BR0112112B1 - processo para redução de gás de minérios contendo óxido em partìculas e instalação para realização do mesmo. - Google Patents
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Description
PROCESSO PARA REDUÇÃO DE GÁS DE MINÉRIOS CONTENDO OXIDO EM PARTÍCULAS E INSTALAÇÃO PARA REALIZAÇÃO DO MESMO
A invenção se refere a um processo para redução de gás de minérios contendo oxido em partículas, especificamente material contendo oxido de ferro, no processo de leito fluidizado a uma pressão de < 500 kPa, onde o minério com o auxílio de um gás de redução produzido de carvão é aquecido, opcionalmente também pré-reduzido, em um reator de leito fluidizado projetado como um estágio de pré-aquecimento, subseqüentemente é reduzido a ferro esponjoso, em pelo menos um reator de leito fluidizado, projetado como um estágio de redução, o gás de redução através de um duto de alimentação de gás de redução ou duto de gás de redução sendo conduzido de um estágio de redução para o estágio de pré-aquecimento, na direção oposta do material a ser reduzido e conduzido de estágio a estágio e sendo drenado como um gás de exportação após purificação, bem como para uma instalação para realização do processo.
No caso da redução de minério contendo oxido em partículas acontecer em vários reatores de leito fluidizado subseqüentemente conectados, o gás de redução sendo conduzido de um reator para outro na contracorrente para o minério, o sólido é aquecido escalonadamente, enquanto a entalpia do gás de redução ao mesmo tempo diminui, parcialmente, devido também às reações que tomam seu curso na redução. Isto pode levar, possivelmente, nos estágios de redução individuais para o sólido, a temperaturas que são tão baixas que a reação entre o gás de redução e o minério contendo óxido é impedida cinética e termodinamicamente, isto é, a redução do minério não é realizada no grau desejado durante sua permanência temporal no reator de redução.
Em um processo do tipo mencionado inicialmente, conhecido do AT 402.937B, o material contendo oxido de ferro é reduzido em quatro zonas de redução de leito fluidizado, subseqüentemente conectadas em série. De modo a estabelecer uma temperatura constante, mais ou menos igualmente alta em todas as zonas de redução do leito fluidizado, o gás de redução formado recentemente, além do gás de redução fluindo através das zonas de redução de leito fluidizado dispostas em série, é em parte alimentado diretamente para as zonas de redução de leito fluidizado seguindo a primeira zona de redução de leito fluidizado disposta primeiro na direção de fluxo do gás de redução, de modo que as zonas de redução de leito fluidizado são conectadas em série e em paralelo com relação ao conduto de gás de redução. Aqui, o gás de redução formado recentemente, adicionalmente alimentado é preferivelmente alimentado às zonas de redução de leito fluidizado individuais, em uma quantidade de 5 a 15%.
Entretanto, uma desvantagem relacionada a isto é que os estágios de pré-redução devem ser configurados para quantidades de gás tornando-se maiores na direção do estágio de pré-aquecimento como em cada estágio seguindo o estágio de redução final adicional, gás de redução recente adicionado é adicionado ao gás de redução deixando o estágio precedente. Supondo, adicionalmente que na zona de redução final uma quantidade específica de gás de redução em qualquer caso é necessária para redução completa de material usado, independente se existe uma diretriz paralela adicional do gás de redução ou não, uma disposição de acordo com o AT 402.937B resulta, em tudo e por tudo, em um consumo maior de gás de redução.
No WO97/13880A e no WO97/13878A é descrito um processo onde uma porção do gás de redução fluindo de um estágio de redução final para um estágio de pré-redução é ramificado, limpo, purificado de CO2, aquecimento e subseqüentemente reciclado para o estágio de redução final. No estágio de pré-aquecimento, oxigênio é queimado com uma parte do gás de redução introduzido neste estágio, para fins de aumento da temperatura.
De acordo com o WO97/13880A e WO 97/13878A, apenas as temperaturas nos reatores de leito fluidizados correspondendo ao estágio de redução final e estágio de pré-aquecimento são controladas por meio de um reciclo de gás e/ou combustão parcial. Os reatores localizados entre estes dois estágios dependem, contudo, das condições do reator de leito fluidizado de redução final.
