ITRM970166A1 - Procedimento per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero fine e da carbone fossile ed apparecchiatura idonea per - Google Patents

Procedimento per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero fine e da carbone fossile ed apparecchiatura idonea per Download PDF

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ITRM970166A1
ITRM970166A1 IT97RM000166A ITRM970166A ITRM970166A1 IT RM970166 A1 ITRM970166 A1 IT RM970166A1 IT 97RM000166 A IT97RM000166 A IT 97RM000166A IT RM970166 A ITRM970166 A IT RM970166A IT RM970166 A1 ITRM970166 A1 IT RM970166A1
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oxygen
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coal
gas
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Donato Antonello Di
Giuseppe Federico
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Description

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e ad una apparecchiatura per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale dì ferro (d'ora in avanti indicato anche come "ferrifero") con varia granulometria e carbone fossile.
Procedimenti per la produzione della ghisa a partire da carbone cokeficato e da materiale ferrifero sottoposto a processi di pretrattamento quali agglomerazione o pellettizzazione sono noti e sperimentati e rappresentano attualmente la via industriale più diffusa per la produzione della ghisa.
Procedimenti per la produzione di ghisa direttamente da minerale e carbone fossile sono invece in via di sviluppo.
La pres ente invenzione si muove lungo le linee defini te dal brevetto US 3607224 in cui in un unico reattore si svolge tutto l' arco delle tras formazioni da minerale di ferro a ghis a liquida, essendo alcuni dei reagenti aggiunti tangenzialmente nella porzione superiore del reattore.
Oggetto della presente invenzione sono un procedimento ed una apparecchiatura per la produzione di ghisa liquida, in un unico reattore, a parti re da minerale di ferro, carbone fossi le, ossigeno e fondenti .
In particolare, oggetto della pres ente invenzione è un procedimento per la produzione di retta di ghisa a parti re da minerale ferri fero fine e da carbone fossi le in una apparecchiatura comprendente un' unica camera di reazione, reattore, avente due zone comunicanti per l' es ecuzione del procedimento, una zona superiore ed una zona inferiore, detto procedimento ess endo caratteri zzato dal fatto di comprendere le operazioni di:
- introdurre nella zona superiore del reattore, attraverso le sue pareti laterali , del minerale di ferro congiuntamente e contemporaneamente ad ossigeno o più precisamente una miscela di ossigeno ed aria
- introdurre nella zona inferiore del reattore, attraverso le sue pareti laterali, carbone, ossigeno, fondenti, gas di trasporto e, dal fondo, gas di agitazione.
Ulteriori caratteristiche di procedimento risultano dalle annesse rivendicazioni di procedimento dipendenti.
La presente invenzione prevede che il processo venga condotto in una camera di reazione (reattore) nel quale si svolgono due fasi di processo in due zone distinte (d'ora in poi denominate anche rispettivamente "preparatore" la zona superiore e "convertitore" la zona inferiore).
Le due fasi di processo sono:
- nel preparatore: il ferrifero, immesso tramite una molteplicità di ugelli, e trasportato in corrente di ossigeno o più precisamente una miscela di ossigeno ed aria, viene a contatto con gas caldo e riducente, generato nella zona inferiore del reattore (convertitore); in queste condizioni, l'opportuna e parziale combustione del gas proveniente dal convertitore determina il preriscaldo e la preriduzione del ferrifero; il ferrifero preridotto e preriscaldato va ad alimentare il convertitore; le prestazioni chimiche e termiche realizzate nel preparatore, in termini di grado di preriduzione e temperatura di preriscaldo del ferrifero preridotto, condizionano le prestazioni che vanno richieste al convertitore. - nel convertitore: si ha la riduzione finale del p re ri dotto, e la formazione di ghisa liquida; nel convertitore vengono immessi un combustibile, quale ad esempio carbone fine ed un comburente quale ossigeno, oltre a fondenti, gas di trasporto e gas di agitazione; assieme alla ghisa viene prodotto il gas riducente e caldo, che entra nel preparatore.
Il preparatore è collegato ad un condotto di scarico per l'evacuazione dei gas di processo.
