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MX2007000981A - Dispositivos para elaborar hierros fundidos al inyectar carbones finos dentro de un horno de fusion-gasificador y metodo que usa el mismo. - Google Patents

Dispositivos para elaborar hierros fundidos al inyectar carbones finos dentro de un horno de fusion-gasificador y metodo que usa el mismo.

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Publication number
MX2007000981A
MX2007000981A MX2007000981A MX2007000981A MX2007000981A MX 2007000981 A MX2007000981 A MX 2007000981A MX 2007000981 A MX2007000981 A MX 2007000981A MX 2007000981 A MX2007000981 A MX 2007000981A MX 2007000981 A MX2007000981 A MX 2007000981A
Authority
MX
Mexico
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carbonaceous materials
fine
materials
fine carbonaceous
cast irons
Prior art date
Application number
MX2007000981A
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English (en)
Inventor
Young-Chul Kwon
Nam-Suk Hur
Young-Do Park
Hak-Dong Kim
Original Assignee
Posco
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Posco filed Critical Posco
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Abstract

La presente invencion se relaciona con un dispositivo para elaborar hierros fundidos al inyectar materiales carbonosos finos dentro del horno de fusion-gasificador y un metodo para elaborar los hierros fundidos utilizando el mismo. El metodo para fabricar hierros fundidos de acuerdo con la presente invencion incluyendo los pasos de reducir las mezclas que contienen los minerales de hierro en un reactor de reduccion y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos, preparar materiales carbonosos en terrones que contienen materia volatil como una fuente termica para fundir los materiales reducidos, cargar los materiales carbonosos en terrones dentro de la porcion superior con forma de domo de un horno de fusion-gasificador y formar un lecho empacado de carbon, preparar los materiales carbonoso finos que contienen materia volatil como una fuente termica para fundir los materiales reducidos, inyectar oxigeno y los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbon a traves de una tobera instalada en el horno de fusion-gasificador, cargar los materiales reducidos dentro del horno de fusion-gasificador conectado al reactor de reduccion y elaborar hierros fundidos, y suministrar el gas reductor de fusion-gasificador hecho con la materia volatil contenida tanto en los materiales carbonosos en terrones como en los materiales carbonosos finos hacia el reactor de reduccion.

Description

DISPOSITIVOS PARA ELABORAR HIERROS FUNDIDOS AL INYECTAR CARBONES FINOS DENTRO DE UN HORNO DE FUSION-GASIFICADOR Y MÉTODO QUE USA EL MISMO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un dispositivo para elaborar hierros fundidos al inyectar materiales carbonosos finos dentro de un horno de fusión-gasificador y un método para elaborar hierros fundidos utilizando el mismo, y más en particular, con un dispositivo para elaborar hierros fundidos al cargar materiales carbonosos y portadores de hierro en un horno de fusión-gasificador e inyectar materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador y un método para elaborar hierros fundidos usando el mismo. Antecedentes de la Invención La industrial del hierro y el acero es una industria central que suministra los materiales básicos necesarios en la construcción y en la elaboración de automóviles, barcos, accesorios del hogar, etc. Además, está es una industria que tiene la historia más larga que ha estado progresando desde los albores de la historia de la humanidad. Las fabricas del hierro, juegan un papel central en la industrial del hierro y el acero, producen acero a partir del hierro fundido, y después lo suministran a los consumidores, después de producir primero el hierro fundido (es decir, lingotes de hierro en un estado REF:179088 fundido) utilizando minerales de hierro y carbones como materias primas . Actualmente, aproximadamente el 60% de la producción del hierro del mundo se produce utilizando un método de alto horno que se ha desarrollado desde el siglo 14. De acuerdo con el método de alto horno, los minerales de hierro, que han pasado a través de un proceso de sinterización, y los coques, que se producen usando carbones bituminosos como materias primas, se cargan dentro del alto horno junto con el oxígeno suministrado al alto horno para reducir los minerales de hierro en hierros, por medio de esto elaborar los hierros fundidos. El método de alto horno, que es el más popular en las plantas de producción de hierros fundidos, requieren que las materias primas tengan resistencia al menos a un nivel predeterminado y tienen tamaños de grano que pueden asegurar permeabilidad en el horno, tomando en cuenta las características reacciones. Por esta razón, los coques que se obtienen al procesar los carbones en bruto específicos son necesarios como fuentes de carbón para que se usen como combustibles y como un agente reductor. También, los minerales de hierro que han ido hasta el proceso de aglomeración sucesivo son necesarios como fuentes de hierro. Por consiguiente, el método moderno de alto horno requiere equipo para el procesamiento preliminar de las materias primas, tal como el equipo de manufactura del coque y el equipo de sinterización. Es decir, es necesario que se equipe con instalaciones auxiliares además del alto horno, y también equipo para prevenir y minimizar la contaminación generada por las instalaciones auxiliares y el equipo origina un incremento en los costos de manufactura. A fin de resolver estos problemas con el método de alto horno, si hizo un esfuerzo significativo en las fabricas de hierro alrededor de todo el mundo para desarrollar un proceso de reducción de fundición que produce hierros fundidos en el horno de fusión-gasificador al usar directamente carbones en general como un combustible y como un agente reductor y al usar minerales de hierro directamente como fuentes de hierro. Ya que un lecho empacado de carbón que consiste de carbones se forma en el horno de fusión-gasificador, los portadores de hierro y los aditivos se funden y se forman escorias en el lecho empacado de carbón, y se descargan como hierros fundidos y escorias. El oxígeno se inyecta dentro del horno de fusión-gasificador a través de una pluralidad de toberas instaladas sobre la pared exterior del horno de fusión-gasificador y quema el lecho empacado de carbón. Por lo tanto, el oxígeno se convierte en un gas reductor caliente y el gas reductor caliente se suministra al reactor de lecho fluidificado. El gas reductor caliente reduce y sinteriza los portadores de hierro y aditivos y se descarga fuera. Los carbones en terrones cargados dentro de la parte superior del horno de fusión-gasificador se diferencian debido al repentino choque térmico mientras caen en una porción del domo del horno de fusión-gasificador que se mantiene a una temperatura caliente de aproximadamente 1000°C. En este caso, se genera una gran cantidad de polvo que contiene una gran cantidad de compuestos de carbono. Por lo tanto, se deteriora la permeabilidad del horno de fusión-gasificador debido a la gran cantidad de polvo. La resolver este problema, se instala un quemador de polvo en la porción superior del horno de fusión-gasificador y quema el polvo mientras se inyecta oxígeno al horno de fusión-gasificador por el quemador de polvo. Al quemar el polvo, puede usarse el calor de combustión de los compuestos de carbono contenidos en el polvo. Mientras tanto, los carbones en terrones se cargan dentro del horno de fusión-gasificador y se calientan rápidamente en la porción del domo de este. La materia volátil contenida en los carbones en terrones primeramente se pirolizan como un gas de pirólisis que tienen una estructura de cadena de CnHm o como una fase de alquitrán que tiene una estructura de anillo. La materia volátil primero se piroliza y después se vuelve a pirolizar en un gas reductor, tal como un gas de CO y un gas de H2. El calor, que es necesario para el proceso de pirólisis, se absorbe durante el proceso, y por esto disminuye la temperatura de la porción del domo. Por lo tanto, se suministra oxígeno extra, además del oxígeno necesario para quemar el polvo, para un quemador de polvo o un quemador de oxígeno a fin de prevenir una disminución de la temperatura. Una porción del gas reductor formado en la porción del domo del horno de fusión-gasificador se quema al suministrar el oxígeno extra, y prevenir así una disminución de la temperatura de este. Sin embargo, a pesar de esta combustión, una porción del gas de pirólisis del carbón o del alquitrán no se piroliza completamente en C02 y H2. Por lo tanto una porción del gas que contiene el hidrocarburo no pirolizado, tal como CH4, está contenido en el gas reductor descargado desde el horno de fusión-gasificador. Como se describe anteriormente, cuando los carbones en terrones se cargan dentro de horno de fusión-gasificador, el calor de combustión del carbono contenido en la materia volátil se usa principalmente en la pirólisis del gas generado por la materia volátil misma e incrementa la temperatura del gas de pirólisis. Los materiales carbonosos se descargan parcialmente fuera del horno de fusión-gasificador sin generar calor de combustión. Por lo tanto, solo la cantidad de materiales carbonosos exceptuando la cantidad del carbono contenido en la materia volátil entre la cantidad total de los materiales carbonosos contenidos en los carbones en terrones se queman en la porción más baja del horno de fusión-gasificador. Por consiguiente, deberían usarse materiales carbonosos en una cantidad mayor de la actualmente necesaria a fin de suministrar una fuente térmica suficiente para elaborar hierros fundidos. No obstante el gas de hidrocarburos no pirolizados, como un CH4, se descarga desde el horno de fusión-gasificador mientras exista separadamente en el gas reductor. Además, el gas reductor que contiene C02 y H20 se descarga divididamente ya que se inyecta oxígeno excesivo a través del quemador de polvo. Por lo tanto, existe un problema en que se deteriora una energía de reducción del gas reductor suministrado al reactor de reducción. Breve Descripción de la Invención La presente invención se ha hecho para resolver los problemas mencionados anteriormente, y consigue minimizar una velocidad de combustible cuando se elaborar hierros fundidos al inyectar materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador y suministrar un gas reductor que tiene energía de reducción mejorada. Además, la presente invención provee un dispositivo para elaborar hierros fundidos que tienen una eficiencia de utilización mejorada del calor de combustión de los carbones al inyectar materiales carbonosos finos. Para resolver los problemas descritos anteriormente, la presente invención provee un método para fabricar hierros fundidos incluyendo los pasos de reducir las mezclas que contienen los minerales de hierro en un reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos, preparar materiales carbonosos en terrones que contienen materias volátiles como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos, cargar los materiales carbonosos en terrones dentro de la porción superior con forma de domo del horno de fusión-gasificador y formar un lecho empacado de carbón, preparar los materiales carbonosos finos que contienen materias volátiles como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos, inyectar oxígeno y los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón a través de una tobera instalada en el horno de fusión-gasificador, cargar los materiales reducidos dentro del horno de fusión-gasificador conectado al reactor de reducción y elaborar hierros fundidos, y suministrar el gas reductor en el horno de fusión-gasificador hecho con la materia volátil contenida tanto en los materiales carbonosos en terrones como en los materiales carbonosos finos hacia el reactor de reducción. Los materiales carbonosos finos pueden contener materia volátil en el intervalo desde 8.0% en peso a 35.0% en peso y la materia volátil puede contener carbono e hidrógeno en el paso de preparar los materiales carbonosos finos que contienen materia volátil como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos. El índice de hinchamiento (FSI, por sus siglas en inglés) de los materiales carbonosos se prefiere no mayor de 6.0. Los materiales carbonosos en terrones pueden contener materia volátil en el intervalo desde 20.0% en peso a 35.0% en peso y la materia volátil puede contener carbono e hidrógeno en el paso de preparar los materiales carbonosos en terrones que contienen materia volátil como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos . Se prefiere que el tamaño del grano de los materiales carbonosos en terrones esté en el intervalo desde 8 mm a 35 mm.