É conhecido do JP58-34114A um processo para redução do minério de ferro de grão fino, no qual o gás de redução para o estágio de redução final é produzido por decomposição e nova formação do hidrocarboneto, por meio da oxidação do gás retirado da zona de redução final, o minério de ferro sendo pré-reduzido em um primeiro estágio por carbono separado do hidrocarboneto. Para fornecer a energia necessária para a produção do gás de redução, o gás de oxidação é aquecido antes de ser colocado em contato com o hidrocarboneto.
Na US 3.985.54 7A é descrito um processo para redução de minério de ferro em um reator de leito fluidizado, onde o gás de redução recente é produzido por combustão subestequiométrica de metano e oxigênio em um queimador associado ao reator, que é disposto com sua abertura de saída entre o leito fluidizado inferior extremo e o leito fluidizado localizado acima do mesmo. 0 gás de redução gasto que deixa o leito fluidizado superior extremo é purificado, liberado da água e de CO2 e, no estado aquecido, alimentado ao leito fluidizado inferior extremo como um gás de redução de reciclo.
A invenção tem o objetivo de prover, em um processo do tipo descrito inicialmente, uma possibilidade de aumento de temperatura independente nos estágios de redução individuais, sem precisar aumentar substancialmente a quantidade de gás de redução ou necessidade de um dimensionamento maior dos elementos da instalação. 0 objetivo é ajustar a temperatura em cada estágio de redução de leito fluidizado e ajustar um perfil de temperatura de sólido/gás ótimo, bem como perfil de qualidade do gás acima dos estágios de leito fluidizados.
De acordo com a invenção este objetivo é alcançado, pelo que o calor é fornecido ao gás de redução alimentado ao estágio de redução e/ou estágio de pré-aquecimento, a saber, por combustão, em conjunto com oxigênio e/ou ar, de uma porção do gás de redução provido para redução de gás no estágio de redução e/ou estágio de pré-aquecimento. A combustão parcial do gás de redução representa a adição de entalpia mais eficiente e oferece, adicionalmente, a vantagem de que não é necessário nenhum aumento substancial da quantidade de gás.
Adicionalmente, este objetivo é alcançado, pelo que, o calor é fornecido ao gás de redução por combustão de uma porção do gás de exportação em conjunto com oxigênio e/ou ar.
Uma possibilidade adicional de obter-se o objetivo da invenção na combustão, em conjunto com oxigênio e/ou ar, de uma porção do gás de resfriamento usado para resfriar o gás de redução ser introduzida na zona de redução final, pelo que, o calor é fornecido ao gás de redução alimentado ao estágio de redução e/ou estágio de pré-aquecimento.
A adição de oxigênio ao gás de redução permite uma distribuição de energia individual para os reatores individuais, de modo que, por exemplo, nos três reatores de leito fluidizado, a temperatura de entrada do gás de redução, quando se adiciona oxigênio/ar aos três reatores, seja como se segue: 920°C (primeiro reator)/890°C (segundo reator)/900°C (terceiro reator). No caso de uma adição de oxigênio/ar ter sido feita apenas antes do reator de leito fluidizado, correspondendo ao estágio de pré-aquecimento (terceiro estágio) e o estágio de redução final (primeiro estágio), as temperaturas de entrada deveriam ser alteradas para 920°C/750°C/1.140°C, a fim de obter-se o mesmo resultado de redução, o que conduziria a uma carga térmica aumentada no reator 3 e o minério carregado no reator 3. Este problema é evitado por um processo de acordo com a invenção.
Aumentando-se a temperatura do gás de redução de acordo com a invenção, as reações de auto-reforma na fase gás são preferidas termo e cineticamente, o pó presente no gás de redução opcionalmente atuando como um catalisador.
Nestas reações de auto-reforma, o metano é reagido com dióxido de carbono e/ou vapor de água para tornar-se monóxido de carbono e/ou hidrogênio. Esta geração in situ dos constituintes de redução traz um aperfeiçoamento da análise do gás de redução e assim também um aperfeiçoamento termodinâmico da redução de minério.
Preferivelmente, a porção a ser queimada do gás de redução, gás de exportação ou gás de resfriamento é submetida a uma operação de purificação antes da combustão, pelo que, localmente, são evitadas temperaturas muito altas originando-se da combustão dos gases carregados com pó e suscetíveis de resultarem em uma fusão do pó, devido ã reação de Boudouard.