Il gas di processo all'uscita del condotto di scarico viene raffreddato mediante una pioggia di acqua, il gas raffreddato passa infine attraverso un lavatore a tubo di Venturi, ove si ha anche la deposizione del particolato eventualmente presente nel gas stesso, e quindi viene rilasciato nella rete gas di servizio.
Il processo descritto nella presente invenzione è in grado di produrre ghisa esercendo il preparatore in modo da realizzare la preriduzione del minerale ad almeno Fe30< e il contestuale preriscaldamento dello stesso a temperature non inferiori a 800°C.
E' noto che il componente preponderante dei minerali ferriferi è l'ematite (Fe2C>3), la quale già a temperature non eccessivamente elevate in ambienti di potenziale riducente anche relativamente basse (CO / (CO C02) > 0. 1 e H2 / (H20 H2) > 0.1) si riduce per dare Fe304. Pertanto raggiungere lo stato di preriduzione del ferrifero a Fe304 è un obiettivo raggiungibile e con cinetiche di reazione tanto più rapide quanto più il ferrifero sia in forma fine. Infatti il preris caldamento a temperature dell'ordine di 800° C del minerale, quando esso venga usato in granulometria fine, fino ad alcuni millimetri, può essere realizzato per tempi di interazione notevolmente brevi, dell'ordine del secondo tra minerale e gas, quando il gas ha temperature dell'ordine di 1600°C o superiori.
Nel convertitore, l'energia richiesta dalle reazioni chimiche e dalle trasformazioni fisiche che avvengono, è fornita, essenzialmente dalla postcombustione di gas riducente con ossigeno (l'ossigeno iniettato nel convertitore verrà in seguito indicato anche come "primario" oppure "secondario" a seconda che venga iniettato ad un livello inferiore od inferiore del convertitore, mentre l'ossigeno iniettato nel preparatore verrà indicato anche come "terziario"). Tale gas riducente viene generato dalla gasificazione del carbone, interagente sia con l'ossigeno (primario) iniettato assieme a detto carbone, sia con l'ossigeno legato al preridotto. La reazione di gasificazione per innescarsi, richiede adeguate condizioni di temperatura del sistema. L'iniezione di carbone e ossigeno (primario) avviene entro un bagno di scoria liquida, alimentata dalla ganga del minerale, dalle ceneri dei fossili e dei fondenti, sovrastante il bagno di ghisa liquida che si va formando.
Nel convertitore inoltre gli ossidi di ferro vengono ridotti a ferro metallico reagendo nella scoria con carbone disperso in detta scoria e con l'ossido di carbonio generato dalla gasificazione del carbone con l'ossigeno primario, ed il ferro viene contestualmente carburato con formazione di ghisa liquida. Per sostenere queste t ras formazioni viene utilizzata l'energia chimica e termica fornita dall'ossigeno iniettato nella scoria e dal carbone immesso per iniezione, sotto forma di carbone fine, o una parte come carbone fine ed eventualmente una parte sotto forma di pezzatura immessa per gravità.
L'iniezione sotto scoria liquida tramite lance coassiali di carbone trasportato da gas inerte e contemporaneamente di ossigeno, realizza oltre che le condizioni di temperatura idonee anche un intimo mescolamento tra carbone ed ossigeno e quindi una rapida gassificazione del carbone il che permette di utilizzare tutta la gamma di carboni da basso ad alto volatili.
L'iniezione di ossigeno primario viene regolata in modo da mantenere carbone residuo e non gassificato disperso nella scoria liquida; esso partecipa alla riduzione finale del ferrifero a ferro metallico ed alla sua carburazione a ghisa.
Anche l'iniezione di ossigeno secondario viene effettuata sotto scoria, così da far avvenire all'interno di detta scoria lo sviluppo di calore proveniente dalle reazioni di postcombustione.
Il trasferimento di calore tra scoria e ghisa liquida, così come l'uniformità di temperatura e di composizione all'interno della fase scoria e della fase metallica, vengono assicurati in modo efficace dal moto convettivo indotto oltre che dall'iniezione di carbone ed ossigeno primario e di ossigeno secondario anche dall'iniezione di gas inerte dal fondo del reattore.
Le lance di iniezione di carbone ed ossigeno primario vengono utilizzate anche per iniettare i fondenti basici (essenzialmente ossido di calcio) congiuntamente al carbone e contemporaneamente all'ossigeno primario.
