gezeigt, bei welchem die Gesamteffizienz und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich . verbessert wird. Bei dem erfindungsgemassen Verfahren werden die jeweiligen Vorteile der beiden vorher beschrie-" benen Verfahren in wirksamer Weise vereint, nämlich die Vorteile von solchen Verfahren, bei denen ein nicht-stöchiometrischer Reformer und ein Abschreckkühler verwendet werden, als auch die Vorteile, die man bei Verwendung eines stöchiometrisehen Reformers, aus dem das reformierte Gas direkt in. den Reaktor eingeführt werden kann, erzielt.

Es ist infolgedessen eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Reduktion von Eisenerz zu Schwammeisen zu zeigen, bei dem man die Gesamtverfahrenseffizienz , Wirtschaftlichkeit und Betriebsflexibilität verbessern kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eä} eine zuverlässige Methode zur Reduktion von Metallerz zu zeigen, bei welcher man einen üblichen, nicht-stöchiometrischen Reformer verwenden kann, um frisches Reduktionsgas zu erzeugen, und wobei man gleichzeitig die Notwendigkeit, das reformierte Gas vor dessen Verwendung als Reduktionsgas in dem Reaktor aufzuwerten, eliminiert.

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Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung sind für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Bei der Direktreduktion eines Metallerzes in einem Bewegtbettreaktor wird durch die Gesamtkonzentra-.... tion an Oxidationsmitteln {z.B. Wasser und Kohlendioxid) die in dem Reduktionsgas vorhanden sind, in einem grossen Masse die Reduktionseffizienz des Reduktionsgases bestimmt. Deshalb ist die wirksamste Konzentration an Wasser,die in dem Reduktionsgas, welches dem Reaktor zugeführt wird, noch toleriert werden kann, von der Menge des vorhandenen Kohlendioxids abhängig. Es wurde festgestellt, dass unter normalen Betriebsbedingungen die maximale akzeptierbare Konzentration an Oxidationsmitteln in dem Reduktionsgas, welches dem Reaktor zugeführt wird, im Bereich von 10 bis 16 Vol.% liegt. Weiterhin soll die Wasserkonzentration 6 bis 12 Vol.% nicht übersteigen, um sicherzustellen, dass man das wirksamste - Redukt-ionspotential für das Reduktionsgas erzielt.

Wenn in einer stabilen Betriebsweise Kohlendioxid von dem verbrauchten Reduktionsgas, welches in den Reaktor zurückgeführt wird, entfernt wird, dann kann man die Konzentration an Kohlendioxid in dem dem Reaktor wieder zugeführten Reduktionsgas auf einen Bereich von 3 bis 4 Vol.% einstellen. Die tolerierbare

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Wasserkonzentration kann man dann aus der Menge der ■ Gesamtoxidationsmittel, die in dem Reduktionsgas toleriert werden, d.h. 10 bis 16 Vol.% abzüglich der Menge des vorhandenen Kohlendioxids, bestimmen. 5

Wie vorher erwähnt, wird bei den bekannten Eisenerzreduktionsverfahren, wie es beispielsweise in US-PS 3 765 872 beschrieben wird, das aus dem Reformer abfliessende Gas in einem Abschreckkühler entwässert, bevor es mit dem in den Reaktor zurückgeführten Reduktionsgas, das gleichfalls entwässert und gekühlt wurde, kombiniert wird. Dieser kombinierte Strom wird dann auf die gewünschte Reduktionstemperatur in einer gewünschten Heizvorrichtung vor dem Einspritzen in den Reaktor erwärmt. Bei diesem Verfahren, bei dem ein nicht-stöchiometrischer Reformer verwendet wird, wird eine ausreichende Menge an Wasser aus dem Reformerabgasstrom in dem Abschreckkühler entfernt, um die Wasserkonzentration auf ein annehmbares Niveau von annähernd 1 bis 2 Vol.% zu erniedrigen. Bei der Verwendung eines stöchiometrischen Reformers ohne eine Wasserentfernungsstufe, hat das dem Reaktor zugeführte reformierte Gas eine maximale Wasserkonzentration von etwa 6 Vol.%. Bei einem typischen stöchiometrischen Reformer muss die Betriebstemperatur bei etwa 935⁰C liegen und das Wasserdampf-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis in dem dem Reformer zugeführten Gas liegt bei etwa 1,2, um eine Wasserkonzentration von 6 % zu gewährleisten.