O oxigênio e/ou o ar necessários à combustão do gás de redução são alimentados ao duto de alimentação de gás de redução ou duto de gás de redução, que transporta o gás de redução para a primeira zona de redução de leito fluidizado e/ou de uma zona de redução de leito fluidizado para a zona de redução disposta subsequente, vantajosamente através de lanças que, ao mesmo tempo, atuam como queimadores. Graças a esta disposição, os requisitos com relação ao equipamento são mantidos muito limitados.
Outra possibilidade de ajustar-se a temperatura nos estágios de leito fluidizado de redução consiste no fornecimento de calor ao gás de redução por queima de gás de combustão externa e/ou combustíveis sólidos e/ou líquidos em conjunto com o oxigênio e/ou ar.
De acordo com uma concretização preferida, a queima dos gases combustíveis ou combustíveis sólidos e/ou líquidos é feita em um queimador provido no duto de alimentação de gás de redução ou duto de gás de redução. Apropriadamente, o duto pode ter um sítio aumentado nesta área.
De acordo com outra concretização preferida, a queima de gás de combustão ou combustível sólido e/ou líquido é realizada em uma câmara de combustão separada do duto de alimentação de gás de redução ou duto de gás de redução, os gases de combustão e possivelmente não os sólidos queimados subseqüentemente são introduzidos no duto de alimentação de gás de redução ou duto de gás de redução. Desta forma, as frentes de chama quente que possivelmente aparecem são niveladas antes de entrarem em contato com o gás de redução carregado com pó e provavelmente causam uma fusão do pó nos dutos.
Vantajosamente, o gás combustível ou combustível sólido e/ou líquido é queimado em conjunto com o oxigênio e/ou ar por meio de pelo menos um queimador que é provido no reator de leito fluidizado de redução. Aqui, os gases de combustão são introduzidos diretamente no reator de leito fluidizado.
De acordo com outra concretização preferida, apenas oxigênio e/ou ar são alimentados ao reator de leito fluidizado através de um queimador, preferivelmente uma lança, e o gás de redução é diretamente queimado lá.
Aqui, o queimador apropriadamente pode ser disposto tanto abaixo do leito fluidizado formado no reator de leito fluidizado, no nível do leito fluidizado ou acima do mesmo, pelo que o calor pode ser fornecido ao gás de redução de forma extremamente seletiva e especificamente eficaz.
As duas últimas alternativas são especificamente vantajosas porque aqui, a carga térmica no fundo do distribuidor é menor e a fuligem do sólido e/ou nos bocais ou aberturas do botão distribuidor é impedida ou pelo menos reduzida.
De acordo com uma concretização preferida do processo de acordo com a invenção, o gás de redução e/ou gás de exportação e/ou gás de resfriamento e/ou gás combustível externo e/ou combustível sólido e/ou líquido e/ou gasoso em uma base de hidrocarboneto são usados adicionalmente para a combustão. Esta concretização prova ser especificamente vantajosa quando qualquer combustível do grupo indicado acima está presente em excesso ou gás de redução, gás de exportação e/ou gás de resfriamento são necessários, principalmente para outros fins e, portanto não estão disponíveis em uma quantidade suficiente.
Preferivelmente, um material aumentando a proporção de redutores no gás de redução por reagir, pelo menos parcialmente com o gás de redução, especificamente gás natural e/ou carvão, é misturado ao gás de redução alimentado ao estágio de redução e/ou estágio de pré- aquecimento. Aqui, o fenômeno de aglutinação, que impede o processo de redução é evitado. A razão para isto são as precipitações direcionais de ferro semelhante à agulha sobre as superfícies das partículas de minério fino, que se originam em temperaturas mais altas e um baixo potencial de redução. A reação dos materiais pode também ser feita em um queimador.
A alimentação de combustíveis adicionais permite influenciar positivamente o ajuste da temperatura, o grau de oxidação do gás de redução e opcionalmente um aumento na quantidade total de gás. Adicionalmente, a invenção provê um processo no qual um material aumentando a proporção de redutores no gás de redução por reagir pelo menos parcialmente com o gás de redução, especificamente gás natural e/ou carvão, é misturado ao gás de redução alimentado ao estágio de redução e/ou estágio de pré-aquecimento, onde não há combustão.
As vantagens deste processo são evitar a aglutinação, conforme mencionado acima.