In tale situazione, la gassificazione del carbone avviene in presenza di una elevata concentrazione locale di ossido di calcio, il che permette da una parte di migliorare il fissaggio nella scoria, sotto forma di composti stabili, dello zolfo che si sviluppa dalla gassificazione del carbone; dall'altra di neutralizzare rapidamente la silice apportata dalla gassificazione del carbone stesso.
Si ottengono in tal modo diversi vantaggi: viene contrastata la tendenza dello zolfo a solubi li zzarsi nella ghisa, e quindi viene migliorata la qualità della ghisa stessa
- viene limitata a valori bassissimi la quantità di zolfo nel gas di processo con i vantaggi ecologici conseguenti
viene effettuata la rapida fissazione, come silicati di calcio, della silice apportata dalle ceneri del carbone; viene in tal modo evitato l'arricchimento locale di silice nella scoria diminuendo l'attacco chimico ai refrattari attorno alle lance di iniezione
viene controllata la tendenza allo s chi umeggi amento della scoria. Eisogna ricordare che le scorie ricche in silice libera hanno alta tendenza allo s chi umeggi amento; l'aggiunta di fondenti serve a formare una scoria nella quale la silice sia neutralizzata dalla presenza di ossidi basici (quali CaO e MgO) .
Se da una parte la presenza di una parte di scoria sotto forma schiumosa favorisce gli scambi termici tra il gas caldo (fase gassosa della schiuma), e la scoria stessa (fase liquida della schiuma) ed in definitiva con il metallo e quindi la presenza di scoria schiumosa è di importanza per il processo, d'altra parte una eccessiva tendenza allo s chi umeggi amento, può portare a instabilità del processo stesso per rapido innalzamento del livello di scoria nel reattore. Il compromesso migliore viene raggiunto agendo sulla composizione della scoria realizzando un indice di basicità binario I E2, definito come %CaO / %Si02, compreso tra 1.1 e 1. 3.
Queste modalità di aggiunta dei reagenti: iniezione di gas di agitazione dal fondo del reattore e, tramite lance laterali sotto battente di scoria, iniezione combinata di carbone, fondenti ed ossigeno primario dalle lance del livello inferiore e di ossigeno secondario dalle lance del livello superiore, consente elevate cinetiche di reazione ed efficiente scambio termico tra le varie fasi (scoria e ghisa liquide, e gas di processo) presenti nel convertitore.
Inoltre questa configurazione assicura una elevata flessibilità nei valori di postcombustione reali zzabi li .
Di conseguenza l'apparato oggetto della presente invenzione è in grado di garantire elevata flessibilità operativa ed elevata produttività specifica.
La presente invenzione fornisce inoltre una apparecchiatura per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero e carbone fossile caratterizzata dal fatto di comprendere una camera di reazione, reattore, avente:
una prima zona superiore conformata sostanzialmente a simmetria cilindrica;
- mezzi di alimentazione di minerale ferrifero, ossigeno oppure una miscela di ossigeno ed aria, alla detta zona superiore;
- un condotto di scarico collegato con la detta zona superiore, eventualmente con la forma sostanzialmente di due tronchi di cono aventi le basi maggiori in comune eventualmente separati da un raccordo sostanzialmente cilindrico;
- una seconda zona disposta inferiormente a detta prima zona, conformata sostanzialmente a simmetria cilindrica, e comunicante con la prima zona tramite un raccordo, eventualmente troncoconico;
- mezzi di alimentazione di ossigeno alla detta zona inferiore;
- mezzi di alimentazione di ossigeno, carbone fine, fondenti fini e gas di trasporto alla detta zona inferiore;
- mezzi di alimentazione di gas di agitazione a detta zona inferiore.
Ulteriori caratteristiche dell'apparecchiatura risultano dalle annesse rivendicazioni di apparecchiatura dipendenti.
La fig. 1 mostra schematicamente una vista prospettica parzialmente sezionata di una forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione.
La fig. 2 mostra schematicamente una vista prospettica parzialmente sezionata di una seconda forma di realizzazione dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione.