El paso de preparar los materiales carbonosos en terrones incluyen preferentemente los pasos de dividir los carbones en bruto en carbones finos y carbones en terrones, y preparar los materiales carbonosos en terrones en donde los carbones en terrones entran en contacto con el gas caliente y después se secan. El método para elaborar hierros fundidos además incluye un I paso de inyectar los carbones finos divididos como los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón. El método para fabricar hierro fundido además puede incluir un paso de transferir los carbones finos, crue se recolectan cuando los carbones en terrones entran en contacto con el gas caliente e inyectar los carbones finos como los materiales carbonosos finos. Los materiales carbonosos en terrones pueden incluir briquetas y el paso de preparar los materiales carbonosos en terrones puede incluir los pasos de dividir los carbones en bruto en carbones finos y carbones en terrones y moldear los carbones en bruto y después elaborar briquetas . El paso de elaborar la briquetas puede incluir los pasos de secar los carbones finos, adicionando un aglutinante a los carbones finos y mezclarlos juntos, y moldear los carbones finos en donde el aglutinante se adiciona y mezcla junto, y elaborar las briquetas. El paso de manufactura de las briquetas descrito antes además puede incluir un paso de transferir los carbones finos recolectados en el paso de secado de los carbones finos e inyectar los carbones finos como los materiales carbonosos finos . Se prefiere que los materiales carbonosos finos se hagan al triturar carbón en bruto y que el tamaño del grano de los materiales carbonosos finos triturados no sea mayor de 3 mm en el paso de inyectar los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado. Se prefiere que una relación de oxidación del gas reductor disminuya para estar en el intervalo de arriba de 0% a 11.432% mientras se incrementa la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos en el paso de suministro del gas reductor al reactor de reducción. Se prefiere que una cantidad de gas de CH4 en el horno de fusión-gasificador disminuya mientras se incrementa una cantidad inyectada de los materiales carbonosos finos y ' disminuye la relación de oxidación del gas reductor mientras disminuye la cantidad de gas de CH4. Se prefiere que y = O.OOOlx se satisfaga cuando x denota una cantidad inyectada de materiales carbonosos finos y la y denota una cantidad reducida de gas de CH4 en el horno de fusión-gasificador. En la presente, la unidad de x es kg/t-p, la unidad de y es %, y la unidad de 0.0001 es %/ (kg/t-p) . Se prefiere que -3.4718 = 1.6653x - y = 1.3824 se satisfaga sustancialmente cuando x denota una cantidad de gas de CH4 en el horno de fusión-gasificador y la y denota una relación de oxidación del gas reductor. En la presente, la unidad de x es %vol, la unidad de y es %, y la unidad de 1.3824 es %/%vol. Se prefiere que 1.6653x - y = -1.1472 se satisfaga / sustancialmente cuando x denota una cantidad de gas de CH4 en el horno de fusión-gasificador y la y denota una relación de oxidación del gas reductor. En la presente la unidad de x es %vol, la unidad de y es %, y la unidad de 1.6653 es %/%vol. Se prefiere que y = -2.10x + 103.9 se satisfaga sustancialmente cuando x denota una relación de oxidación del gas reductor y la y denota una relación de reducción de los materiales reducidos. En la presente, la unidad de x es %, y la unidad de 103.9 es %. Se prefiere que la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador disminuya mientras se incrementa la cantidad inyectada de los materiales carbonosos finos en el paso de inyección de los materiales carbonosos finos en el lecho empacado de carbón. Se prefiere que la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador disminuya sustancialmente en 200°C siempre que se incremente la cantidad de materiales carbonosos finos por 50 kg por 1 tonelada de hierro fundido. Las mezclas que contienen minerales de hierro pueden fluidificarse a través de reactores de reducción de etapas múltiples conectados en orden mientras convierten las mezclas que contienen los minerales de hierro en minerales reducidos en el paso de reducción de las mezclas que contienen los minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos.
El paso anterior de convertir en materiales reducidos además puede incluir un paso de compactar los materiales reducidos antes que se carguen los materiales reducidos dentro del horno de fusión-gasificador. El reactor de reducción puede ser un reactor de lecho fluidificado en el paso de reducción de las mezclas que contienen minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos . El reactor de reducción puede ser un reactor de lecho empacado en el paso de reducción de las mezclas que contienen minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos . Se prefiere que la longitud de un canal formado arriba de la tobera está en el intervalo desde 0.7 m a 1.0 m en el paso de inyección de oxígeno y los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón a través de una tobera instalada en el horno de fusión-gasificador. Un dispositivo para elaborar hierro fundido de acuerdo con la presente invención incluye un reactor de reducción para reducir las mezclas que contienen minerales de hierro y convertir las mezclas que contienen minerales de hierro en materiales reducidos, un dispositivo para el suministro de carbón para suministrar materiales carbonosos en terrones que contienen materia volátil como una fuente de calentamiento para fundir los materiales reducidos, un horno de fusión-gasificador que tiene una porción superior con forma de domo dentro de la cual los materiales reducidos se cargan y se conecta al reactor de reducción, el horno de fusión-gasificador dentro del cual los materiales carbonosos en terrones se cargan y se conectan con el dispositivo para el suministro de carbón, el horno de fusión-gasificador dentro del cual se inyecta el oxígeno y los materiales carbonosos finos que contiene materia volátil por medio de las toberas instaladas en un lado del horno de fusión-gasificador, un dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos para el suministro de los materiales carbonosos finos, y una línea para el suministro de gas reductor para el suministro de gas reductor dentro del horno de fusión-gasificador hecho de materia volátil contenido tanto por materiales carbonosos en terrones y los materiales carbonosos finos con el reactor de reducción. Se prefiere que los materiales carbonosos finos contienen materia volátil en el intervalo desde 0.8 % en peso a 35.0 % en peso y la materia volátil contiene carbono e hidrógeno. Es preferible que un índice de hinchamiento de los materiales carbonosos finos no sea mayor de 6.0. Los materiales carbonosos en terrones puede contener materia volátil en el intervalo desde 20.0% en peso a 35.0% en peso y la materia volátil puede contener carbono e hidrógeno. Se prefiere que un tamaño de grano de los materiales carbonosos en terrones esté en el intervalo desde 8 mm a 35 mm.
El dispositivo que suministra los materiales carbonosos finos puede incluir un acumulador de almacenamiento de carbones en bruto para almacenar los carbones en bruto, un molino para triturar los carbones en bruto y elaborar los materiales carbonosos finos y que está conectado con la tolva de almacenamiento de carbones en bruto, un acumulador de almacenamiento de materiales carbonosos finos para guardar los materiales carbonosos finos triturados y elaborados y que está conectado con un molino, un dispositivo para el suministro que compensa la presión para suministrar una cantidad adecuada de materiales carbonosos finos desde la tolva de almacenamiento de materiales carbonosos finos al horno de fusión-gasificador, un separador instalado por arriba del horno de fusión-gasificador para controlar la cantidad de suministro de los materiales carbonosos finos, y una línea de suministro de los materiales carbonosos finos para proveer los materiales carbonosos finos dentro de las toberas y que está conectado con el dispositivo de suministro que compensa la presión. Una pluralidad de separadores pueden conectarse a las toberas, respectivamente, y los materiales carbonosos finos se suministra de igual forma a cada separador y después se suministra respectivamente a las toberas . El dispositivo para elaborar los hierros fundidos además / puede incluir una cámara de mezclado instalada cerca de las toberas, una línea de suministro del gas de adición para proporcionar un gas de adición a la cámara de mezclado y que esté conectada con la cámara de mezclado, y una línea de inyección de los materiales carbonosos finos para inyectar los materiales carbonosos finos y que está conectada entre la cámara de mezclado y las toberas . La cámara de mezclado puede estar conectada con el dispositivo para el suministro de los materiales carbonosos finos, y los materiales carbonosos finos surtidos desde el dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador a través de la línea de inyección de materiales carbonosos finos al usar el gas de adición. Los materiales carbonosos finos pueden suministrarse a la cámara de mezclado con un gas de transferencia. Se prefiere que se controle la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos descargados desde la línea de inyección de los materiales carbonosos finos en el intervalo desde 40 m/s al controlar la cantidad de gas de adición suministrado desde la línea que suministra el gas de adición. El gas de combustible puede usarse como el gas de adición. Se prefiere que la línea de suministro de gas de adición haga un ángulo en el intervalo desde 30 grados a 90 grados con la línea de inyección de materiales carbonosos finos. El dispositivo que suministra carbón puede incluir un dispositivo para elaborar briquetas para elaborar y suministra las briquetas al moldear los carbones finos. El dispositivo para elaborar las briquetas puede incluir un secador para secar los carbones finos, un separador de polvo para recolectar el polco generado en el secador, un mezclador conectado al secador y adicionar un aglutinante a los carbones finos secos y mezclarlos juntos, y un par de rodillos conectados al mezclador y elaborar las briquetas al moldear los carbones finos a los cuales se adiciona el aglutinante y se mezclan juntos. El separador de polvo puede suministrar el polvo como materiales carbonosos finos al dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos. El dispositivo de suministro de los materiales carbonosos finos puede conectarse al dispositivo para elaborar briquetas y los materiales carbonosos finos se suministran desde el dispositivo que suministra los materiales carbonosos finos. Los reactores de reducción pueden ser reactores de lecho fluidificado de etapas múltiples conectados en serie. El dispositivo para elaborar los hierros fundidos además incluye un dispositivo para elaborar hierros compactados para compactar los materiales reducidos que está conectado con el reactor de reducción y en donde se suministran al horno de fusión-gasificador los hierros compactados elaborados en el dispositivo para elaborar hierros compactados. El reactor de reducción puede ser un reactor de lecho empacado. Se prefiere que la longitud de un canal formado por arriba de la tobera esté en el intervalo desde 0.7 m a 1.0 m. Breve Descripción de las Figuras Las anteriores y otras características y ventajas de la presente invención se volverán más aparentes al describir en detalle modalidades de ejemplificación de estas con referencia con los dibujos anexos. La Fig. 1 es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención. La Fig. 3 