No que se segue, a invenção será explicada em maiores detalhes com referência aos desenhos onde as figuras 1 a 3 e 9 mostram, cada uma, uma concretização de um processo da invenção em um diagrama de bloco, as figuras 4 e 5 mostram, cada uma, uma concretização preferida dos processos representados nas figuras 2 e 3, respectivamente, em um diagrama de blocos, e as figuras 6 a 8 mostram um detalhe aumentado de uma concretização preferida em representação diagramática.
A figura 1 mostra três reatores de leito fluidizado 1 a 3, subseqüentemente conectados em série, onde o material contendo óxido de ferro, tal como, minério fino, através de um duto de alimentação de minério 4 é alimentado ao primeiro reator de leito fluidizado 1, no qual em um estágio de pré-aquecimento 5, o pré-aquecimento do minério fino e, opcionalmente, a pré-redução acontecem e subseqüentemente através de dutos de transporte 6 é conduzido do reator de leito fluidizado 1 para os reatores de leito fluidizado 2, 3. No reator de leito fluidizado 2, a pré-redução é realizada em um estágio de pré-redução 7 e no reator de leito fluidizado 3, a redução final do minério fino em ferro esponjoso é realizada em um estágio de redução final 8.
O material completamente reduzido, isto é, o ferro esponjoso é conduzido para um gaseificador de fusão baixa 10, através de um duto de transporte 9. No gaseificador de fusão baixa 10, em uma zona de gaseificação de fusão baixa 11, é produzido, de carvão e gás contendo oxigênio, um gás de redução contendo CO e H2 que, através do duto de alimentação de gás de redução 12 é introduzido no reator de leito fluidizado 3, disposto por último na direção de fluxo do minério fino. 0 processo de leito fluidizado é realizado em uma pressão ≤ 500 kPa. Na contracorrente para o fluxo de minério, o gás de redução é conduzido do reator de leito fluidizado 3 para os reatores de leito fluidizado 2 a 1 através dos dutos de gás de redução 13; através de um duto de descarga gás de exportação 14, é descarregado do reator de leito fluidizado 1 como um gás de exportação e, subseqüentemente, é resfriado e limpo em um purificador a úmido 15.
O gaseificador de fusão baixa 10 possui um dispositivo de fornecimento 16 para veículos de carbono sólido, um dispositivo de fornecimento 17 para gases contendo oxigênio e, opcionalmente, dispositivo de fornecimento para veículos de carbono que são líquidos ou gasosos a temperatura ambiente, tais como, hidrocarbonetos, bem como para fluxos de combustão. No gaseificador de fusão baixa 10, o ferro gusa fundido e/ou pré-material de aço fundido e escória fundidas, que são drenados através de uma torneira 18, são coletados abaixo da zona de gaseificação de fusão baixa 11. Na redução do duto de alimentação de gás de redução 12, que foge do gaseificador de fusão baixa 10 e abre-se para dentro do reator de leito fluidizado 3, é provido um dispositivo de retirada de pó 19, tal como um ciclone de gás quente, as duas partículas separadas neste ciclo sendo alimentadas ao gaseificador de fusão quente 10, através do duto de reciclo 20, com nitrogênio como meio de transporte e através de um queimador 21 sob sopro de oxigênio.
A partir do duto de alimentação de gás de redução 12, deriva-se um duto de reciclo de gás 22 que, através do purificador 23 e um compressor 24 recicla uma porção do gás de redução no duto de alimentação de gás de redução 12 novamente, a saber, antes da disposição do ciclone de gás quente 19, pelo que, é permitido o ajuste da temperatura do gás de redução.
No duto de gás de redução 13 ou duto de alimentação de gás de redução 12, os queimadores 25, 25' e 25" são cada um providos antes dos reatores de leito fluidizado 1 a 3 na direção do fluxo de gás, sendo alimentados aos queimadores oxigênio e/ou ar, para a combustão parcial do gás de redução, os queimadores sendo formados por um sítio de alimentação para gás combustível e oxigênio e/ou ar, bem como, por uma câmara de combustão 25a, 25'a e 25"a. Estes queimadores, 25, 25' e 25" podem também ser designados como lanças alimentando oxigênio e/ou ar, uma porção do duto de gás de redução atuando como câmara de combustão do queimador 25. Para fins de alimentação de oxigênio, pode ser usado também um gás contendo oxigênio. Pela quantidade de oxigênio e/ou ar alimentado, a combustão e a temperatura do gás de redução podem ser controladas individualmente de acordo com os requisitos dos estágios de redução e/ou estágio de pré-aquecimento, desta forma sendo criadas condições termodinamicamente favoráveis para redução e as reações de auto-reforma são facilitadas e, adicionalmente, a carga térmica por reator de leito fluidizado é reduzida.
