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ITUD980212A1 - Procedimento e relativo apparato per la riduzione diretta di ossidi di ferro - Google Patents

Procedimento e relativo apparato per la riduzione diretta di ossidi di ferro Download PDF

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Publication number
ITUD980212A1
ITUD980212A1 IT000212A ITUD980212A ITUD980212A1 IT UD980212 A1 ITUD980212 A1 IT UD980212A1 IT 000212 A IT000212 A IT 000212A IT UD980212 A ITUD980212 A IT UD980212A IT UD980212 A1 ITUD980212 A1 IT UD980212A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
gas
furnace
reduction
temperature
mixture
Prior art date
Application number
IT000212A
Other languages
English (en)
Inventor
Gianpietro Benedetti
Henry Bueno
David Rabascall
Original Assignee
Danieli Off Mecc
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 Danieli Off Mecc filed Critical Danieli Off Mecc
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Priority to BR9916118-4A priority patent/BR9916118A/pt
Priority to AT99956286T priority patent/ATE235564T1/de
Priority to AU12921/00A priority patent/AU1292100A/en
Priority to AU12919/00A priority patent/AU1291900A/en
Priority to BR9916119-2A priority patent/BR9916119A/pt
Priority to DE69906384T priority patent/DE69906384T2/de
Priority to PCT/IB1999/001940 priority patent/WO2000036156A1/en
Priority to PCT/IB1999/001942 priority patent/WO2000036158A1/en
Priority to EP99956286A priority patent/EP1147233B1/en
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Priority to ARP990106284A priority patent/AR021609A1/es
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Priority to US09/457,714 priority patent/US6395055B1/en
Priority to EG157499A priority patent/EG22368A/xx
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Description

CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un processo per la produzione di ferro metallico a partire da minerale di ferro, in cui il ferro è presente in forma di ossidi, ed al relativo apparato che comprende un forno di riduzione avente ingressi multipli del gas riducente ed all'interno del quale viene effettuato il processo di riduzione diretta del ferro (DRI). Il ferro ridotto può uscire dal forno di riduzione sia freddo che caldo ed essere successivamente inviato in un forno fusorio per produrre l'acciaio liquido, oppure convertito in ferro bricchettato a caldo (HBI).
STATO DELLA TECNICA
Sono noti processi di riduzione diretta in cui si utilizza iniezione di idrocarburi nella corrente di gas riducente per consentire la reazione di riformazione o "reforming" del metano nel forno con la H2O e CO2 presente nel gas; sono anche noti processi di riduzione diretta in cui si utilizza l'iniezione di idrocarburi aventi C>5 direttamente nel forno nella zona compresa tra l'iniezione del gas riducente e l'uscita dall'alto del gas esausto. Dai seguenti documenti brevettuali sono noti altri processi per la riduzione diretta del minerale di ferro:
US-A-2 , 189 , 260 , US-A-3,601,381, US-A-3,748,120, US-A-3 , 749 , 386 , US-A-3,764,123, US-A 3,770,421, US-A-4 , 173 , 465 , US-A-4,188,022, US-A-4,234,169, US-A-4 , 201 , 571 , US-A-4,528,030, US-A-4,556,417, US-A-4 , 720 , 299 , US-A-4,900,356, US-A-5,064,467, US-A-5 , 078 , 788 , US-A-5,387,274 e US-A-5,407,460. Sono altresì noti processi in cui il ferro metallico caldo è prodotto in un forno di riduzione del tipo "shaft", avente un flusso verticale e gravitazionale del materiale, inviato successivamente, con un sistema chiuso di trasporto pneumatico in atmosfera inerte, al forno di fusione.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il procedimento per produrre ferro metallico dalla riduzione diretta di ossidi di ferro ed il relativo apparato, di cui al presente trovato, sono espressi e caratterizzati nelle rivendicazioni principali. Altri aspetti innovativi del presente trovato sono espressi nelle rivendicazioni secondarie.