es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención. La Fig. 4 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo para elaborar hierros compactados de acuerdo con una cuarta modalidad de la presente invención. La Fig. 5 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo para elaborar hierros compactados de acuerdo con una quinta modalidad de la presente invención. La Fig. 6 es una vista conceptual de inyección de materiales carbonosos finos en un dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con la primera a la quinta modalidades. La Fig. 7 es una gráfica que muestra la relación entre una cantidad de inyección de materiales carbonosos finos y una cantidad reducida de gas de CH4 de acuerdo con el primer Ejemplo de la presente invención. La Fig. 8 es una gráfica que muestra la relación entre una cantidad de gas de CH y la relación de oxidación de un gas reductor de acuerdo con el segundo Ejemplo de la presente invención. La Fig. 9 es una gráfica que muestra la relación entre una relación de oxidación del gas reductor y una relación de reducción de los materiales reducidos de acuerdo con el tercer Ejemplo de la presente invención. La Fig. 10 es una gráfica que muestra un efecto de reducción de los combustibles al inyectar materiales carbonosos finos cuando se elabora hierros fundidos de acuerdo con la presente invención. Descripción Detallada de la Invención Las modalidades de la presente invención se explicarán enseguida con referencia a las Figs. 1 a 6. Las modalidades de la presente invención se simplemente para ilustrar la presente invención y la presente invención no se limita a estos. La Fig. 1 muestra esquemáticamente un proceso de inyección de materiales carbonosos finos dentro de un horno de fusión-gasificador 20. En la presente, los materiales carbonosos significan materiales que contienen carbono. Los materiales carbonosos finos se inyectan con oxígeno dentro del horno de fusión-gasificador 20 a través de toberas 202. La porción superior 206 del horno de fusión-gasificador 20 tiene forma de domo, que es diferente al del alto horno. La porción superior con forma de domo 206 se localiza arriba de un lecho empacado de carbón del horno de fusión-gasificador 20. El volumen V2 del lecho empacado de carbón formado en el horno de fusión-gasificador 20 se formó para que sea menor del volumen Vi de la porción superior con forma de domo 206. Debido a tal estructura, la porción superior con forma de domo 206 disminuye la velocidad de flujo del gas. Por lo tanto, el polvo contenido en los materiales reducidos cargados dentro del horno de fusión-gasificador 20 y el polvo generado debido a un rápido incremento de la temperatura de los carbones en el lecho empacado de carbón se previene la descarga fuera del horno de fusión-gasificador 20. Ya que los carbones se usan directamente en el horno de fusión-gasificador 20, la cantidad de gas generado varía irregularmente. La porción superior con forma de domo 206 absorbe una variación de presión en el horno de fusión-gasificador 20 causada por las anteriores circunstancias. Para esto, la porción superior con forma de domo 206 del horno de fusión-gasificador 20 se presuriza y se mantiene, manteniéndose una temperatura caliente en el intervalo desde 900°C a 1100°C. Ya que la porción superior con forma de domo 206 se mantiene a una temperatura caliente, los compuestos de alquitrán generados durante un proceso de eliminación de materia volátil de los carbones pueden descomponerse completamente. Los hierros reducidos se convierten en hierros fundidos y escorias fundidas mientras caen en el lecho empacado de carbón. Por lo tanto, un lecho de coque inferior que contiene una gran cantidad de coque inferior formado debajo del lecho empacado de carbón. En la presente, el coque inferior significa un material después que se gasifica el carbón. Como se muestra en la Fig. 1, el lecho empacado de carbón se define para contener un lecho de coque inferior por conveniencia. Los coques inferiores se queman con oxígeno inyectado a través de toberas 202 y se destruyen. Por lo tanto, el balance entre el volumen de las mezclas que contienen carbones, hierros reducidos y aditivos y que los coques inferiores que se queman y destruyen en la porción inferior del horno de fusión-gasificador 20 debe establecerse para mantener uniformemente el volumen del lecho empacado de carbón. Para esto se prefiere que la estructura del lecho empacado de carbón tenga una porción superior mayor y una porción inferior pequeña. Esto es, se prefiere que la porción superior del lecho empacado de carbón sea mayor mientras la porción inferior es pequeña. De acuerdo con la presente invención, el horno de fusión-gasificador 20 se presuriza ya que se genera gas reductor extra al inyectar los materiales carbonosos finos . Debido a que el alto horno tiene una estructura que es completamente diferente a la del horno de fusión-gasificador 20, existe una gran diferencia en el mecanismo para elaborar los hierros fundidos. La estructura del alto horno tiene una porción superior más pequeña y una porción inferior grande. Esto es, la porción superior del alto horno es menor mientras que la porción inferior es grande. Por lo tanto, la estructura del alto horno es esencialmente diferente a la del horno de fusión-gasificador 20 para generar una gran cantidad de gas reductor . En el método de alto horno, los hierros fundidos se elaboran al usar minerales sinterizados y coques que tienen resistencia mejorada al eliminar previamente la materia volátil. Por lo tanto, ya que el gas no se genera de la materia volátil, la porción interna del alto horno se mantiene con una presión no mayor a 2 presiones atmosféricas. Debido a que nos e genera gas a partir de la materia volátil, la cantidad de gas reductor no se incrementa y solo se provee calor en lugar de coques aunque se inyecten carbones pulverizados dentro del alto horno. Además, el intercambio térmico que se realiza entre el gas y los sólidos en los coques y los minerales sinterizados empacados por arriba de la porción superior del alto horno es suficiente. Por lo tanto la temperatura del gas descargado desde la porción superior del alto horno se mantiene no mayor de 200°C. De acuerdo con la presente invención, la materia volátil contenida en los materiales carbonosos finos y los materiales carbonosos contenidos en el carbón fijo se queman al inyectar los materiales carbonosos finos. Un calor de combustión, que se genera cuando se queman los materiales carbonosos, se utiliza en la elaboración de los hierros fundidos. Además, se genera una gran cantidad de gases reductores calientes que solo contienen CO e H2 por los materiales carbonosos finos calientes. La gran cantidad de gases reductores pasan a través del lecho empacado de carbón formado en el horno de fusión-gasificador 20 y después se suministra a la porción del domo del horno de fusión-gasificador 20. Por lo tanto, se provee el consumo de energía al pirolizar los materiales carbonosos en terrones que se cargan dentro del horno de fusión-gasificador 20. Además, una cantidad de los materiales carbonosos finos, que se cargan dentro del horno de fusión-gasificador 20, disminuye al inyectar los materiales carbonosos finos. De acuerdo con la presente invención, que es diferente del proceso de inyección de carbón pulverizado, se inyectan los materiales carbonosos finos que contienen una gran cantidad de materia volátil dentro del horno de fusión-gasificador 20 y después incrementa una cantidad de gas reductor. / Mientras se inyectan los materiales carbonosos finos, puede disminuir la cantidad extra de oxígeno suministrada a través de un quemador de polvo o un quemador de oxígeno instalado en la porción del domo del horno de fusión-gasificador 20. Por lo tanto, también disminuye la cantidad quemada de gas reductor y la cantidad de hidrocarburo no pirolizado en la porción del domo. Como se muestra en la Fig. 1, los materiales carbonosos en terrones se cargan dentro de la porción superior del horno de fusión-gasificador 20, y por medio de esto se forma un lecho empacado de carbón en esta. Los materiales carbonosos en terrones también se usan como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos. Los materiales carbonosos en terrones pueden incluir carbones en terrones o briquetas . De acuerdo con la presente invención, se usan los materiales carbonosos en terrones que contienen de 20.0-35.0% en peso de materia volátil. En la presente, la materia volátil incluye carbono e hidrógeno. Si la cantidad de materia volátil contenida en los materiales carbonosos en terrones es menor del 20.0%, existe un problema en que una cantidad reducida de gas reductor generado en el horno de -fusión-gasificador 20 es considerablemente menor que el consumido para la reducción de los materiales reducidos en el reactor de reducción 52. Además, si la cantidad de materia volátil contenida en los materiales carbonosos en terrones es mayor del 35.0% en peso, es difícil utilizarlos para elaborar hierros fundidos. Los carbones generales, tal como los carbones semi-bituminosos, se usan como los materiales carbonosos en terrones . Los materiales carbonosos en terrones pueden obtenerse al dividir los carbones en bruto y preferentemente el tamaño del grano de estos está en el intervalo desde 8 mm a 35 mm. Si el tamaño del grano de los materiales carbonosos en terrones es menor de 8 mm, es imposible asegurar permeabilidad en el horno de fusión-gasificador. Además, si los materiales carbonosos en terrones de los cuales el tamaño de grano es mayor de 35 mm se elaboran, se deteriora la eficiencia de producción. Entretanto, la mezcla que contiene minerales de hierro se reduce en el reactor de reducción 52. Los materiales reducidos se cargan dentro del horno de fusión-gasificador y se elaborar los hierros fundidos . El gas reductor se elabora al usar la materia volátil contenida en los materiales carbonosos finos además de la materia volátil contenida en los materiales carbonosos en terrones. Por lo tanto, un gas reductor que tiene energía de reducción mejorada puede suministrarse al reactor de reducción, y por medio de esto la relación de reducción de los materiales reducidos puede incrementarse considerablemente. Posteriormente, la relación de combustible del horno de fusión-gasificador 20 puede bajar considerablemente. Los materiales carbonosos finos se transfieren al extremo / frontal de la tobera con aire y se inyectan dentro de la tobera. Por lo tanto se controla la cantidad de humedad contenida en los materiales carbonosos finos para que no sea mayor de 2.0% en peso, a fin de que sea adecuado para ser transferido por aire. Se prefiere que los materiales carbonosos finos contengan materia volátil en el intervalo desde 8.0% en peso a 35.0% en peso. En la presente, la materia volátil contiene carbono e hidrógeno. Si la cantidad de materia volátil contenida en los materiales carbonosos finos es menor de 8.0% en peso, la cantidad generadora del gas reductor extra debido a los materiales carbonosos finos no es significante. Además, los materiales carbonosos finos se secan mientras se transfieren por el aire, y es muy difícil para un contenido de materia volátil que sea mayor del 35.0% en peso. Los carbones de semi-antracita o los carbones semi-bituminosos, de los cuales el contenido de materia volátil no es mayor de 35.0%, pueden usarse como los materiales carbonosos finos. Mientras tanto, se limita el tamaño del grano de los materiales carbonosos finos durante la inyección de los materiales carbonosos finos a fin de que no se bloquee la línea que inyecta los materiales carbonosos finos . Los materiales carbonosos finos se trituran para que el tamaño del grano de estos