De acordo com a variante de processo representada na figura 2, um duto de gás de exportação 26 ramifica o duto de descarga de gás de exportação 14 após o purificador úmido 15, o duto de gás de exportação através de um compressor 27 alimenta, em uma maneira paralela, uma porção do gás de exportação purificado aos queimadores 25, 25' e 25", providos nos dutos de gás de redução 13 e duto de alimentação de gás de redução 12, de modo que ele é queimado lá em conjunto com oxigênio e/ou ar e assim provê o calor necessário para reduzir o gás.
O processo da invenção representado na figura 3 difere da variante de processo representada na figura 1, pelo que, o fornecimento de calor ao gás de redução é realizado por combustão de uma porção do gás de resfriamento em conjunto com oxigênio e/ou ar e não por combustão do gás de redução alimentado aos reatores de leito fluidizado. Para este fim, um duto de gás de resfriamento 28 ramifica o duto de reciclo de gás 22 após o purificador 23, o duto de gás de resfriamento, através de um compressor 29, transporta de uma maneira paralela uma porção do gás de resfriamento para os queimadores 25, 25' e 25".
A figura 4 mostra uma concretização preferida da variante do processo representado na figura 2. Aqui, o duto de gás de exportação 26 opera nos queimadores 25, 25' e 25" constituído por câmaras de combustão 25a, 25'a e 25"a os queimadores, em contrates com a representação da figura 2, não sendo integrados aos dutos de gás de redução 13 ou duto de alimentação onde gás de redução 12.
A figura 5 ilustra que a concretização do processo representado na figura 3 é análoga à figura 4. Aquela porção do gás de resfriamento que é destinada a ser queimada entra em combustão em conjunto com oxigênio e/ou ar nas câmaras de combustão separadas 25a, 25'a e 25"a, que constituem queimadores 25, 25' e 25" e subseqüentemente é introduzida nos dutos de gás de redução 13 ou duto de alimentação de gás de redução 12.
De acordo com uma concretização preferida da invenção, a combustão do gás combustível (gás de redução, gás de exportação ou gás de resfriamento) usada é realizada em conjunto com oxigênio e/ou ar por meio de um queimador associado ao reator de leito fluidizado.
O reator de leito fluidizado 30, que é representado diagramaticamente na figura 6, exibe um espaço interno 31, dividido em três zonas, um duto de alimentação de gás 32 conduzindo ao espaço interno no fundo e um duto de retirada de gás 33, saindo do espaço interior na parte superior. A zona inferior extrema 34 é separada da zona do meio 3 5 pela parte inferior distribuidora 37, que distribui uniformemente sobre toda a seção transversal do reator de leito fluidizado 30 o gás de redução escoando da parte inferior para a superior através do espaço interno 31 do reator de leito fluidizado 30 e, desta forma, produz um leito fluidizado uniforme de partículas de minério finas. O limite entre a zona do meio 35, formado pelo leito fluidizado e a zona superior extrema 36, que é denominado bordo livre, é menos pronunciado do que no caso das duas zonas inferiores. No bordo livre, o espaço do gás é sereno, pelo que, a descarga das partículas de minério do reator de leito fluidizado 3 0 é minimizada. Na zona inferior extrema 34, abaixo do fundo do distribuidor 37, é disposto um queimador 38, o qual conduz a um duto de oxigênio e/ou ar que não é representado, bem como um duto para gás de redução, gás de exportação, gás de resfriamento, gás combustível externo e/ou combustíveis sólidos e/ou líquidos. Contudo, também é possível que apenas um duto para oxigênio e/ou ar seja provido, com a combustão do gás de redução acontecendo diretamente no reator. Os gases de combustão quentes fornecem calor ao gás de redução que escoa para dentro do reator de leito fluidizado 3 0 e/ou conduz às reações de auto-reforma. Vantajosamente, os materiais que aumentam a proporção de redutores no gás de redução, tais como, gás natural e/ou carvão, podem também ser misturados ao gás de redução através do queimador 38.