Il procedimento secondo il presente trovato consiste nel porre a contatto il minerale di ferro di granulometria variabile con un gas di alimentazione in un forno di riduzione di tipo "shaft" in cui l'alimentazione e del materiale e del gas avviene in continuo, affinché si crei un flusso verticale e gravitazionale del materiale ed avvenga la riduzione diretta del minerale. Il materiale può essere scaricato dal reattore freddo o preferibilmente caldo per essere inviato successivamente in un forno fusorio oppure affinché possa essere convertito in ferro bricchettato a caldo (HBI) o raffreddato e convertito in ferro di riduzione diretta (DRI).
Il forno di riduzione è dotato di mezzi di alimentazione del minerale di ferro e di mezzi per l'evacuazione del ferro metallico ridotto ed è dotato di almeno due collettori di ingresso per l'iniezione del gas riducente in corrispondenza di diverse zone di riduzione all'interno del forno stesso per garantire una zona di riduzione più ampia.
II gas di riduzione inviato nel reattore contiene idrocarburi iniettati nella corrente dopo la parziale combustione dell'idrogeno e del monossido di carbonio con l'ossigeno.
In una variante, gli idrocarburi vengono iniettati prima di realizzare la parziale combustione finalizzata ad elevare la temperatura del gas introdotto nel reattore.
In un'ulteriore variante, gli idrocarburi vengono almeno parzialmente iniettati in una zona compresa tra la zona di riduzione e la zona di scarico del materiale ridotto.
In ogni caso gli idrocarburi iniettati cooperano alla riduzione dell'ossido di ferro (FeO) a ferro metallico, generando ulteriore 3⁄4 e CO.
La riduzione diretta degli ossidi di ferro si realizza in due differenti stadi continui all'interno del reattore di riduzione.
In un primo stadio, definito di preriscaldamento e preriduzione, avviene il contatto degli ossidi di ferro freschi, ovvero appena introdotti nel forno, con una miscela di gas di riduzione, costituita da gas parzialmente esausto, proveniente dalla sottostante parte del forno e da gas caldo fresco, cioè immesso dall ' esterno , proveniente da un collettore che porta gas riducente fresco ed eventualmente CH4 o altro gas naturale. Questo primo stadio avviene in una corrispondente prima zona disposta nella parte più alta del forno.
In un secondo stadio, di riduzione vera e propria, avviene la riduzione completa degli ossidi di ferro, per l ' azione su questi ultimi , già parzialmente ridotti nel primo stadio, di una miscela di gas riducente a base di H2 e CO ed almeno un idrocarburo, preferibilmente gas naturale, iniettato nella zona mediana del reattore di riduzione . Questo secondo stadio avviene in una corrispondente seconda zona disposta al disotto della prima zona .
I due ingressi del forno dai quali viene introdotto il gas possono essere indipendentemente regolati sia nel flusso di gas riducente fresco che nell ' aggiunta di gas naturale nella corrente introdotta.
Inoltre , la temperatura di ingresso delle due corrent i di gas riducente può es sere indipendentemente regolata tramite iniezione dì O2 prima dell ' ingresso nel reattore di riduzione .
La reazione di ossidazione necessaria per innalzare la temperatura del gas induce un cambiamento nel grado di ossidazione del gas stesso da valori usuali di 0,04-0,08 a 0,10-0,15.
Per grado di ossidazione del gas riducente si intende il seguente rapporto:
Nella seconda zona di reazione del forno, in cui si completa la riduzione degli ossidi di ferro, si genera un gas con alto contenuto di H2 e di CO e con un grado di ossidazione compreso tra 0,}_5 e 0,25 dovuto alle reazioni di riduzione degli ossidi di ferro con 3⁄4 , CO e CH4.
Questo gas, una volta che abbandona la seconda zona di reazione, entra nella prima zona di reazione, disposta più in alto, e si mescola con il gas caldo iniettato in questa prima zona per realizzare il preriscaldamento e la preriduzione degli ossidi di ferro.