no sea mayor de 3.0 mm. Entonces, pueden usarse los materiales carbonosos. Además, se utilizan los materiales carbonosos finos, con un índice de hinchamiento no es mayor de 6.0, para que la tobera no se bloquee por los materiales carbonosos finos . Ya que al incrementarse el índice de hinchamiento, se incrementa la energía de coquización, y por lo tanto la adhesión de los materiales carbonosos finos es seria. Debido a que los materiales carbonosos con un índice de hinchamiento no menor de 6.0 se pegan uno al otro en un proceso de secado, es difícil triturarlos al tamaño de grano adecuado para que sean transferidos por aire. Además, la línea que suministra los materiales carbonosos finos puede bloquearse por adherencia mientras se transfieren por aire. Se suministra oxígeno al horno de fusión-gasificador 20 a través de las toberas 202 instaladas en la porción inferior de este y el lecho empacado de carbón se calienta a una temperatura caliente al usar el calor de combustión del coque inferior por el oxígeno. Las toberas 202 se conectan a la línea de suministra de los materiales carbonosos finos 113, y se proveen los carbones pulverizados a las toberas 202 desde el dispositivo de suministro de los materiales carbonosos finos 10. Los carbones pulverizados con el oxígeno se inyectan dentro del lecho empacado de carbón a través de las toberas 202. En este caso, la longitud d de un canal 204 arriba de cada tobera 202 está en el intervalo desde 0.7 m a 1.0 m. Si la longitud d del canal 204 es menor de 0.7 m, existe una posibilidad de que la boca de la tobera 202 se dañe ya que la longitud del canal 204 es muy corta. Además, si la longitud d del canal 204 es mayor de 1.0 m, los coques inferiores se rompen debido a un incremento en la velocidad del flujo. Ya que el oxígeno suministrado a través de la tobera 202, la longitud d del canal 204 es relativamente corta. En un método para elaborar hierros fundidos utilizando directamente los materiales reducidos que contienen minerales de hierro y materiales carbonosos, una pluralidad de ventajas pueden obtenerse al inyectar los materiales carbonosos finos con oxígeno dentro del lecho empacado de carbón. Esto es, los materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador 20 a través de la tobera 202, los materiales ' carbonosos finos se queman y la materia volátil contenida en estos también se quema. Por lo tanto, se mejora la eficiencia d utilización del carbón y se incrementa la cantidad de gas reductor, por medio de esto se mejora la relación de reducción de los materiales reducidos que contienen minerales de hierro. Por lo tanto, puede reducirse la relación de combustible. Además, ya que puede prevenirse la generación del gas de CH4 por la combustión completa, puede mejorarse la relación de oxidación aun cuando se disminuya la cantidad de gas de CH . De acuerdo con la presente invención, el gas reductor que tiene una menor relación de oxidación puede suministrarse desde el horno de fusión-gasificador 20 a los reactores de reducción 52 al inyectar los materiales carbonosos finos, por medio de esto mejorar la relación de reducción de los materiales / reducidos. Esto es, cuando los materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador 20 a través de la tobera 202 instalada en este, los materiales carbonosos finos entran directamente en contacto con el canal caliente el horno de fusión-gasificador 20 y se queman. Por lo tanto, la materia volátil que contiene los materiales carbonosos finos está completamente descompuesta en carbón (C) , hidrógeno (H2) y oxígeno (02) , y por medio de esto la cantidad generada de CH4 debido a la combustión incompleta no es grande. Además, una gran cantidad de gas de CO y gas de H2 para la reducción se genera por la reacción tal como en la Fórmula Química 1.
[Fórmula Química 1] C + C02 - 2C0 C + H20 ? H2 + CO Por lo tanto, un gas reductor que tiene una relación de oxidación reducida puede suministrarse desde el horno de fusión-gasificador hacia los reactores de reducción debido a una gran cantidad de gas de CO y gas de H2, por medio de esto se reduce la mezcla que contiene minerales de hierro y después se convierten en materiales reducidos . Ya que la mezcla que contiene minerales de hierro puede incluir aditivos, esto puede ayudar los materiales reducidos para que se sintericen. Entre tanto, cuando los materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador 20, puede disminuir la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador 20 ya que la materia volátil contenida en los materiales carbonosos se piroliza. Al usar este método, existe una ventaja que no solo el calor del horno del horno de fusión-gasificador puede controlarse fácilmente sino también puede reducirse el contenido de Si de los hierros fundidos . En el dispositivo para elaborar los hierros fundidos 100 mostrado en la Fig. 1, los materiales carbonosos finos, que se inyectan con oxígeno, puede elaborarse al ir a través del siguiente proceso. Los materiales carbonosos finos se elaboran por trituración de los carbones en bruto recolectados desde una región de producción y los materiales carbonosos finos se transfieren a la instalación para la inyección de oxígeno. Después, los materiales carbonosos se mezclan con oxígeno y se inyectan dentro del lecho empacado de carbón del horno de fusión-gasificador 20. La inyección de los materiales carbonosos finos se realiza por el dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos 10. La estructura del dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 se muestra en la Fig. 1 es simplemente para ilustrar la presente invención, y la presente invención no se limita a esta. Por lo tanto, los materiales carbonosos pueden suministrarse al horno de fusión-gasificador 20 usando otros dispositivos para el suministro de materiales carbonosos finos que tiene una estructura modificada. La estructura del dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 se explicará con mayor detalle enseguida. El dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 incluye un acumulador de almacenamiento de carbones en bruto 101, un molino 102, un acumulador de almacenamiento de materiales carbonosos finos 104, un dispositivo para el suministro que compensa la presión 110, un separador 108 y una línea que suministra los materiales carbonosos finos 113. Sin embargo, el dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 también puede incluir otros dispositivos, si es necesario. La tolva de almacenamiento de carbones en bruto 101 almacena los carbones en bruto. Puede instalarse una pluralidad de tolvas de almacenamiento de carbones en bruto 101. En este caso, los carbones de diferentes tipos de diferentes zonas de producción son diferentes uno del otro, pueden almacenarse en cada una de las tolvas de almacenamiento de los carbones en bruto 101, respectivamente y pueden usarse. El molino 102 se conecta a la tolva de almacenamiento de carbones en bruto 101 y tritura los carbones en bruto y elabora los materiales carbonosos finos. El tamaño de grano de los materiales carbonosos finos triturados es preferentemente no mayor de 3 mm. Si el tamaño del grano de los materiales carbonosos finos es mayor de 3 mm la tobera 202puede bloquearse peligrosamente durante la inyección de los materiales carbonosos finos . La tolva de almacenamiento de los materiales carbonosos finos 104 está conectada con el molino 102 y almacena los materiales carbonosos finos triturados y elaborados . El dispositivo que proporciona compensación de la presión 110 suministra una cantidad adecuada de materiales carbonosos finos desde la tolva de almacenamiento de materiales carbonosos finos 104 hacia el horno de fusión-gasificador 20. Por esto, el dispositivo que suministra la compensación de la presión llOincluye un recipiente de presurización uniforme 103, un recipiente de presurización y descarga 105, válvulas de aislamiento 107 y 109, y un dispositivo que suministra la cantidad adecuada. El recipiente de presurización uniforme 103 y el recipiente de presurización y descarga 105 se localizan arriba y abajo y controlan la cantidad de suministro de los materiales carbonosos finos que se trituran y elaboran al usar las válvulas de aislamiento 107 y 109. Considerando que la presión del horno de fusión-gasificador 20 es alta, el separador 108 se localiza arriba de la porción superior del horno de fusión-gasificador 20. Por lo tanto, es posible asegurar suficientemente la presión en el separador 108 para inyectar los materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador 20 mientras se controla la cantidad suministrada de los materiales carbonosos. La línea de suministro de materiales carbonosos finos 113 se conecta con el dispositivo para el suministro de compensación de la presión 110 a través de un separador 108 y suministra materiales carbonosos finos a las toberas 202. Puede instalarse una pluralidad de toberas 202 y una pluralidad de separadores 108. La pluralidad de separadores 108 se conecta con la pluralidad de toberas 202, respectivamente, y los materiales carbonosos finos se proveen uniformemente a cada separador 108y se provee a las toberas 202, respectivamente. El dispositivo que proporciona compensación de la presión 110 suministra uniformemente los materiales carbonosos finos al separador 108. Ya que la estructura interna detallada de los anteriores dispositivos descritos puede entenderse por personas con experiencia en la técnica en el campo técnico de la presente invención, se omitirá la explicación detallada de esto. Además, de acuerdo con la presente invención, los carbones en bruto se separan y se usan como carbones pulverizados que se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador 20. La segunda modalidad anterior de la presente invención se explicará con mayor detalle con referencia a la Fig. 2. Debido a que la estructura del dispositivo para elaborar hierros fundidos 200 de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invención mostrada en la Fig. 2 es similar al dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención, se refieren los mismos elementos con los mismos números de referencia y se omitirá una explicación detallada de esta. Los carbones en bruto se separan en carbones en terrones y carbones finos por un tamiz 111. Los carbones en bruto que tienen un tamaño de grano menor de 8 mm se dividen en carbones en terrones y los carbones en bruto que tienen un tamaño de grano menor de 8 mm divididos en carbones finos . El tamaño de grano estándar anterior es simplemente para ilustrar la presente invención y la presente invención no se limita a este. Por lo tanto, los carbones en bruto pueden dividirse en otro tamaño de grano estándar. Los carbones en terrones entran en contacto con un gas caliente y se secan en el secador 115. Se cargan los carbones en terrones secos dentro del horno de fusión-gasificador 20. El secador 115 seca los carbones en terrones usando la recuperación de calor que se genera desde el horno de fusión-gasificador 20. Sin embargo, los carbones en terrones pueden estar secos utilizando otros métodos. Los carbones finos se recolectan cuando los carbones en terrones entran en contacto con el gas caliente en el secador 115 y después se transfieren a la tolva de carbones en bruto 101 por medio de la línea de transferencia de carbones en bruto 121. Por lo tanto, los carbones finos recolectados pueden inyectarse en el horno de fusión-gasificador 20 como carbones pulverizados. Los carbones finos divididos de los carbones en bruto pueden usarse como carbones pulverizadores. Por lo tanto, el dispositivo para elaborar hierros fundidos 200 puede usar los carbones finos generados a partir de los carbones en