Bei dem neuen erfindungsgemässen Verfahren kann ein

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üblicher nicht-stöchiometrischer Reformer verwendet werden, ohne eine Wasserentfernungsstufe, indem man das aus dem Reformer abfliessende Gas mit dem zum Reaktor im Kreislauf geführten Gas, nachdem der Kreislaufgasstrom durch die Entfernung von Kohlendioxid und Wasser verbessert und in einer geeigneten Heizeinheit erwärmt wurde, vereinigt. Die Kreislauf- bzw. Zirkulationsrate des verbrauchten Reduk-

- tionsgases wird so ausgewählt, dass die maximale Menge an Oxidationsmittel in dem vereinigten Reduk-

~ tionsgasstrom, die dem Reaktor zugeführt wird, 16 Vol.% nicht übersteigt.

Für den Fachmann ist ersichtlich, dass, weil Reformer typischerweise so konstruiert sind, dass sie bei einer bestimmten Temperatur betrieben werden können, es schwierig ist, den genauen Bereich der wirksamen Betriebstemperaturen zu spezifizieren. Es. wurde festgestellt, dass man gemäss der vorliegenden Erfindung den nicht-stöchiometrisehen Reformer sehr erfolgreich bei einer Temperatur im Bereich von 850⁰C betreiben kann. Weiterhin liegt der wirksamste Bereich der Wasserdampf-zu-Kohlenstoff-Verhältnisse in dem dem Refor- ~mer zugeführten Strom bei 1,8 bis 3.0. Das am meisten wirksame Zirkulationsverhältnis, das als das Verhältnis der Menge des im Kreislauf geführten verbrauchten Reduktionsgases zu der Menge an frisch reformiertem Gas aus dem nicht-stöchiometrischen Reformer definiert ist, liegt int Bereich von 1 ,5 bis 3,0. Es wurde weiterhin festgestellt, dass man durch sorgfältige Aus- _wahl und Kontrolle des Wasserdampf-zu-Kohlenstoff-Mo!Verhältnisses in dem dem Reformer zugeführten Gas,

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der Betriebstemperatur des Reformers, der Temperatur des im Kreislauf geführten verbrauchten Reduktionsgases und des Zirkulationsverhältnisses die Gesamt¹-reduktionseffizienz und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich erhöhen kann.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Schwammeisen-Produktionssystems, in welcher eine übliche, nicht-stöchiometrische Reformiereinheit verwendet wird und in welcher die Gesamteffizienz und Wirtschaft

lichkeit des Verfahrens maximalisiert wird, indem man das abströmende Gas aus dem Reformer mit dem verbesserten Kreislaufgas kombiniert und den kombinierten Gasstrom direkt in den Reaktor als Reduktionsgas ein

führt .

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher der kombinierte Gasstrom in

einer zusätzlichen Heizvorrichtung vor dem Einleiten in den Reaktor als Reduktionsgas weiter aufgeheizt wird.

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der in dem

aus dem Reformer abfliessenden Gas enthaltenen Wassermenge (in %) als Funktion der

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Temperatur des aus dem Reformer abströmenden Gases (in ⁰C) und dem Wasserdampf-zuKohlenstoff-Molverhältnis in der Reformerzufuhr.

Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden am besten unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 verstanden. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Direktreduktionssystems, mit welchem man das erfindungsgemässe Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz zu Schwarameisen durchführen kann.

In Fig. 1 bedeutet die Ziffer 10 allgemein einen vertikalen Schachtreaktor mit Bewegtbett mit einer Reduktionszone 12 im oberen Teil und einer Kühlzone 14 im unteren Teil. Das zu reduzierende Eisenerz wird am Kopf des Reaktors 10 durch den Reaktoreinlass 16 aufgegeben und Schwammeisen wird am Boden des Reaktors 10 durch den Reaktorauslass. 18 entfernt.