Il gas uscente dal reattore di riduzione viene in parte ricircolato ed in parte utilizzato come combustibile.
Il gas ricircolato ha una composizione in volume compresa nei seguenti campi di composizione:
In accordo con una caratteristica della presente invenzione, il gas di alimentazione al reattore di riduzione è costituito da una miscela di gas naturale, gas di ricircolo dal reattore stesso e gas riformato; il gas ricircolato viene preriscaldato ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C ; il gas uscente dal preriscaldatore viene a sua volta mescolato con gas riformato fresco e successivamente con aria, o aria arricchita con ossigeno, o ossigeno puro, per effettuare una parziale combustione dell'H2 e del CO presenti nel gas riducente allo scopo di innalzare la temperatura a valori compresi tra 950 °C e 1150 °C, preferibilmente tra 1050 °C e 1150 °C ; ed il grado di ossidazione del gas risultante di alimentazione del forno risulta essere compreso tra 0,10 e 0,15.
Allorché nella zona di riduzione avviene il contatto del gas di alimentazione con il materiale caldo parzialmente ridotto, e quindi costituito in parte da Fe metallico ed in parte da ossidi di ferro, si produce una reazione altamente endotermica .
Altresì avviene una reazione endotermica nella zona di preriscaldamento e preriduzione allorché il gas viene in contatto con l'ossido di ferro.
Un vantaggio della presente invenzione consiste nell'allargamento della prima zona di preriscaldo e preriduzione che consente di avviare più rapidamente la trasformazione dell'Ematite (Fe203) in Wustite (FeO).
Tutto il reattore lavora a temperatura mediamente più alta e soprattutto costante lungo entrambe le zone, sia di preriduzione che di riduzione, favorendo una più elevata velocità di reazione, con conseguenti effetti di riduzione dei consumi ed aumento della produttività.
Il primo ingresso di gas riducente è posto ad una determinata distanza (x) rispetto al secondo ingresso, che è posto nella parte mediana del forno, in corrispondenza della seconda zona di riduzione. Tale distanza (x) è opportunamente compresa tra 1 e 6 metri preferibilmente tra 2 e 4 metri per favorire le reazioni nella zona più opportuna tra il gas riducente e gli ossidi di ferro.
Il primo ingresso di gas ha anche la funzione di spingere i gas provenienti dalla seconda zona di riduzione verso il centro del forno così da creare una uniforme distribuzione del gas nella sezione del reattore.
In una variante, gli ingressi del gas riducente nel forno sono multipli, ovvero più di due. La prima corrente di gas riducente viene iniettata nel mezzo del reattore, nella zona di riduzione vera e propria, mentre le altre correnti sono introdotte nella zona compresa tra l'iniezione della prima corrente di gas e l'uscita del gas esausto, nella parte alta del forno. Tale zona intermedia viene denominata zona di preriscaldamento e preriduzione del materiale a base di ossidi di ferro.
Il flusso di gas nel reattore così composto consente di avere tutta la zona di riduzione e preriduzione a temperatura il più costante possibile e di avere all'interno del forno un gas sempre con alto potere riducente, favorendo sia una maggiore produttività sia un minore consumo di gas; ciò consente anche di migliorare la metallizzazione finale del prodotto.
In questo modo, inoltre, gli ossidi di ferro arrivano nella zona di riduzione già parzialmente ridotti, favorendo il completamento della reazione di riduzione finale da FeO a Fe.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato saranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:
- la fig.l è una vista schematizzata di un apparato per la riduzione diretta di ossidi di ferro secondo il presente trovato;
- la fig.2 rappresenta una prima variante di un forno utilizzato nell'apparato di fig.l; - la fig.3 è un diagramma che rappresenta la temperatura all ' interno del forno di fig.l e di fig.2;
- la fig.4 rappresenta una seconda variante di un forno utilizzato nell'apparato di fig.l; - la fig.5 è un diagramma che rappresenta la temperatura all'interno del forno di fig.4; e
- la fig.6 rappresenta un 'altra variante dell'apparato di fig.l.