Na concretização representada na figura 7, o queimador 3 8 é disposto na zona do meio 35, no leito fluidizado. Esta concretização é vantajosa, especificamente quando o gás de redução é carregado com muita poeira, dado que, então, não há risco de que o fundo do distribuidor 3 7 seja bloqueado por fusão do pó.
A figura 8 mostra uma concretização preferida, onde o queimador 38 é disposto acima do leito fluidizado 35, isto é, no bordo livre 36. Aqui, a transferência de calor é feita por radiação e/ou convecção por partículas descarregadas do leito fluidizado. A variante de processo ilustrado na figura 9 exibe substancialmente todas as características da instalação representada na figura 2. Em contraste com a figura 2, contudo, nenhum gás de exportação é alimentado através do duto 26 e do compressor 27 aos queimadores 25, 25' e 25", provido nos dutos de gás de redução 13 e duto de alimentação de gás de redução 12, exceto o gás combustível externo e/ou combustível líquido e/ou sólido que é transportado para os queimadores 25, 25' e 25" através de um duto 39.
A invenção não está limitada às concretizações exemplares representadas nos desenhos, porém pode ser modificada em vários aspectos. Por exemplo, é possível selecionar o número de reatores de leito fluidifiçados de acordo com os requisitos. Também, o gás de redução pode ser produzido de acordo com vários processos conhecidos.
Claims (10)
1. Processo para redução de gás de minérios contendo óxido em partículas, especificamente material contendo óxido de ferro, pelo processo de leito fluidizado a uma pressão de < 500 KPa, os minérios sendo aquecidos, e, opcionalmente, também sendo pré-reduzidos em um reator de leito fluidizado (1, 30) projetado como um estágio de pré- aquecimento (5) com o auxílio de um gás de redução produzido a partir de carvão, subseqüentemente reduzido a ferro esponjoso, em pelo menos um reator de leito fluidizado (2, 3, 30) projetado como um estágio de redução (7, 8) e o gás de redução sendo conduzido a partir do estágio de redução (7, 8) até o estágio de pré-aquecimento (5) através de um duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13) em uma direção oposta àquela do material a ser reduzido que é conduzido estágio a estágio, e drenado como um gás de exportação após purificação, e calor sendo fornecido ao gás de redução, o qual é alimentado no estágio de redução (7, 8) e/ou estágio de pré-aquecimento (5) , caracterizado pelo fato de que o calor é fornecido através da queima de parte do gás de exportação a partir do estágio de pré-aquecimento (5) em um queimador (25) fornecido no duto de alimentação do gás de redução (12) ou no duto do gás de redução (13) , ou por queimar parte do gás de exportação a partir do estágio de pré-aquecimento (5) em uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação do gás de redução (12) ou do duto de gás de redução (13) com a subsequente introdução dos gases de combustão e materiais sólidos não-queimados no duto de alimentação de gás de redução (12) ou no duto de gás de redução (13), ou por queimar parte do gás de exportação a partir do estágio de pré-aquecimento (5) por meio de pelo menos um queimador (38) designado ao reator de leito fluidizado (30), os gases de combustão sendo introduzidos diretamente no reator de leito fluidizado (30), juntamente com oxigênio e/ou ar.
2. Processo para redução de gás de minérios contendo óxido em partículas, especificamente material contendo oxido de ferro, pelo processo de leito fluidizado a uma pressão de < 500 KPa, os minérios sendo aquecidos, e, opcionalmente, também sendo pré-reduzidos em um reator de leito fluidizado (1, 30) projetado como um estágio de pré- aquecimento (5) com o auxílio de um gás de redução produzido a partir de carvão, subseqüentemente reduzido a ferro esponjoso em pelo menos um reator de leito fluidizado (2, 3, 30) projetado como um estágio de redução (7, 8) e o gás de redução sendo conduzido a partir do estágio de redução (7, 8) até o estágio de pré-aquecimento (5) através de um duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13) em uma direção oposta àquela do material a ser reduzido que é conduzido estágio a estágio, e drenado como um gás de exportação após purificação, e calor sendo fornecido ao gás de redução, o qual é alimentado no estágio de redução (7, 8) e/ou estágio de pré-aquecimento (5), caracterizado pelo fato de que o calor é fornecido por queimar parte do gás de resfriamento ramificando se do duto de retorno de gás (22) por meio do duto de gás de resfriamento (28) e transportado por meio dos compressores (29) em paralelo aos queimadores (25, 25', 25''), em um queimador (25) fornecido no duto de alimentação do gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou por queimar parte do gás de resfriamento em uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação de gás de redução (12) ou do duto de gás de redução (13), com a subsequente introdução dos gases de combustão e materiais sólidos não-queimados no duto de alimentação do gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou por queimar parte do gás de resfriamento através de pelo menos um queimador (38) designado ao reator de leito fluidizado (30), os gases de combustão sendo introduzidos diretamente no reator de leito fluidizado (30), juntamente com oxigênio e/ou ar.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a parte do gás de exportação ou do gás de resfriamento que é destinada à queima é submetida a uma operação de purificação antes da combustão.