bruto para la inyección de carbón pulverizado (PCI) junto con los carbones en bruto, y por medio de esto existe una ventaja que la eficiencia de utilización de los carbones finos puede maximizarse. El gas reductor generado desde el horno de fusión-gasificador 20 se suministra al reactor de lecho empacado 52 por medio de una línea de suministro del gas reductor 70. Los materiales reducidos en el reactor de lecho empacado 52 se suministran al horno de fusión-gasificador 20 y se funden en este. Un dispositivo para elaborar hierros fundidos 300 de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención mostrada en la Fig. 3 incluye un dispositivo para elaborar briquetas 30. Las briquetas elaboradas en el dispositivo para elaborar briquetas 30 se cargan en el horno de fusión-gasificador 20. Ya que otras partes del dispositivo para elaborar hieros fundidos 300, excepto que el dispositivo para elaborar briquetas 30, son similares a los dispositivos para elaborar hierros fundidos 100 de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención, la explicación detallada de esta se omitirá y los mismos elementos se refieren con los mismos números de referencia. Los dispositivos para elaborar los hierros fundidos 300 suministran los carbones finos al horno de fusión-gasificador 20 usando el dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos mostrado en la Fig. 1. El dispositivo de suministro de los materiales carbonosos finos se omite en la Fig. 3 por conveniencia. El dispositivo para elaborar las briquetas 30 moldea los carbones finos y después elabora briquetas como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos. Los carbones en bruto se dividen por medio de un selector 40, en carbones en terrones que tiene un tamaño de grano grande y los carbones finos que tienen un tamaño de grano pequeño. Los carbones en terrones se cargan directamente dentro del horno de fusión-gasificador 20 después se secan en un secador de carbones en terrones 42. Los carbones finos se procesan en briquetas para asegurarla permeabilidad en el horno de fusión-gasificador 20 y se cargan dentro del horno de fusión-gasificador 20. En la presente, los carbones en bruto se dividen en carbones en terrones que tienen un tamaño de grano mayor de 8 mm y carbones finos que tienen un tamaño de grano mayor de 8 mm en base al tamaño de grano estándar de 8 mm. El tamaño de grano anterior estándar ee simplemente para ilustrar la presente invención y la presente invención no se limita a este. Por lo tanto, es posible para los carbones en terrones y los carbones finos dividirse usando otros tamaños de grano estándares. / Los materiales carbonosos en terrones que incluyen los carbones en terrones y se preparan las briquetas elaboradas al moldear los carbones finos . Los materiales carbonosos en terrones se cargan en el horno de fusión-gasificador 20 y se forma el lecho empacado de carbón. En la presente, un paso de preparar los materiales carbonosos en terrones incluyen un paso de dividir los carbones en bruto en carbones en terrones y los carbones finos y un paso de elaboración de briquetas al moldar los carbones finos. El paso de elaboración de las briquetas incluye un paso de dividir los carbones en bruto en carbones en terrones y carbones finos, un paso de secado de los carbones finos, un paso de adicionar un aglutinante a los carbones finos y mezclarlos juntos, y un paso de moldear los carbones finos en donde se adiciona el aglutinante y mezclarlos y elaborar las briquetas. Para realizar el proceso anterior, el dispositivo para elaborar las briquetas de carbón 30 además puede incluir un secador 33, un mezclador 37, y un par de rodillo 39. Sin embargo, este además puede incluir un acumulador de almacenamiento de carbones finos 31, un acumulador de almacenamiento de aglutinante 35, un acumulador de almacenamiento de briquetas 44, así. El secador 33 seca los carbones finos. El mezclador 37 se conecta al secador 33 y mezcla un aglutinante, el cual se suministra desde la tolva de almacenamiento del aglutinante 35, y los carbones finos secos juntos. La pareja de rodillos 39 se conectan al mezclador 37 y elaboran las briquetas al moldear los carbones finos con el aglutinante mezclándose juntos. La tolva que almacena carbones finos 31 almacena temporalmente los carbones finos la tolva que almacena el aglutinante 35 almacena un aglutinante como melaza. Además, la tolva que almacena briquetas 44 almacena temporalmente las briquetas elaboradas. Sin embargo, otros dispositivos, que son necesarios para la elaboración de las briquetas, tal como un separador de polvo, también pueden incluirse si es necesario. Particularmente, de acuerdo con la presente invención, los hierros fundidos pueden elaborarse directamente utilizando los carbones en bruto finos y los minerales de hierro finos . El método para elaborar los hierros fundidos se explicará en detalle con referencia a la Fig. 4 siguiente. Como se muestra en la Fig. 4, los hierros fundidos pueden elaborarse directamente usando los carbones en bruto finos y los minerales de hierro finos. La Fig. 4 muestra un dispositivo para elaborar hierros fundidos 400 de acuerdo con una cuata modalidad de la presente invención para realizar el proceso descrito anteriormente. La estructura del dispositivo para elaborar los hierros fundidos 400 mostrada en la Fig. 4 es simplemente para ilustrar la presente invención nos e limita a esta. Por lo tanto, puede modificarse en otras estructuras y / pueden incluirse otros dispositivos . Ya que la estructura del dispositivo para elaborar los hierros fundidos 400 es similar a la estructura del dispositivo para elaborar hierros fundidos, mostrada en la Fig. 3, los mismos elementos se refieren con los mismos números de referencia y la explicación detallada de esta se omitirá. El dispositivo para elaborar hierros fundidos 400 principalmente incluye un reactor de lecho fluidificado 50 como un reactor de reducción, un dispositivo para elaborar briquetas 30, un horno de fusión-gasificador 20, un dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 (mostrado en la Fig. 1) y una línea de suministro del gas reductor 70. Además, el dispositivo para elaborar hierros fundidos 400 también puede incluir un dispositivo para elaborar hierros compactados 60 conectado entre el reactor de lecho fluidificado 50 y el horno de fusión-gasificador 20. Además, el dispositivo para elaborar hierros fundidos 400 puede incluir otros dispositivos necesarios para elaborar hierros fundidos . Los reactores de lecho fluidificado de etapas múltiples en donde se forman los lechos fluidificados están conectados secuencialmente uno con el otro a fin de reducir las mezclas que contienen los minerales de hierro y convertirlos en materiales reducidos. El gas reductor, que se descarga desde el lecho empacado de carbón del horno de fusión-gasificador 20, se suministra a cada uno de los reactores de lecho fluidificado por medio de una línea de suministro del gas reductor 70. El gas reductor entra a los reactores de lecho fluidificado y fluye dentro de estos, con esto los minerales de hierro y los aditivos pasan a través de estos y se convierten en materiales reducidos . Los materiales reducidos pueden compactarse por medio del dispositivo para elaborar hierros compactados 60. Estos materiales reducidos elaborados se descargan dentro del horno de fusión-gasificador 20 y se elaboran los hierros fundidos . El dispositivo para elaborar hierros compactados 60 compacta los materiales reducidos y después elabora materiales ' reducidos compactados a fin de asegurar la permeabilidad y prevenirlos de la elutriación. El dispositivo El dispositivo para fabricar los hierros compactados 60 incluye una tolva de carga 62, un par de rodillos 64, un triturador 66, y un acumulador de almacenamiento de materiales reducidos 68. Además, el dispositivo para elaborar hierros compactados 60 puede incluir otros dispositivos si es necesario. La tolva de carga 62 almacena los materiales reducidos que se reducen desde la mezcla que contiene minerales de hierro. El par de rodillos 64 presionan los materiales reducidos y elaboran los materiales reducidos compactados. El triturador 66 tritura los materiales reducidos compactados a un tamaño adecuado. La tolva de almacenamiento de materiales reducidos 68 almacenan temporalmente los materiales reducidos triturados. Un dispositivo de presurización uniforme caliente 46 se ubica entre el dispositivo para elaborar hierros compactados 60 y el horno de fusión-gasificador 20. El dispositivo de presurización uniforme caliente 46 está instalado arriba del horno de fusión-gasificador 20 para controlar la presión. Aunque dentro del horno de fusión-gasificador 20 está a una alta presión, los materiales reducidos triturados pueden cargarse fácilmente dentro del horno de fusión-gasificador 20 ya que el dispositivo de presurización uniforme caliente 46 controla constantemente la presión. En el dispositivo para elaborar los hierros fundidos 500 de acuerdo con una quinta modalidad de la presente invención mostrada en la Fig. 5, los carbones finos generados durante la elaboración de las briquetas pueden inyectarse dentro del horno de fusión-gasificador 20. Ya que la estructura del dispositivo para elaborar los hierros fundidos 500 de acuerdo con una quinta modalidad de la presente invención es similar a la estructura del dispositivo para elaborar hierros fundidos, mostrada en la Fig. 4, los mismos elementos se refieren con los mismos números de referencia y la explicación detallada de esta se omitirá. El dispositivo para elaborar las briquetas 30 puede incluir un separador de polvo 32 que recolecta polvo generado en el secador 33. El separador de polvo 32 está conectado al dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos 10 y suministra los carbones finos a este. Los carbones finos se inyectan con oxígeno dentro del horno de fusión-gasificador 20 como carbones pulverizados. Al usar este método, los carbones pueden reciclarse. Por lo tanto, no solo es una relación minimizada de combustible sino también puede minimizarse la cantidad pérdida de los carbones originada por la elutriación del polvo. Un dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos se instala cerca de cada tobera 202 para inyectar los materiales carbonosos finos en la primera a la quinta modalidad de la presente invención anterior. El dispositivo que suministra los materiales carbonosos finos se explicará con referencia a la Fig. 6 siguiente. Como se muestra en la Fig. 6, una cámara de mezclado 203 se instala arriba de la tobera. Los materiales carbonosos finos y el gas de adición se mezclan en esta y se suministra a la tobera. La línea para el suministro de gas de adición 115 se conecta a la cámara de mezclado 203 y se suministra una cantidad adecuada de un gas de adición. Se suministran materiales carbonosos finos desde el dispositivo para el suministro de los materiales carbonosos finos por medio de la línea de inyección de los materiales carbonosos finos 113. Los materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador utilizando el gas de adición. Cuando los materiales carbonosos finos se suministran a la tobera con el oxígeno a través de la línea de inyección de materiales carbonosos finos 113, los materiales carbonosos finos se queman rápidamente. Por lo tanto, cuando es lenta la velocidad de flujo de descarga de los materiales carbonosos finos desde la línea de inyección de materiales carbonosos 113, el canal para quemar los materiales carbonosos finos se forma cerca de la línea de inyección de materiales carbonosos finos 113. Ya que el calor de radiación se descarga desde el canal, un fenómeno que la línea de inyección de materiales