DESCRIZIONE DI ALCUNE FORME PREFERITE DI
REALIZZAZIONE
Con riferimento alla fig.l, un apparato per la riduzione diretta di ossidi di ferro secondo il presente trovato comprende un forno di riduzione di tipo "shaft" o reattore di riduzione 10, comprendente a sua volta una bocca superiore 11 di alimentazione dall'alto, dalla quale è atto ad essere introdotto il minerale (ossidi di ferro) , una prima zona 12 di preriscaldamento e preriduzione, una seconda zona, o zona mediana 14 in cui avviene la reazione di riduzione finale degli ossidi di ferro, ed una zona inferiore o zona di scarico 15, di forma troncoconica, terminante verso il basso con un'apertura inferiore 16 per la fuoriuscita del ferro.
Gli ossidi metallici a base di ferro, vengono introdotti nel reattore 10 in forma di pellets o di minerale grezzo di pezzatura opportuna; il ferro in essi contenuto normalmente è compreso tra 63% e 68% in peso.
Alla fine del procedimento secondo il trovato, il ferro contenuto nel materiale ridotto in uscita dal reattore 10 è normalmente compreso tra 80% e 90% in peso.
In corrispondenza delle due zone 12 e 14 del reattore 10 sono disposti due ingressi indipendenti 17, rispettivamente 18, attraverso i quali è atta ad essere introdotta una miscela di gas, come verraipiù avanti descritto nel dettaglio.
il reattore 10, nella sua parte alta, sopra la zona 12 , è provvisto di un ’ apertura 19 attraverso la quale fuoriesce il gas esausto . Quest ' ultimo ha normalmente l e seguent i carat teri s t i che : composizione:
temperatura compresa 3⁄4
tra 500 °C e 700 C; grado di ossidazione compreso tra 0,3 e 0,50, preferibilmente tra 0,40 e 0,45; ed un rapporto di riduzione R compreso tra 1 e 1,8 dove per rapporto di riduzione si intende:
Il gas esausto uscente dal reattore 10, viene inviato, attraverso un condotto 20, ad un'unità di raffreddamento 21, atta a recuperare il calore sensibile, dalla quale, attraverso un condotto 22,
arriva ad un'unità di raffreddamento e condizionamento 24. In quest'ultima unità 24 il gas esausto viene lavato con acqua ad una temperatura compresa tra 40 °C e 65 °C e viene parzialmente rimossa la quantità di acqua presente nel gas stesso. La percentuale di acqua rimanente nel gas in uscita dall'unità 24 è compresa tra 2 % e 7 %.
Il gas in uscita dall'unità 24 viene inviato,
attraverso un condotto 30, in parte ad un preriscaldatore 36, in parte ad un riformatore o reformer catalitico 44, per essere usato come combustibile, ed in parte ad un compressore 26.
Il gas che esce dal compressore 26 viene a sua volta in parte utilizzato come gas di ricircolo ed inviato, tramite un condotto 28, all'interno dell'unità 21, ed in parte, tramite un condotto 46, mescolato con un gas naturale comprendente metano (CH4) , oppure metano puro, proveniente da un condotto 34 in proporzione di circa 4:1 (ovvero per ogni parte di gas naturale ci sono circa quattro parti di gas proveniente dal condotto 46) ed introdotto nel reformer 44 affinché avvenga la reazione di riformazione o reforming del metano (CH4) con H20 e C02.
La parte di gas che viene inviata nell'unità 21, tramite il condotto 28, si preriscalda, e tramite un condotto 32 viene inviata al preriscaldatore 36, dove si preriscalda ulteriormente fino ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C . Nel condotto 32 può essere iniettato anche CH4 .