4. Processo para redução de gás de minérios contendo óxido em partículas, especificamente material contendo óxido de ferro, pelo processo de leito fluidizado a uma pressão de ≤ 500 KPa, os minérios sendo aquecidos, e, opcionalmente, também sendo pré-reduzidos em um reator de leito fluidizado (1, 30) projetado como um estágio de pré- aquecimento (5) com o auxílio de um gás de redução produzido a partir de carvão, subseqüentemente reduzido a ferro esponjoso em pelo menos um reator de leito fluidizado (2, 3, 30) projetado como um estágio de redução (7, 8) e o gás de redução sendo conduzido a partir do estágio de redução (7, 8) até o estágio de pré-aquecimento (5) através de um duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13) em uma direção oposta àquela do material a ser reduzido que é conduzido estágio a estágio, e drenado como um gás de exportação após purificação, parte do gás de redução sendo ramificada e usada depois da operação de purificação como gás de resfriamento para esfriar o gás de redução, e o calor sendo fornecido para o gás de redução, o qual é alimentado no estágio de redução (7, 8) e/ou estágio de pré-aquecimento (5), caracterizado pelo fato de que o calor é fornecido através da queima de gás de combustão externa e/ou combustível sólido e/ou líquido em um queimador (25) fornecido no duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou através da queima de gás combustível externo e/ou combustível sólido e/ou líquido em uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação de gás de redução (12) ou do duto de gás de redução (13), com a subsequente introdução dos gases de combustão e materiais sólidos não-queimados no duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou pela queima de gás combustível externo e/ou combustível sólido e/ou líquido através de pelo menos um queimador (38) designado ao reator de leito fluidizado (30), os gases de combustão sendo introduzidos diretamente no reator de leito fluidizado (30) juntamente com oxigênio e/ou ar.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o gás de exportação e/ou o gás de resfriamento e/ou o gás de combustão externa e/ou combustível sólido e/ou líquido e/ou gasoso em uma base de hidrocarboneto é usado para a combustão para completar o gás que é respectivamente usado
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que um material aumentando a proporção dos redutores no gás de redução por reagir, pelo menos parcialmente, com o gás de redução, especificamente gás natural e/ou carvão, é misturado ao gás de redução alimentado ao estágio de redução (7, 8) e/ou estágio de pré-aquecimento (5).
7. Instalação para realização do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 ou 6, compreendendo pelo menos dois reatores de leito fluidizado subseqüentemente conectados em série para redução do gás de minérios contendo óxido em partículas, por meio de um gás de redução contendo CO e H2 produzidos a partir de carvão, compreendendo um duto de alimentação de gás de redução (12) até o último reator de leito fluidizado (3, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de descarga (14) removendo o gás de redução gasto como gás de exportação a partir do primeiro reator de leito fluidizado (1, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de retorno de gás (22) para o gás de resfriamento, ramificando a partir do duto de alimentação do gás de redução (12) e a nova abertura no duto de alimentação do gás de redução (12) através do purificador (23), e compreendendo um duto de gás de redução (13) provido para conduzir o gás de redução a partir do reator de leito fluidizado (3, 30) no reator de leito fluidizado (1, 2, 30) conectado antes dele, caracterizada pelo fato de que a instalação está conectada em termos de condução a pelo menos um queimador (25, 38) com um duto de alimentação (26) para exportar gás e oxigênio e/ou ar para a queima do gás de exportação juntamente com oxigênio e/ou ar, o queimador (25) sendo fornecido com a sua câmara de combustão (25a) diretamente no duto de alimentação de gás de redução (12) ou no duto de gás de redução (13) , ou o queimador (25) com uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação de gás de redução (12) ou do duto de gás de redução (13) e que está conectada em termos de condução ao duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou o queimador (38) designado em um reator de leito fluidizado (3 0) a ser definido ou sob o leito fluidizado (35), ao nível do leito fluidizado (35), ou acima do leito fluidizado (35), o duto de alimentação (26) do queimador (25, 38) para gás de exportação estando conectado ao duto de descarga (14) removendo o gás de exportação.