Im linken Teil der Fig. 1 wird frisches Reduktionsgas im Reformer 30, der ein üblicher nichtrstöchiometrischer Reformer der vorher erwähnten Art ist, erzeugt. Bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform werden Naturgas und Wasserdampf vorerhitzt, indem man sie durch Heizschlangen im Schachtteil 32 -des Reformers fHessen lässt. Die Mischung aus vorerhitztem Naturgas und Wasserdampf lässt man dann über ein erhitztes Katalysatorbett im Katalysatorteil 34 des Reformers strömen, worin die Mischung dann in ein Gas überführt wird, das hauptsächlich aus

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Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasserdampf besteht, gemäss den folgenden Reaktionen:

CH₄ + H₂O > CO +

CO + H₂O

Das aus dem Reformer abströmende Gas enthalt auch alles nicht-umgesetzte Wasser.

Die Betriebscharakteristika des Reformers werden in Fig. 3 gezeigt und zwar als Punktion der Wasserkon-' zentration und der Temperatur des aus dem Reformer abgeströmten Gases und dem Wasserdampfτ-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis in dem dem Reformer zugeführten Gas. Der schattierte Teil in Fig. 3 zeigt den thermodynamischen Bereich, in welchem die Tendenz zu einer 0 Kohlenstoffablagerung auf den Katalysatorrohren des Reformers unakzeptabel hoch ist, so dass eine Korrosion der Rohre und eine Katalysatorvergiftung in der Reformiereinheit stattfindet. Für den Fachmann ist es weiterhin ersichtlich, dass die Temperatur an der Katalysatorrohrwandung die Temperatur des reformierten Gases um annähernd 100⁰C übersteigen muss, um eine wirksame Wärmeübertragungsrate auf das Gas zu erzielen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform beträgt die Temperatur des aus dem Reformer abfliessenden Gases 850⁰C und dies bedeutet, dass man Baumaterialien verwendet, die Betriebstemperaturen von

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wenigstens 950⁰C aushalten. Werden in dem Reformer höhere Betriebstemperaturen erforderlich, wie im Falle eines stöchiometrisehen Reformers, so müssen die für die Katalysatorrohrwandungen verwendeten Legierungen und auch der Katalysator selbst entspre-. chend hochwertig sein, um Temperaturen von wenigstens 1.050⁰C auszuhalten.

Nach dem Verlassen des Reformers 30 fliesst das re~ formierte Gas durch das Rohr 36 zu einem Mischpunkt mit dem verbesserten Reduktionsgas-Kreislaufstrom. ' Bei dem in Fig. 1 gezeigten System bewirkt das durch die Reduktionszone 12 des Reaktors strömende Reduktionsgas die Reduktion des darin enthaltenen Erzes ' und das verbrauchte Reduktionsgas verlässt den Reaktor durch den Äbgabeanschlussteil 52 und fliesst durch das Rohr 53 in einen %^assergekühlten Abschreckkühler 54, Nach der Entfernung des Wassers aus dem

Gasstrom im Abschreckkühler 54 verlässt der entwässerte Gasstrom diesen Kühler durch die Leitung 55. Das Kreislaufgas fliesst durch die Leitung 56 in den Kompressor 37, der durch das Regulierventil 60 gesteuert wird. Das komprimierte Kreislaufgas fliesst dann durch die Leitung 43 und wird in die Kohlendioxid-Entfernungseinheit 40 eingegeben, in welcher das Kreislaufgas durch die Absorption von Kohlendioxid verbessert wird. Das verbesserte Kreislaufgas tritt aus der Kohlendioxid-Entfernungseinheit 40 durch die Leitung 44 aus und in den Erhitzer 50 ein, in welchem es dann auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.100⁰C erwärmt wird, in Abhängigkeit von der gewünschten

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Temperatur des dem Reaktor zuzuführenden Reduktionsgases. Einen Teil des Kreislaufgasstroms kann man durch die Leitung 55 zur Leitung 58 mit einem Fliesskontrollventil 66 zu einem geeigneten Verwendungspunkt ableiten.

Das erwärmte Kreislaufgas aus dem Erhitzer 50 fliesst durch die Leitung 46 und wird mit dem frisch reformierten Reduktionsgas, das durch die Leitung 36 fliesst, kombiniert. Der kombinierte Gasstrom fliesst durch die Leitung 48 und wird in den Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 1.000⁰C unter Ausbildung einer Reduktionsgaskreislaufschleife eingegeben.