L'apparecchiatura mostrata in figura 1 è costituita da un primo corpo cilindrico 1 indicato con preparatore e da un secondo corpo cilindrico 2, indicato con convertitore, disposto inferiormente al primo corpo 1 e collegato a quest'ultimo tramite un raccordo troncoconico 3. Il corpo cilindrico 1 è collegato superiormente ad un condotto di uscita 4 (parzialmente illustrato nella figura) destinato a convogliare verso l'esterno i gas prodotti durante il processo.
Il preparatore 1 presenta almeno un livello di iniezione, per l'immissione contemporanea e congiunta di minerale di ferro ed ossigeno, e più precisamente una miscela di ossigeno ed aria.
Con riferimento alla figura 1, l'iniezione avviene tramite una molteplicità di iniettori 5 (due dei quali sono indicati nella figura) equi distanziati tra loro e posizionati su due livelli .
Sottostante la parte troncoconica (3) si trova il convertitore, che riceve dal preparatore il minerale preridotto e preriscaldato, e in cui avviene contestualmente la riduzione finale del preridotto a ferro, la carburazione del ferro per ottenere ghisa liquida.
Nel convertitore è prevista l'iniezione di carbone fine, fondenti fini, gas di trasporto e ossigeno (primario) nella scoria mediante più tubiere 6, disposte orizzontalmente o inclinate verso il basso, individuate in numero e posizione in funzione delle dimensioni del convertitore {solo due delle quali sono mostrate in figura); il livello delle tubiere corrisponde a un posizionamento adeguato sopra il bagno di ghisa liquida, in corrispondenza dello strato di scoria, con l'obiettivo di evitare la riossidazione del bagno di ghisa.
Inoltre è prevista, mediante l'utilizzo di lance (7) orizzontali o inclinate verso il basso, l'iniezione di ossigeno (secondario) ad un livello superiore a quello delle tubiere (6) , per realizzare la postcombustione del gas.
Con lo scopo di migliorare gli scambi termici e di massa, dal fondo del convertitore e' prevista l'entrata di gas inerti di agitazione, ad esempio azoto, tramite tappi porosi {non mostrati in figura). Tale miglioramento è conseguente alla formazione di emulsione tra carbone, scoria e metallo liquido e fase gassosa essenzialmente costituita da CO, H2, H20, C02 ed N2. I componenti gassosi CO, H2, H20, C02 sono prodotti dalla gassificazione del carbone sia con l'ossigeno primario, sia con l'ossigeno del preridotto e dalla postcombustione con ossigeno secondario; l'azoto è introdotto come gas di trasporto e gas di agi tazione.
La ghisa e la scoria liquide sono quindi spillate dal condotto (8).
Si è data finora della presente invenzione una descrizione di carattere generale. Con l'aiuto dei seguenti esempi verrà fornita una descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione, finalizzate a farne meglio comprendere scopi, caratteristiche, vantaggi e modalità operative.
Nel preparatore viene immesso il ferrifero insieme all'ossigeno e più precisamente una miscela di 02 ed aria.
Nel preparatore entra anche il gas proveniente dal convertitore sottostante.
Questo gas è composto da CO, C02, H2, H20 e gas inerte, ad esempio azoto, e ha una temperatura di 1600 -1800 °C.
L'ossigeno insufflato nel preparatore reagisce col gas proveniente dal convertitore. Questa combustione serve a fornire l'energia per sostenere il preriscaldamento e la preriduzione del f er ri fero.
Le entità della preriduzione e del preriscaldamento sono misurati da due parametri: rispettivamente il grado di preriduzione (PHD Pre-Reduction Degree) e la temperatura del preridotto.
Esprimendo 1' ossido di ferro del preridotto come FeOx, il PHD è definito come:
Il ferrifero preridotto e preriscaldato, eventualmente allo stato semi fuso, passa per caduta libera nel convertitore.
E' da tenere presente che una parte del ferri fero può essere trascinata fuori dal preparatore dal gas che esce dal reattore convogliato nel condotto di uscita (4) (carry over) .
La frazione di carry over va mantenuta entro un livello basso (qualche percento) per evitare perdita di ferrifero iniettato. Per ridurre al minimo l'entità del carry over vengono presi vari provvedimenti:
opportune geometrie del preparatore e del condotto di scarico, come mostrato in figura 1 e 2; - esercizio del reattore in pressione;
raffreddamento differenziato del preparatore lungo l'altezza.