Il gas in uscita dal preriscaldatore 36, che ha una portata compresa tra 600 Nm<3>/ton DRI e 1500 NmVton DRI, si mescola in un condotto 38 con il gas proveniente, attraverso un condotto 50, dal reformer 44 .
Il gas risultante da questa miscela viene suddiviso in due parti e distribuito in due condotti 40 e 41, collegati agli ingressi 17 e 18 del forno 10. La portata del gas riducente viene controllata in ciascuna zona 12, 14 mediante valvole di regolazione 55 e 56.
In ciascun condotto 40 e 41 viene iniettata aria o aria arricchita con ossigeno o ossigeno puro e gas naturale in percentuali variabili, al fine di realizzare una parziale combustione del CO e dell'H2 ed elevare la temperatura del gas.
Nel gas, prima di essere introdotto nel reattore, viene iniettata una corrente di CH4 o gas naturale.
In una variante, rappresentata tratteggiata in fig.l, il CH4 viene iniettato prima di realizzare la parziale combustione finalizzata ad elevare la temperatura del gas introdotto nel reattore.
Il CH4 può anche essere introdotto in una zona compresa tra la zona di riduzione 14 ed il cono di scarico del materiale, attraverso un condotto 81. In questo caso il CH4 iniettato, prima di entrare nella zona 14 dove si verificano le reazioni di riduzione, realizza un parziale raffreddamento del ferro ridotto, prima che quest'ultimo venga scaricato.
Le miscele risultanti vengono introdotte nella zona di preriscaldamento e preriduzione 12 e rispettivamente nella zona di riduzione 14. Pertanto, per ciascuna zona 12 e 14 la corrispondente miscela di gas è regolata in modo autonomo ed indipendente
In particolare, il flusso di gas della prima zona 12, è compreso tra 500 Nm<3>/ton DRI e 800 NmVton DRI ed entra nel reattore di riduzione 10 con una temperatura tra 800 °C e 1150 °C, preferibilmente tra 950°C e 1150°C, mentre il flusso di gas della seconda zona 14, è compreso tra 1000 Nm<3>/ton DRI e 1500 Nm<3>/ton DRI ed entra nel reattore di riduzione 10 con una temperatura tra 950 °C e 1150 °C.
II consumo di ossigeno, necessario per innalzare la temperatura del gas riducente da 650 °C-950 °C a 950 °C-1150 °C, inteso come quello puro più quello contenuto nell'aria, nel caso in cui si inietti anche aria, è compreso tra 8 Nm<3>/ton DRI e 25 Nm<3>/ton DRI, preferibilmente tra 10 e 15 Nm<3>/ton DRI.
II consumo di CH4 è compreso fra 50 e 120 Nm<3>/ton DRI, preferibilmente tra 90 e 110 NmVton DRI.
Le reazioni coinvolte nella zona di riduzione 14 sono le seguenti :
Simultaneamente nella stessa zona 14 avvengono le seguenti reazioni di riduzione con l'idrogeno ed il monossido di carbonio:
La conseguenza di queste reazioni endotermiche è che la temperatura del gas nella zona di riduzione descresce da 950 °C - 1150 °C a 700 °C - 900 °C mantenendo comunque la temperatura di reazione più alta rispetto ai forni noti, ed il gas che lascia la zona di riduzione 14 ha un grado di ossidazione compreso tra 0,15 e 0,35 ed un potere riducente compreso tra 1,1 e 2,8.
Le reazioni coinvolte nella zona di preriduzione 12 sono le seguenti:
Nella zona inferiore 15 a tronco di cono può anche essere introdotto del gas contenente gas naturale per controllare il carbonio finale nel ferro caldo ridotto a valori compresi tra 1,5 % e 3,0 %.