Das reduzierte Erz fliesst durch den Reaktor 10 nach unten und wird mittels eines geeigneten Kühlgases in der Kühlzone 14 des Reaktors gekühlt. Im rechten unteren Teil der Fig. 1 wird Ergänzungskühlgas in das System durch die Leitung 80, die mit einer automatischen Fliessüberwachungseinrichtung versehen ist, eingeleitet. Eine grosse Anzahl von Kühlgasen kann verwendet werden und die Auswahl hängt von dem Grad der Aufkohlung und der erwünschten Abkühlung ab.

Das durch die Leitung 80 fliessende Kühlgas wird in die Kühlzone 14 des Reaktors aus der Leitung 83 eingeleitet und nach oben durch die Kühlzone strömen gelassen, um das dort vorhandene Erz zu kühlen und aufzukohlen. Das Kühlgas verlässt den Reaktor durch die Leitung 84 und fliesst in den Abschreckkühler 86. Das gekühlte Gas verlässt den Abschreckkühler 86 und

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fliesst durch die Leitung 88 zum Kompressor 90, der durch ein Regulierventil 92 eingestellt wird. Das komprimierte Kühlgas fliesst dann durch die Leitung 94 und vereint sich mit frischem Kühlgas aus der . Leitung 80 und der kombinierte Strom wird dann in die Kühlzone 14 des Reaktors unter Ausbildung einer Kühlgasschleife im Kreislauf geführt.

" Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2. handelt es sich im wesentlichen um das gleiche System wie in Fig. 1 und deshalb werden nur die Unterschiede zwischen den Systemen von Fig. 1 und 2 beschrieben. In ""'" dem Reduktionssystem der Fig. 1 beträgt die bevorzugte Gastemperatur des aus dem Reformer strömenden Gases 850⁰C Um das gewünschte Reduktionspotential des in die Reduktionszone des Reaktors eingeführten Reduktionsgases zu erzielen, soll die Temperatur des Reduktionsgases im_Bereich von 700 bis 1.000⁰C und vorzugsweise 830 bis 950⁰C liegen. Bei solchen Situationen, bei denen man bevorzugt mit einer Reduktionsgastemperatur oberhalb 95O⁰C arbeitet, benötigt man eine Heizvorrichtung 50, um den Kreislauf" gasstrom auf eine Temperatur, die erheblich oberhalb 950⁰C liegt, zu erwärmen und um sicherzustellen, dass das in den Reaktor eingeführte Reduktionsgas, das durch Kombinieren des Kreislaufgasstroms und des frisch reformierten Gases erzeugt wurde, die gewünschte Einlass temperatur hat. Da Gaserhitzer, die bei Temperaturen oberhalb 1.000⁰C arbeiten müssen, erheblich teurer sind als übliche Heizvorrichtungen, die bei einer Temperatur von etwa 950⁰C arbeiten, ist es

vorteilhaft, einen zusätzlichen Erhitzer zu verwenden, um dadurch die zusätzliche Wärme, die benötigt wird, um den bereits erwärmten Kreislaufgasstrom und den Strom des frisch reformierten Gases auf eine Temperatur von oberhalb 950⁰C zu erhitzen, bevor sie in den Reaktor eingeführt werden, zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer Vorteil, der sich durch eine Zusatzheizvorrichtung ergibt, besteht darin, dass das Verfahren flexibler wird und.auch für solehe Situationen anwendbar ist, bei denen der Betrieb der primären Heizvorrichtung oder des Reformers für die Kompensation von irgendwelchen Verfahrensstörungen modifiziert werden muss.

In Fig. 2 besteht der Reaktor 210 aus einer Reduktionsszone 212 und einer Kühlzone 214, in ähnlicher Weise wie die Zonen 12 und 14 von Fig. 1. Das durch die Reduktionszone 212 strömende Reduktionsgas verlässt den Reaktor und wird durch einen Abschreckkühler, eine Kohlendioxid-Entfernungseinheit und einen Kompressor in ähnlicher Weise, wie dies in Fig. 1 beschrieben wird, im Kreislauf geführt." Das verbesserte Kreislaufgas wird in einen ersten Erhitzer 250.eingeführt, in welchem die Kreislaufgasströme auf eine Temperatür von oberhalb 950⁰C erwärmt werden können. Der erwärmte Kreislaufgasstrom verlässt den Erhitzer 250 und fliesst durch die Leitung 246 und vereint sich mit frisch reformiertem Gas,.welches durch die Leitung 236 fliesst. Der kombinierte Gasstrom fliesst durch die Leitung 237 und in eine zweite oder zusätzliche Heizeinheit 260. Je nach der Temperatur des Kreislaufgasstroms und des Reformiergasstromes und in

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Abhängigkeit vom Zirkulationsverhältnis, wird der kombinierte Gasstrom auf die gewünschte Reduktionsgastemperatur, die so hoch wie 1.000⁰C liegen kann, erhitzt. Das erhitzte Reduktionsgas verlässt die Heizvorrichtung 260 durch die Leitung 248 und wird dann in den Reaktor eingegeben.