8. Instalação para realização do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3, 5 ou 6, compreendendo pelo menos dois reatores de leito fluidizado subseqüentemente conectados em série para redução do gás de minérios contendo oxido em partículas, por meio de um gás de redução contendo CO e H2 produzidos a partir de carvão, compreendendo um duto de alimentação de gás de redução (12) até o último reator de leito fluidizado (3, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de descarga (14) removendo o gás de redução gasto como gás de exportação a partir do primeiro reator de leito fluidizado (1, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de retorno de gás (22) para o gás de resfriamento, ramificando a partir do duto de alimentação do gás de redução (12) e a nova abertura no duto de alimentação do gás de redução (12) através do purificador (23) , e compreendendo um duto de gás de redução (13) provido para conduzir o gás de redução a partir do reator de leito fluidizado (3, 30) no reator de leito fluidizado (1, 2, 30) conectado antes dele, caracterizada pelo fato de que a instalação está conectada em termos de condução a pelo menos um queimador (25, 38) com um duto de alimentação (28) para esfriar gás e oxigênio e/ou ar para a queima do gás de resfriamento juntamente com oxigênio e/ou ar, o queimador (25) sendo fornecido com a sua câmara de combustão (25a) diretamente no duto de alimentação de gás de redução (12) ou no duto de gás de redução (13) , ou o queimador (25) com uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação de gás de redução (12) ou do duto de gás de redução (13) e está conectada em termos de condução ao duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13) , ou o queimador (38) designado em um reator de leito fluidizado (30) a ser definido ou sob o leito fluidizado (35) , ao nível do leito fluidizado (35) ou acima do leito fluidizado (35), o duto de alimentação (28) do queimador (25, 38) para gás de resfriamento ramificando se do duto de retorno de gás (22) para o gás de resfriamento.
9. Instalação para realização do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4, 5 ou 6, compreendendo pelo menos dois reatores de leito fluidizado subseqüentemente conectados em série para redução do gás de minérios contendo óxido em partículas, por meio de um gás de redução contendo CO e H2 produzidos a partir de carvão, compreendendo ura duto de alimentação de gás de redução (12) até o último reator de leito fluidizado (3, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de descarga (14) removendo o gás de redução gasto como gás de exportação a partir do primeiro reator de leito fluidizado (1, 30) visto na direção do fluxo do material contendo óxido, um duto de retorno de gás (22) para o gás de resfriamento, ramificando a partir do duto de alimentação do gás de redução (12) e a nova abertura no duto de alimentação do gás de redução (12) através do purificador (23) , e compreendendo um duto de gás de redução (13) provido para conduzir o gás de redução a partir de um reator de leito fluidizado (3, 30) no reator de leito fluidizado (1, 2, 30) conectado antes dele, caracterizada pelo fato de que cada reator de leito fluidizado (1, 2, 3, 30) está conectado a um queimador (25, 38) próprio com um duto de alimentação (39) para o gás combustível externo e/ou combustível sólido e/ou líquido e oxigênio e/ou ar para o queimador de gás combustível externo ou combustível sólido ou líquido juntamente com oxigênio e/ou ar, o queimador (25) sendo fornecido com uma câmara de combustão (25a) diretamente no duto de alimentação de gás de redução (12) ou o duto de gás de redução (13) , ou o queimador (25) com uma câmara de combustão (25a) que é separada do duto de alimentação do gás de redução (12) ou do duto do gás de redução (13) e é conectada em termos de condução ao duto de alimentação de gás de redução (12) ou duto de gás de redução (13), ou o queimador (38) designado em um reator de leito fluidizado (30) a ser disposto ou sob o leito fluidizado (35) , ao nível do leito fluidizado (35) ou acima do leito fluidizado (35).
10. Instalação, de acordo com a reivindicação 7, 8 ou -9, caracterizada pelo fato de que um purificador (15) é fornecido no duto de descarga do gás de exportação (14) e o gás de exportação purificado pode ser alimentado ao queimador (25) através de um duto de gás de exportação (26).
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