carbonosos finos 113 se funde y bloquea debido a que se presenta el calor por radiación. A fin de prevenir el fenómeno anterior, se suministra un gas de adición por medio de la línea de suministro del gas de adición 115. Al usar este método, se incrementa la velocidad del flujo de descarga de los materiales carbonosos finos desde la línea de inyección de los materiales carbonosos finos 113. Por lo tanto, el canal se forma lejos de la línea de inyección de materiales carbonosos finos 113. En este caso, es preferible que la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos, que se descargan desde la línea de inyección de materiales carbonosos finos 113, se controle en el intervalo desde 40 m/s a 70 m/s. Si la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos es menor de 40 m/s, es difícil inyectar los materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador en donde la presión y el intervalo de variación de la presión son mucho mayores que las del alto horno. Además, si la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos es mayor de 70 m/s, existe un problema en que se deteriora la energía de combustión de los materiales carbonosos finos . Un gas combustible puede usarse como gas de adición. El gas combustible puede incluir hidrocarburo, hidrógeno y monóxido de carbono. Por ejemplo, el gas natural líquido (LGN, por sus siglas en inglés) , gas de horno de coquización (COG, por sus siglas en inglés), etc., puede usarse. Además, puede usarse también el gas de salida descargado desde el dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con la primera a la ' quinta modalidad de la presente invenció, desde la cual se eliminan el C02 y el H20 parcialmente. Cuando se inyecta un gas combustible con oxígeno a través de una tobera, ocurre la reacción de combustión de la siguiente Fórmula Química 2. [Fórmula Química 2] (C, H2) en el gas combustible + 02 — C02 + H20 En la presente, el C02 + H20 se hace reaccionar con los materiales carbonosos y los elementos de carbón en el lecho empacado de carbón formado cerca de la tobera. Por lo tanto, puede utilizarse el gas reductor extra generado en la tobera al suministrar gas combustible. Además, el calor generado por la combustión predominante del gas de reducción acelera el incremento de la temperatura de los materiales carbonosos finos y después i acorta el tiempo para alcanzar la temperatura de combustión de los materiales carbonosos finos. Por lo tanto, es posible promover la combustión de los materiales carbonosos finos. Además, puede incrementarse la temperatura del canal puede disminuir el incremento de la temperatura del gas combustible y debido a un calor para pirolizar el hidrocarburo contenido en este y generar la cantidad de gas caliente. Por lo tanto, es posible controlar de forma uniforme la distribución del calor alrededor de la tobera en un intervalo mucho mayor. El ángulo « formado entre la línea de suministro de gas de adición 115 y la línea de suministro de los materiales carbonosos finos 113 está preferentemente en el intervalo desde 30 grados a 90 grados. Si el ángulo e* es menor de 30 grados, la combustión puede ser difícil que se presente ya que la velocidad del flujo es demasiado alta debido al gas de adición. Al contrario, si el ángulo «* es mayor de 90 grados, existe un problema en que la aceleración de los materiales carbonosos finos no es fácil . La presente invención se explicará con mayor detalle por los siguientes ejemplos experimentales de la presente invención. Los ejemplos experimentales de la presente invención simplemente ilustran la presente invención, y la presente invención no se limita a estos. Ejemplos Experimentales El experimento se realizó utilizando un dispositivo que tiene la misma estructura que el dispositivo para elaborar hierros fundidos de acuerdo con la cuarta modalidad de la presente invención mostrada en la Fig. 4 para observar una variación de una relación de reducción de un gas reductor mientas se inyectan los materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador y una variación de la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador. Se inyectó oxígeno de 25°C y 380 NmV(t-p) (es decir, oxígeno de 380 Nm3 por 1 ton de hierros fundidos) dentro del horno de fusión-gasificador. Se controló la cantidad de los materiales carbonosos finos para que variara en el dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos. Los resultados de un análisis técnico y un análisis de elementos de los materiales carbonosos finos usados en los ejemplos experimentales de la presente invención se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2, respectivamente. Tabla 1 Tabla 2 En el Ejemplo Experimental 1, se midió la cantidad rectora del gas CH4 de acuerdo con la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos al inyectar los materiales carbonosos finos. En el Ejemplo Experimental 2, se midió la relación de oxidación del gas reductor de acuerdo con la cantidad de gas CH en el horno de fusión-gasificador. En el Ejemplo Experimental 3, se midió la relación de reducción de los materiales reducidos, que se reducen al gas de reducción de acuerdo con la variación de la relación de oxidación del gas reductor. Finalmente, en el Ejemplo Experimental 4, se midió la variación de temperatura de combustión en el horno de fusión- gasificador de acuerdo con la variación de la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos. El Ejemplo Experimental 1 al Ejemplo Experimental 4 se explicará en detalle enseguida. Ejemplo Experimental 1 Para observar la cantidad de reducción del gas de CH4 de acuerdo con el incremento de la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos en el horno de fusión-gasificador, la cantidad reductora del gas de CH en el horno de fusión- gasificador se midió en cada tiempo de incremento de la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos en 50 kg/(p-t) . La cantidad de gas CH4, el cual fue de 4.5% vol en el horno de fusión-gasificador antes de inyectar los materiales carbonosos finos, disminuyó gradualmente mientras se incrementó la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos. La cantidad reductora del gas CH4 en el horno de fusión- gasificador de acuerdo con el incremento de la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos se muestra en la Tabla 3. En la presente, la cantidad de reducción del gas CH es el valor cuando la cantidad de gas CH4 al tiempo de la medición se resta de 4.5% vol, el cual es la cantidad original de gas CH4. Tabla 3 Los datos de la Tabla 3 se graficaron en la Fig. 7. En la Fig. 7 la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos sobre el eje de las x y la cantidad reductora de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador se muestra en el eje de las y. Como se muestra en la Fig. 7, existe una relación lineal entre la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos y la cantidad reductora de CH4. Esto es, la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador disminuye regularmente mientras se incrementa la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos. Como se muestra en la Fig. 7, la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos (x) y la cantidad reductora de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador (y) satisface sustancialmente la siguiente fórmula 1. Esto es, cumple con la condición que es el mismo como la siguiente Fórmula 1 o es similar a esta. [Formula 1] y = O.OOOlx En la presente, las unidades de x son kg/t-p, las unidades de y es %, y la unidad de 0.0001 %/kg/t-p. Con referencia al Ejemplo Experimental 1, la cantidad de gas CH en el horno de fusión-gasificador se reconoció que es capaz de disminuir linealmente cuando se inyectan los materiales carbonosos finos dentro del horno de fusión-gasificador.
Ejemplo Experimental 2 En el Ejemplo Experimental 2 de la presente invención, se midió la relación de oxidación del gas reductor de acuerdo con la cantidad de reducción del gas CH4 en el horno de fusión-gasificador. La medición de la relación de oxidación se realizó por medio de un espectroscopio a través del cual pueden observarse espectros lineales. El método para medir una relación de oxidación puede entenderse fácilmente por las personas con experiencia en la técnica en el campo técnico de la presente invención, y por lo tanto se omitirá una explicación detallada de este. La relación de oxidación del gas reductor se midió 67 veces de acuerdo con la variación de la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador, y los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4 (Continuación Tabla 4) Como se muestra en la Tabla 4, la relación de oxidación del gas reductor se reconoció <jue disminuía para no ser mayor del 11.432%. Esto es, el gas reductor con el cual la relación de oxidación se transforma en el intervalo mayor del 0% y no mayor de 11.432% se suministra a los reactores de reducción. Por lo tanto, disminuyó la cantidad de gas CH4 mientras se inyectaron los materiales carbonosos finos, y por medio de esto la relación de oxidación del gas reductor se reconoció que se redujo para ser no mayor de 11.432%. Los datos de la Tabla 4 se gráfico en la Fig. 8. Como se muestra en la Figura 8, puede observarse que la relación de oxidación del gas reductor se incrementa mientras se incrementa la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador. Esto es, se incrementa la energía de reducción del gas reductor. La función lineal se calculó por el método de mínimos cuadrados para graficar la relación entre la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador y la relación de oxidación del gas reductor. Ya que el método de mínimos cuadrados puede entenderse por personas con experiencia en la técnica en el campo técnico de la presente invención, se omitirá una explicación detallada de este. Si x denota la cantidad del gas CH4 en el horno de fusión-gasificador y la y denota una relación de oxidación del gas reductor en el horno de fusión-gasificador, se reconocerá que la siguiente Fórmula 2 se cumplirá sustancialmente. Esto es, la cantidad de gas CH y la relación de oxidación del gas reductor cumplirán con la condición que es la misma de la Fórmula 2 o es similar a esta. [Fórmula 2] 1.6653X - y = -1.1472 En la presente, las unidades de x es %vol, las unidades de y es %, y las unidades de 1.6653 es %/%vol. Además, los datos que se disponen en las líneas rectas que tienen la misma pendiente que la de la Fórmula 2 y están más alejadas de la línea recta de la Fórmula 2 se buscaron para encontrar las líneas rectas que pasan a través de los datos que corresponden al límite superior y el límite inferior entre los datos de la Tabla 4. Como un resultado, el 2.215 %vol de gas CH4 y 2.307% de la relación de oxidación del gas reductor mostrados en el No. 2 de la Tabla 4 corresponden a un límite inferior, y 4.107 %vol de gas CH4 y 10.311% de la relación de oxidación del gas reductor mostrado en el No. 51 de la Tabla 4 corresponde a un límite superior. Por lo tanto, el intervalo de las líneas rectas, que pasan a través del límite superior y el límite inferior y tienen la misma pendiente que la línea recta de la Fórmula 2, puede mostrarse como la Fórmula 3. Esto es, la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador (x) y la relación de oxidación del gas reductor (y) cumple sustancialmente la siguiente fórmula 3. Esto es, la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador y la relación de oxidación del gas reductor cumplen la condición que es el mismo mientras que la siguiente Fórmula 3 o es similar a esto. [Fórmula 3] -3.4718 < 1.6653x - y < 1.3824 En la presente, las unidades de x es %vol, las unidades de y es %, y las unidades de 1.3824 es %/%vol.