Die hier verwendeten Ausdrücke sollen die Erfindung beschreiben aber nicht begrenzen und. Äquivalente können selbstverständlich verwendet werden. Man kann zahlreiche Modifizierungen anwenden, ohne aus dem Bereich der Erfindung zu gelangen. So kann man anstelle des der Reformiereinheit in Fig. 1 zugeführten .Erdgases, irgendein geeignetes kohlenstoffhaltiges Gas verwenden. Ebenso kann man auch eine geeignete Leitungsanordnung vornehmen, um die zusätzliche Heizeinrichtung, die in der Ausführungsform gemäss Fig. 2 gezeigt wird, zu umgehen, oder diese Vorrichtung einzuschalten.

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Claims

37 900 o/wa HYLSA S.A., MONTERREY, N.L. / MEXIKO Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigem Metallerz .- PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigem Metallerz zu Schwammmetall in einem vertikalen Schachtreaktor mit Bewegtbett, mit einer Redukt ions zone., in welcher heisses Reduktionsgas aus hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch einen Teil

des Bettes unter Reduktion des Metallerzes zu - . Schwammetall f Hessen gelassen-..wird, dadurch gekennzeichnet , dass man

einen ersten Strom des Reduktionsgases in die Redtikt ions zone (12) des Reaktors (10) einleitet, wobei das Reduktionsgas eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.000⁰C und einen maximalen kombinierten Wasser- und Kohlendioxidgehalt von 16 Völ.% hat,

wenigstens einen Teil des ersten Stroms aus dem Reaktor als einen zweiten Gasstrom entfernt,

aus dem zweiten Gasstrom Wasser und Kohlendioxid unter Bildung eines dritten Gasstroms entfernt.

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diesen dritten Gasstrom in eine Heizeinheit (56) einleitet,

den dritten Gasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.000⁰C erhitzt,

einen Strom aus kohlenwasserstoffhaltigem Gas und Wasser in einer Reformiereinheit (30) .unter Bildung von Ausgleichsreduktionsgas reformiert, wobei der der Reformiereinheit zugeführte Gasstrom ein Wasser-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis von wenigstens 1,8 hat,

den erhitzten dritten Gasstrom mit dem Ausgleichs-■ reduktionsgas unter Ausbildung eines vierten Gasstroms kombiniert, und

den vierten Gasstrom im Kreislauf in den Reaktor (10) als ersten Gasstrom zurückführt. 20

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der erhitzte dritte Gasstrom mit dem Ergänzungsreduktionsgas in.einem Fliessverhältnis von 1,5:1 bis 3,0:1 . unter Ausbildung des vierten Stroms kombiniert wird.

3. Verfahren gemäss -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der vierte Strom auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.000⁰C vor der Kreislaufführung erhitzt wird.

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4. Verfahren gemäss Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet / dass die Maximaltemperatur des Ergänzungsreduktionsgases, 850⁰C beträgt.

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5. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass der Wassergehalt des ersten Reduktionsgasstromes im Bereich von 6 bis 12 Vol.% liegt.

6. Verfahren gemäss Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , dass der dritte Gasstrom auf. eine Temperatur im Bereich von 830 bis 910⁰G erhitzt wird.

7. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet , dass der kohlenwasserstoffhaltiges Gas und Wasser enthaltende Strom, der in die Reformiereinheit eingeführt wird, ein Wasser-zu-Kohlenstoff-Verhältnis im Bereich von 1 ,8 bis 3,0 hat.

8. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 ~ 7, dadurch .gekennzeichnet ,. dass das kohlenwasser- stoffhaltige Gas Erdgas ist.

9. Verfahren gemäss Ansprüchen 1 - 8, dadurch ge kennzeichnet , dass der vierte Gasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 830 bis 1.000^PC erhitzt wird.