Nel convertitore sono presenti un bagno di ghisa liquida e una fase di scoria liquida sopra la ghis a.
La riduzione finale del p re ri dotto avviene nella fase scoria. La riduzione avviene per opera di carbone fine iniettato direttamente nella scoria e a carico del carbone eventualmente immesso in pezzatura (riduzione diretta), e per opera del CO che si produce sia dalla reazione di riduzione diretta degli ossidi di ferro con carbone sia dalla gassificazione del carbone da parte di 02 insufflato con esso.
Le reazioni che portano alla riduzione finale di FeOx a Fe possono essere schematizzate come s egue:
(II) riduzione indiretta
Accanto alle reazioni suddette avviene, di fronte alle tubiere primarie 6 (in fig. 1) la reazione di gassificazione del carbone ad opera dell'ossigeno primario, rappresentata schematicamente come segue:
Il rapporto C02/ CO nel gas risultante dalla reazione III, rappresentativo del livello di postcombustione primario, è condizionato dall'equilibrio tra il gas stesso, il carbonio, e le forme ossidate e ridotte del ferro all'interfaccia metallo liquido-scoria.
Insufflando ossigeno secondario nel convertitore tramite le lance superiori 7 si ha la postcombustione (secondaria) del gas generato dalle reazioni I, II e III, fornendo l'energia per la riduzione del ferrifero e per mantenere la temperatura dei prodotti fusi a livelli opportuni.
Le iniezioni di materiale nel convertitore avvengono attraverso le sue pareti laterali nella scoria sovrastante il bagno metallico.
Le lance di iniezione sono orientate radialmente e disposte su due livelli, quelle del primo livello, livello inferiore (6), sono dotate di ugelli concentrici coassiali; tramite l'ugello interno viene iniettata la miscela solida di carbone fini e fondenti, tramite l'ugello più esterno l'ossigeno primario. La lance sul secondo livello 7, iniettano ossigeno.
Tale disposizione assicura l'introduzione di ossigeno nel convertitore in corrispondenza della scoria sovrastante il bagno metallico liquido, evitando in tal modo l'interazione tra getto d'ossigeno e bagno metallico.
Il parametro che descrive il grado di combustione del gas, è il rapporto di pos t combus ti one (PCR, Post Combus ti on Patio) definito come:
PCR=(C02+H20) / (C0+C02+H2+H20) .
L'energia prodotta come calore dalla combustione del gas viene ceduta con un certo grado di efficienza alle fasi liquide, scoria e ghisa.
La efficienza del trasferimento di calore dal gas al bagno di scoria e ghisa, è misurato dal parametro HTE (HTE, Heat Transfer Efficiency) definito come :
dove:
H(Tg) è l'entalpia del gas dopo la post combustione, calcolata alla temperatura del gas;
H(Tb) è l'entalpia del gas dopo la post combustione calcolata alla temperatura del bagno; - Dhpc è la variazione di entalpia della reazione di post combustione calcolata alla temperatura del bagno, diminuita delle perdite verso l'esterno.
Le frazioni di ferrifero e carbone, che non reagiscono, formano la fase scoria che galleggia sopra la ghisa.
La quantità della scoria, che influenza la cinetica di riduzione, e la qualità della stessa, che influenza la composizione della ghisa e l'attacco ai refrattari, è controllata tramite l'aggiunta nel convertitore di specifici fondenti quali CaO e MgO.
I fondenti immessi come scori fi canti hanno essenzialmente la funzione di:
migliorare la qualità della ghisa prodotta, fissando lo zolfo proveniente dalla gassificazione del carbone,
diminuire l'attacco della scoria verso il refrattario del convertitore
Dal fondo del convertitore è prevista l' entrata di gas di agitazione, quale ad esempio azoto, tramite tappi porosi.
Secondo una variante dell'invenzione, la zona superiore del reattore può essere raffreddata in modo differenziato lungo l'altezza mediante appositi circuiti di raffreddamento e/o con materiali refrattrari idonei.
Si è data finora della presente invenzione una descrizione di carattere generale. Con l'aiuto dei seguenti esempi verrà fornita una descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione, finalizzate a farne meglio comprendere scopi, caratteristiche, vantaggi e modalità operative.