De acuerdo con la Fórmula 3 , la relación de oxidación del gas reductor de acuerdo con la disminución de la cantidad del gas CH se muestra como líneas crecientes desviadas en la Fig.8. Como se describe anteriormente, puede reconocerse que la oxidación del gas reductor disminuye proporcionalmente mientras disminuye la cantidad de CH4 con referencia al Experimento del Ejemplo 2 de la presente invención. Por lo tanto, puede reconocerse que la relación de oxidación del gas reductor puede reducirse al inyectar los materiales carbonosos finos . Ejemplo Experimental 3 En el Ejemplo Experimental 3, la variación de la relación de reducción de los materiales reducidos de acuerdo con la relación de oxidación del gas reductor se gráfica y se observó la tendencia de esta. Esto es, se midieron y se graficaron, la relación de oxidación del gas reductor en el horno de fusión-gasificador y la relación de reducción de los materiales reducidos se redujo en los reactores de reducción a los cuales se suministró el gas reductor. La medición de la relación de oxidación del gas reductor se realizó por el método que es el mismo que en el Ejemplo Experimental 2. Se midió la relación de reducción de los materiales reducidos al comparar la mezcla que contiene los minerales de hierro antes de pasar a través de los reactores de reducción con la mezcla que contiene los minerales de hierro después de pasar a través de los reactores de reducción. Ya que la medición de la relación de oxidación del gas reductor y la relación de reducción de los materiales reducidos puede entenderse fácilmente por las personas con experiencia en la técnica en el campo técnico de la presente invención, la explicación detallada de esto se omitirá. La Fig. 9 muestra una relación de oxidación del gas reductor en el horno de fusión mientas el eje de las x y la relación de reducción de los materiales como el eje de las y. El vínculo entre la relación de oxidación del gas reductor y la relación de reducción de los materiales reducidos se muestra en líneas punteadas en la Fig. 9 es una línea recta utilizando el método de mínimos cuadrados y después se adquiere el resultado de la siguiente Fórmula 4. LA relación de oxidación del gas reductor (x) y la relación de reducción de los materiales reducidos (y) cumplen sustancialmente con la siguiente Fórmula 4. Esto es, la relación de oxidación del gas reductor (x) y la relación de reducción de los materiales reducidos (y) cumple la condición que es la misma que la de la Fórmula 4 o es similar a esta. [Fórmula 4] y = -2.10x + 103.9 En la presente, las unidades de x es %, las unidades de y es %, y las unidades de 103.9 es %. Como puede verse de la Fórmula 4 , la relación de reducción de los materiales reducidos disminuye cuando se incrementa la relación de oxidación del gas reductor. Por lo tanto, se reduce el consumo de tiempo para reducir completamente los materiales reducidos en el horno de fusión-gasificador y por lo tanto se mejora la eficiencia de producción. Esto es, ya que los materiales carbonosos finos se inyectan dentro de la porción central del horno de fusión-gasificador a una temperatura caliente, los materiales carbonosos finos se queman completamente y la materia volátil contenida en estos se convierte en gas CO o gas H2. Por lo tanto, disminuye la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador originado por la combustión incompleta. Además, debido a que disminuye la cantidad de gas CH4 y se incrementa la cantidad de gas CO o gas H2, se incrementa la cantidad de gas reductor generado desde el horno de fusión y proporcionado a los reactores de reducción. Por lo tanto, aumenta la oxidación del gas reductor. El gas reductor que tiene la relación de oxidación mejorada se provee a los reactores de reducción y crece la relación de reducción de los materiales reducidos que pasan a través de los reactores de reducción. Debido a que los materiales reducidos, donde se incrementa la relación de reducción, se suministran al horno de fusión-gasificador, los hierros fundidos reducidos pueden finalmente obtenerse aun cuando una pequeña cantidad de materiales carbonosos en terrones se carguen dentro del horno de fusión-gasificador. Esto es, una cantidad de materiales carbonosos en terrones cargados dentro del horno de fusión-gasificador se reduce considerablemente mientras se inyectan los materiales carbonosos finos, y por medio de esto se reduce significativamente la relación de combustible. Ejemplo Experimental 4 En el ejemplo experimental 4, se midió la variación de temperatura del canal en el horno de fusión-gasificador de acuerdo con la inyección de los materiales carbonosos . Asumiendo que la combustión se realiza en un estado adiabático y no existe pérdida de calor fuera del canal, se midió la temperatura de combustión del canal mientras se incrementa la cantidad de inyección de materiales carbonosos finos en 50 kg por 1 ton de hierros fundidos. Se midió la temperatura del canal al usar un termopar instalado en el horno de fusión- gasificador, y los resultados experimentales se muestran en la Tabla 5. Tabla 5 Como se muestra en la Tabla 5, puede reconocerse que la temperatura de combustión disminuye sustancialmente en 200°C mientras se incrementa la cantidad inyectada de materiales carbonosos finos en 50 kg por 1 ton de hierros fundidos. Es decir, disminuye la temperatura de combustión al menos en 200°C.
Como puede verse del Ejemplo Experimental 4 de la presente invención, se reconoció que la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador puede reducirse significativamente mientras se incrementa la cantidad inyectada de materiales carbonosos finos. Por lo tanto, no solo el calor del horno del horno de fusión-gasificador se controla fácilmente, sino también puede reducirse el contenido de Si en los hierros fundidos, que tiene una mal influencia en los hierros fundidos. Además, el proceso de inyección de materiales carbonosos finos puede reemplazar el proceso de humidificación a través de la tobera para controlar el calor del horno. La Fig. 10 muestra una variación de la relación de combustible y rendimiento de acuerdo con la inyección de materiales carbonosos finos. En la Fig. 10, la variación de la relación de combustible y rendimiento se muestra en un estado anterior a la inyección de carbón pulverizado (PCI, por sus siglas en inglés), en un estado de inyección de 50-80 kg/(p-t) de los materiales carbonosos finos, y en el estado de inyección de 80-120 kg/(p-t) de los materiales carbonosos finos. Asumiendo que se produce la misma cantidad de hierros fundidos, puede reconocerse que se reduce significativamente la relación de combustible al inyectar los materiales carbonosos finos. Esto es, puede reconocerse que la relación de combustible se reduce en 30 kg por 1 ton de hierros fundidos mientras se inyecta los materiales carbonosos finos en 100 kg por 1 ton de hierros fundidos . Si se inyectan los materiales carbonosos finos como anteriormente, se incrementa la cantidad de gas reductor en el horno de fusión-gasificador ya que la materia volátil contenida en los materiales carbonosos finos se quema completamente. Ya que el gas reductor se incrementa y se suministra a los reactores de reducción, puede incrementarse la relación de reducción de los materiales reducidos que pasan a través de los reactores de reducción. Por lo tanto, puede disminuirse la cantidad de materiales carbonosos en terrones cargados en el horno de fusión-gasificador. Es decir, existe un efecto que puede reducirse la relación de combustible. Además, ya que los materiales carbonosos finos se inyectan con oxígeno a través de la tobera el horno de fusión-gasificador, existe la ventaja que puede controlarse la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador, el calor del horno puede controlarse delicadamente y el lecho empacado de carbón puede estabilizare. Además, se incrementa el tiempo de estancamiento de los materiales cargados en el horno de fusión-gasificador cuando se inyectan los materiales carbonosos finos, y por medio de esto se incrementa naturalmente la temperatura de la porción del domo. Por consiguiente, la cantidad de flujo de oxígeno del quemador de polvo instalado en el horno de fusión-gasificador puede reducirse. Por lo tanto, el gas reductor que tiene una ventaja en la reducción puede obtenerse al reducir la nueva oxidación del gas reductor . Puesto que la presente invención ha sido mostrada particularmente y descrita con referencia a las modalidades de ejemplificación de estas, se entenderá por las personas con experiencia en la técnica que pueden realizarse cambios en la forma y detalles en estas sin alejarse de la perspectiva y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (46)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones. 1. Método para elaborar hierros fundidos, caracterizado porque comprende los pasos de: reducir las mezclas que contienen minerales de hierro en un reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen minerales de hierro en materiales reducidos; preparar materiales carbonosos en terrones que contienen materia volátil como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos; ! cargar los materiales carbonosos en terrones dentro de la porción superior con forma de domo del horno de fusión-gasificador y formar un lecho empacado de carbón; preparar los materiales carbonosos finos que contienen materia volátil como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos; inyectar oxígeno y los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón a través de una tobera instalada en el horno de fusión-gasificador; cargar los materiales reducidos dentro del horno de fusión-gasificador conectado al reactor de reducción y elaborar hierros fundidos; y suministrar el gas reductor en el horno de fusión-gasificador hecho con la materia volátil contenida tanto en los materiales carbonosos en terrones como en los materiales carbonosos finos hacia el reactor de reducción. 2. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales carbonosos finos contienen materia volátil del intervalo desde 8.0% en peso a 35.0% en peso, y la materia volátil contiene carbono e hidrógeno en el paso de preparar materiales carbonosos finos que contiene materia volátil como una fuente de calentamiento para fundir los materiales reducidos.
  3. 3. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el índice de hinchamiento (FSI) de los materiales carbonosos finos no es mayor de 6.0.
  4. 4. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales carbonosos en terrones contienen materia volátil en el intervalo de 20.0% en peso a 35.0% en peso, y la materia volátil contiene carbono e hidrógeno en el paso de preparar los materiales carbonosos en terrones que contienen materia volátil como una fuente de calentamiento para fundir los materiales reducidos .
  5. 5. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el tamaño de grano de los materiales carbonosos en terrones está en el intervalo desde 8 mm a 35 mm.
  6. 6. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de preparar los materiales carbonosos en terrones comprende los pasos de: dividir los carbones en bruto en carbones finos y carbones en terrones; y preparar los materiales carbonosos en terrones en donde los carbones en terrones entran en contacto con el gas caliente y después se seca.
  7. 7. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el método para elaborar hierros fundidos además comprende un paso de inyectar los carbones finos divididos como materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón.