ESEMPIO 1
Forma di realizzazione delia apparecchiatura secondo l'invenzione mostrata in figura 1
Le caratteristi che della forma di reali zzazione della apparecchiatura secondo l'invenzione utilizzata in questo esempio sono indicate nella seguente tabella 1.
TABELLA 1
Le specifiche della forma di realizzazione del procedimento secondo l'invenzione ed utilizzate nell'esempio sono riassunte in Tabella 2.
TAffiLLA 2
(*) la definizione di HTE del preparatore è analoga alla definizione del HTE del convertitore come riportato in precedenza, sostituendo la parola solido alla parola bagno.
In Tabella 3 vengono indicati i materiali immessi e le loro portate (kg/h per i solidi, Nhi3/h per i gas) per tonnellate di ghisa.
TAffiLLA 3
In Tabella 4 vengono indicati i materiali uscenti dalla apparecchiatura.
TAffiLLA 4
In Tabella 5 vengono indicate le grandezze uti li per defini re un corretto svolgimento del procedimento, in termini di reazioni chimi che e s cambio termico.
ESEMPIO 2
Forma di reali zzazione dell' apparecchiatura s econdo l' invenzione mostrata in fig. 2
L' apparecchiatura della forma di reali zzazione di questo esempio differisce da quella di figura 1 solo per il fatto che il condotto di scarico 4 ha la forma di due tronchi di cono 9 e 10 separati da un cilindro 11 le cui basi coincidono con le basi maggiori dei tronchi di cono 9 e 10, rispettivamente.
Facendo svolgere un procedimento con le caratteristiche di quello dell'esempio 1 in questa apparecchiatura, si ottiene un controllo del "carry- over" superiore che risulta essere del 3% . Questo valore è migliore di quello ottenuto nell'esempio 1 che era del 4% .

Claims (28)

  1. RIVENDICAZIONI I. Procedimento per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero fine e da carbone fossile in una apparecchiatura comprendente un'unica camera di reazione, reattore, avente due zone comunicanti per l'esecuzione del procedimento, una zona superiore ed una zona inferiore, detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le operazioni di: - introdurre nella zona superiore del reattore, attraverso le sue pareti laterali, del minerale di ferro congiuntamente e contemporaneamente ad ossigeno oppure ad una miscela di ossigeno ed aria; - introdurre nella zona inferiore del reattore, attraverso le sue pareti laterali, carbone, ossigeno, fondenti, gas di trasporto e, dal fondo, gas di agitazione.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui nella zona superiore del reattore viene immesso in direzione radiale minerale di ferro insieme ad ossigeno, o più precisamente una miscela di ossigeno ed aria, tramite una pluralità di punti di immissione eventualmente su differenti livelli.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui nella zona inferiore del reattore, si hanno iniezioni di materiali nella scoria, verso il centro in maniera orizzontale o inclinata verso il basso, su due livelli: su un livello inferiore carbone fine, fondenti fini, gas di trasporto e una parte di ossigeno; e, contemporaneamente, su un livello superiore, la rimanente parte di ossigeno.
  4. 4. Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 3, in cui nella zona inferiore del reattore l'introduzione nella scoria sul livello inferiore di carbone, fondenti e gas di trasporto avviene congiuntamente e contemporaneamente all'introduzione di una parte di ossigeno.
  5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il minerale diferro ha una granulometria inferiore a 8 mm.
  6. 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la granulometria del carbone fine e dei fondenti fini è inferiore a 3 mm.
  7. 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tenore in ferro del minerale è almeno in parte inferiore al 50%.
  8. 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la velocità di iniezione di minerale ed ossigeno nella zona superiore del reattore è inferiore a 40m/s, e comunque tale da consentire ai singoli getti di intersecarsi tra loro e consentire la combustione del gas di processo proveniente dalla zona inferiore del reattore, così da ottenere un preriscaldo del minerale almeno fino a 800°C e la sua preriduzione almeno ad Fe304 in un tempo inferiore ad 1 s.
  9. 9. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto tra carbone e fondenti è compreso tra 3 e 15.
  10. 10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'indice di basicità binario della scoria è compreso tra 1. 1 e 1. 3.
  11. 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto di Post Combustione (Post Combus tion Patio PCR) nella zona superiore del reattore è compreso tra 70 e 95 %.
  12. 12. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto di Post Combustione (Post Combus tion Ratio PCR) nella zona inferiore del reattore è compreso tra 20 e 60%.
  13. 13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'efficienza di Trasferimento di Calore (Heat Transfer Efficiency, HTE ) nella zona inferiore del reattore, tra gas e bagni di metallo e scoria, è compreso tra 70 e 90%.
  14. 14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'HTE nella zona inferiore del reattore si mantiene tra 70 e 90% indipendentemente dal valore del PCR.
  15. 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la formazione di una emulsione tra fase scoria e fase metallica nella zona inferiore del reattore viene realizzata anche mediante l'iniezione di gas di agitazione dal fondo del reattore, essendo la potenza fornita dal gas di agitazione inferiore a 2,5 kW per tonnellata di bagno metallico.
  16. 16. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la pressione interna del reattore è compresa tra 1 e 4 bar per contenere la velocità assiale media del gas nella zona alta del reattore ad un valore inferiore a 5m/s e mantenere il carry over del minerale inferiore al 5 %.
  17. 17. Apparecchiatura per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero e carbone fossile idonea a realizzare il procedimento delle rivendicazioni da 1 a 16, caratterizzata dal fatto di comprendere una camera di reazione, reattore, avente: una prima zona superiore conformata sostanzialmente a simmetria cilindrica; - mezzi di alimentazione di minerale ferrifero, ossigeno oppure una miscela di ossigeno ed aria, alla detta zona superiore; - un condotto di scarico collegato con la detta zona superiore, eventualmente con la forma sostanzialmente di due tronchi di cono aventi le basi maggiori in comune eventualmente separati da un raccordo sostanzialmente cilindrico; - una seconda zona disposta inferiormente a detta prima zona, conformata sostanzialmente a simmetria cilindrica, e comunicante con la prima zona tramite un raccordo, eventualmente troncoconico; - mezzi di alimentazione di ossigeno alla detta zona inferiore; - mezzi di alimentazione di ossigeno, carbone fine, fondenti fini e gas di trasporto alla detta zona inferiore; - mezzi di alimentazione di gas di agitazione a detta zona inferiore.
  18. 18. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 17, in cui detti mezzi di alimentazione congiunta e contemporanea di materiale ferrifero, ossigeno oppure miscela di ossigeno ed aria alla zona superiore del reattore, sono costituiti da iniettori, disposti ci rconf erenzialmente a detta zona, con iniezione radiale, essendo detti iniettori equidistanti tra loro ed eventualmente su piani differenti, in modo tale che su ciascun piano di iniezione siano presenti almeno tre iniettori.
  19. 19. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 17 o 18, in cui detti mezzi di alimentazione di ossigeno, carbone fine, fondenti fini, gas di trasporto, nella zona inferiore, sono costituiti da lance orizzontali o inclinate verso il basso, orientate verso il centro ed equi distanziate lungo il perimetro di detta zona.
  20. 20. Apparecchiatura secondo la rivendicazione precedente, in cui dette lance sono inclinate verso il basso di un angolo compreso tra 0° e 40° rispetto al piano orizzontale.
  21. 21. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 20, in cui il rapporto tra altezza totale della zona superiore ed il diametro interno della stessa è compreso tra 1 e 8.
  22. 22. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 21, in cui il rapporto tra altezza totale della zona inferiore ed il diametro interno della stessa è compreso tra 1 e 4.
  23. 23. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 22, in cui il rapporto tra il diametro interno della zona superiore ed il diametro interno della zona inferiore è compreso tra 0,4 e 1.
  24. 24. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 23, in cui il rapporto tra altezza della zona superiore ed altezza della zona inferiore del reattore è almeno 0.8.
  25. 25. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 24, in cui il rapporto tra altezza del raccordo troncoconico e altezza della zona inferiore del reattore è compreso tra 0,2 e 0,5.
  26. 26. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 25, in cui detti mezzi di alimentazione di gas di agitazione in detta zona inferiore sono setti porosi.
  27. 27. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 17 a 26, in cui la zona superiore del reattore è raffreddata in modo differenziato lungo l'altezza.
  28. 28. Procedimento ed apparecchiatura come precedentemente descritto, esemplificato e rivendicato.
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