  8. 8. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el método para elaborar hierros fundidos además comprende un paso de transferir los carbones finos que se recolectaron cuando los carbones en terrones entran en contacto con el gas caliente, e inyectar los carbones finos mientras los materiales carbonosos finos .
  9. 9. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde los materiales carbonosos en terrones comprenden briquetas de carbón, y caracterizado porque el paso de preparar materiales carbonosos en terrones comprende los pasos de: dividir los carbones en bruto en carbones finos y carbones en terrones; y moldear los carbones finos y después elaborar briquetas de carbón.
  10. 10. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el paso de elaborar las briquetas de carbón comprende los pasos de: secar los carbones finos; adicionar un aglutinante a los carbones finos y mezclarlos juntos; y moldear los carbones finos a los cuales se adiciona el aglutinante y se mezclan juntos y elaborar briquetas de carbón.
  11. 11. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el método para elaborar hierros fundidos además comprende los pasos de transferir los carbones finos recolectados en el paso de secado de los carbones finos e inyectar los carbones finos como los materiales carbonosos finos .
  12. 12. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales carbonosos finos se hacen al triturar los carbones en bruto y el tamaño de grano de los materiales carbonosos finos triturados no es mayor de 3 mm en el paso de inyectar los materiales carbonosos dentro del lecho empacado de carbón.
  13. 13. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos que se inyectan dentro del lecho empacado de carbón se controla en el intervalo desde 40 m/s a 70 m/s en el paso de inyección de los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón.
  14. 14. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de oxidación del gas reductor disminuye para estar en el intervalo por arriba de 0% a 11.432% mientras se incrementa la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos en el paso de / suministrar gas reductor al reactor de reducción.
  15. 15. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la cantidad de gas CH4 en el horno de fusión-gasificador disminuye mientras se incrementa la cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos y disminuye la relación de oxidación del gas reductor mientras aumenta la cantidad de gas CH4.
  16. 16. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque y = O.OOOlx se cumple sustancialmente cuando x denota una cantidad de inyección de los materiales carbonosos finos y la y denota una cantidad reducida del gas CH4 en el horno de fusión-gasificador, donde las unidades de x son kg/t-p, las unidades de y es %, y la unidad de 0.0001 %/kg/t-p.
  17. 17. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque -3.4718 = 1.6653x - y = 1.3824 se satisface sustancialmente cuando x denota una cantidad de gas de CH en el horno de fusión-gasificador y la y denota una relación de oxidación del gas reductor, donde las unidades de x es %vol, las unidades de y es %, y las unidades de 1.3824 es %/%vol.
  18. 18. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque 1.6653x - y = -1.1472 se satisface sustancialmente cuando x denota una cantidad de gas de CH4 en el horno de fusión-gasificador y la y denota una relación de oxidación del gas reductor, donde las unidades de x es %vol, las unidades de y es %, y las unidades de 1.6653 es %/%vol.
  19. 19. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque y = -2.10x + 103.9 se satisface sustancialmente cuando x denota una relación de oxidación del gas reductor y la y denota una relación de reducción de los materiales reducidos, donde las unidades de x es %, la unida de y es % y las unidades de 103.9 es %.
  20. 20. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador disminuye mientras se incrementa la cantidad inyectada de los materiales carbonosos finos en el paso de inyección de los materiales carbonosos finos en el lecho empacado de carbón.
  21. 21. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la temperatura de combustión en el horno de fusión-gasificador disminuye sustancialmente en 200°C siempre que se incremente la cantidad de materiales carbonosos finos en 50 kg por 1 tonelada de hierro fundido.
  22. 22. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las mezclas que contienen minerales de hierro pueden fluidificarse a través de reactores de reducción de etapas múltiples conectados mientras convierten las mezclas que contienen los minerales de hierro en minerales reducidos en el paso de reducción de las mezclas que contienen los minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos .
  23. 23. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el método de elaborar hierros fundidos además comprende un paso de compactar los materiales reducidos antes que se carguen los materiales reducidos dentro del horno de fusión-gasificador.
  24. 24. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor de reducción es un reactor de lecho fluidificado en el paso de reducción de las mezclas que contienen minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen los minerales de hierro en materiales reducidos .
  25. 25. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor de reducción es un reactor de lecho empacado en el paso de reducción de las mezclas que contienen minerales de hierro en el reactor de reducción y convertir las mezclas que contienen minerales de hierro en materiales reducidos.
  26. 26. Método para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud de un canal formado arriba de la tobera está en el intervalo desde 0.7 m a 1.0 m en el paso de inyección de oxígeno y los materiales carbonosos finos dentro del lecho empacado de carbón a través de una tobera instalada en el horno de fusión- gasificador.
  27. 27. Dispositivo para elaborar hierros fundidos, caracterizado porque comprende: un reactor de reducción para reducir las mezclas que contienen minerales de hierro y convertir las mezclas que ' contienen minerales de hierro en materiales reducidos; un dispositivo para el suministro de carbón para suministrar materiales carbonosos en terrones que contienen materia volátil como una fuente térmica para fundir los materiales reducidos; un horno de fusión-gasificador que tiene una porción superior con forma de domo dentro de la cual los materiales reducidos se cargan y se conecta al reactor de reducción, el horno de fusión-gasificador dentro del cual los materiales carbonosos en terrones se cargan y se conecta con el dispositivo para el suministro de carbón, el horno de fusión-gasificador dentro del cual se inyecta el oxígeno y los materiales carbonosos finos que contiene materia volátil por medio de la tobera instalada en un lado del horno de fusión-gasificador, un dispositivo para el suministro de materiales carbonosos finos para el suministro de los materiales carbonosos finos; y una línea para el suministro de gas reductor para el suministro de gas reductor dentro del horno de fusión-gasificador hecho de materia volátil contenida tanto por los materiales carbonosos en terrones y los materiales carbonosos finos al reactor de reducción.
  28. 28. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los materiales carbonosos finos contienen materia volátil en el intervalo desde 0.8 % en peso a 35.0 % en peso y la materia volátil contiene carbono e hidrógeno.
  29. 29. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque el índice de hinchamiento de los materiales carbonosos finos no es mayor de 6.0.
  30. 30. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los materiales carbonosos en terrones pueden contener materia volátil en el intervalo desde 20.0% en peso a 35.0% en peso y la materia volátil puede contener carbono e hidrógeno.
  31. 31. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el tamaño de grano de los materiales carbonosos en terrones está en el intervalo desde 8 mm a 35 mm.
  32. 32. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo que suministra los materiales carbonosos finos comprende : un acumulador de almacenamiento de carbones en bruto para almacenar los carbones en bruto, un molino para triturar los carbones en bruto y elaborar los materiales carbonosos finos y que está conectado con la tolva de almacenamiento de carbones en bruto; un acumulador de almacenamiento de materiales carbonosos finos para guardar los materiales carbonosos finos triturados y elaborados y que está conectada con el molino; un dispositivo para proporcionar compensación de la presión para suministrar una cantidad adecuada de materiales carbonosos finos desde la tolva de almacenamiento de materiales carbonosos finos al horno de fusión-gasificador; un separador instalado por arriba del horno de fusión-gasificador para controlar la cantidad de suministro de los materiales carbonosos finos; y una línea de suministro de los materiales carbonosos finos para proveer los materiales carbonosos finos dentro de la tobera y que está conectada con el dispositivo que proporciona compensación de la presión.
  33. 33. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque una pluralidad de separadores pueden conectarse a las toberas, respectivamente, y los materiales carbonosos finos se suministra de igual forma a cada separador y después se suministra respectivamente a las toberas.
  34. 34. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo para elaborar hierros fundidos además comprende: una cámara de mezclado instalada cerca de la tobera; una línea de suministro del gas de adición para proporcionar un gas de adición a la cámara de mezclado y que está conectada con la cámara de mezclado; y una línea de inyección de los materiales carbonosos finos para inyectar los materiales carbonosos finos y que está conectada entre la cámara de mezclado y las toberas; en donde la cámara de mezclado está conectada con el dispositivo para el suministro de los materiales carbonosos finos, y los materiales carbonosos finos surtidos desde el dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos se inyectan dentro del horno de fusión-gasificador a través de la línea de inyección de materiales carbonosos finos al usar el gas de adición.
  35. 35. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque los materiales carbonosos finos se suministran a la cámara de mezclado con un gas de transferencia.
  36. 36. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque se controla la velocidad de flujo de los materiales carbonosos finos descargados desde la línea de inyección de los materiales carbonosos finos en el intervalo desde 40 m/s a 70 m/sec. al controlar la cantidad de gas de adición suministrada desde la línea que suministra el gas de adición.
  37. 37. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el gas de combustible se usa como el gas de adición.
  38. 38. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la línea de suministro de gas de adición hace un ángulo en el intervalo desde 30 grados a 90 grados con la línea de inyección de materiales carbonosos finos .
  39. 39. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo que suministra carbón comprende un dispositivo para elaborar briquetas de carbón para elaborar y suministra las briquetas de carbón al moldear los carbones finos .
  40. 40. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el dispositivo para elaborar las briquetas de carbón comprende: un secador para secar los carbones finos; un separador de polvo para recolectar el polvo generado en el secador; y un mezclador conectado al secador y adicionar un aglutinante a los carbones finos secos y mezclarlos juntos; y un par de rodillos conectados al mezclador y elaborar las briquetas de carbón al moldear los carbones finos a los cuales se adiciona el aglutinante y se mezclan juntos.
  41. 41. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el separador de polvo puede suministrar el polvo recolectado como materiales carbonosos finos al dispositivo de suministro de materiales carbonosos finos.
  42. 42. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el dispositivo de suministro de los materiales carbonosos finos está conectado al dispositivo para elaborar briquetas de carbón y los materiales carbonosos finos se suministran desde el dispositivo que suministra los materiales carbonosos finos.
  43. 43. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los reactores de reducción pueden ser reactores de lecho fluidificado de etapas múltiples conectados en serie.
  44. 44. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque el dispositivo para elaborar los hierros fundidos además comprende un dispositivo para elaborar hierros compactados para compactar los materiales reducidos que está conectado al reactor de reducción y en donde se suministran al horno de fusión-gasificador los hierros compactados elaborados en el dispositivo para elaborar hierros compactados.
  45. 45. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el reactor de reducción es un reactor de lecho empacado.
  46. 46. Dispositivo para elaborar hierros fundidos de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la longitud de un canal formado por arriba de la tobera está en el intervalo desde 0.7 m a 1.0 m.
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