In una prima variante rappresentata in fig.2, il forno 10, anziché avere una singola parte inferiore troncoconica, presenta almeno due, preferibilmente tre o quattro, estremità inferiori coniche o troncoconiche 15a, 15b e 15c, attraverso le quali, in modo controllato ed indipendente, il ferro metallico ridotto viene scaricato. In questo caso il CH4 può anche essere introdotto per mezzo di dispositivi posti sulla zona di intersezione delle estremità troncoconiche 15a, 15b e 15c, sfruttando quindi la conformazione geometrica del sistema.
L'andamento della temperatura all’interno del forno 10, sia nella versione di fig. 1 che nella variante di fig.2, è quello rappresentato nel diagramma di fig. 3, dal quale si può osservare come la temperatura è più elevata e costante nel tratto interessato dalle due zone 12 e 14.
In una seconda variante rappresentata in fig.4, il forno 10, anziché avere due ingressi per introdurre gas riducente, è provvisto di una pluralità di ingressi, superiore a due. In questo caso una prima corrente di gas è introdotta nell'ingresso inferiore 18 attraverso il condotto 41, una seconda corrente di gas è introdotta nell 'ingresso 17 attraverso il condotto 40 ed altre correnti di gas, ognuna regolabile autonomamente, vengono introdotte attraverso condotti 42 e corrispondenti ingressi 43 disposti fra l’ingresso 17 e l'apertura superiore 19.
L'andamento della temperatura all'interno del forno 10, nella variante di fig. 4 è quello rappresentato nel diagramma di fig. 5, dal quale si può osservare come la temperatura è più elevata e costante in tutto il tratto interessato dai condotti 40, 41 e 42.
In accordo con un'altra variante, rappresentata in fig.6 il gas di processo riducente può essere ricircolato senza passare da un reformer catalitico, ma una parte del gas uscente dal forno di riduzione 10 viene preriscaldato nello scambiatore 21 e, tramite il condotto 32, miscelato con gas naturale, ad esempio CH4, ed inviato al preriscaldatore 36.
In questa variante, il gas uscente dal forno 10 ha una temperatura compresa fra 500 °C e 600 °C ed ha la seguente composizione: H2=30-36%, CO=20-25%, CO2=20-25%, CH4=2-7%, H20=15-25%; con un grado di ossidazione compreso tra 0,4 e 0,5.
Il gas così preriscaldato e miscelato con gas naturale esce dal preriscaldatore 36 ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C, viene successivamente diviso in più correnti di gas riducente, in ognuna delle quali viene insufflato ossigeno e gas naturale prima di entrare nel forno di riduzione 10, in modo da innalzare la temperatura dei gas di ingresso ad un valore compreso tra 800 °C e 1150 °C.
Un'altra parte del gas in uscita dal forno di riduzione 10 viene utilizzato come combustibile per generare calore nel preriscaldatore 36 , tramite il condotto 30.
Le reazioni che avvengono nel forno di riduzione 10 sono di preriscaldo e preriduzione del minerale nella zona alta 12 e di riduzione della Wustite (FeO) con CH4, H2 e CO nella zona di riduzione 14. In una variante, CH4 può essere insufflato nella zona compresa fra la zona di riduzione 14 e l'estremità troncoconica 15 di scarico; in tal modo il CH4 si preriscalda, raffreddando il materiale ridotto, ed arriva nella zona di riduzione 14 cooperando con il metano contenuto nel gas di riduzione insufflato nella zona di reazione 14.
Con tale sistema si può eliminare il refcrmer catalitico 44 e contemporaneamente il multi ingresso del gas permette di migliorare il profilo di temperatura del forno di riduzione 10, rendendolo più uniforme e velocizzando le reazioni di riduzione .
E ' ovvio che al processo per la riduzione diretta di minerale di ferro ed al relativo apparato fin qui descri tti possono essere apportate modi f iche o aggiunte di part i , senza per questo usc ire dall ' ambito del presente trovato .

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1 - Procedimento per la riduzione diretta d minerale di ferro all'interno di un forno d riduzione (10) verticale del tipo a carica, gravitazionale, in cui il gas di riduzione ha un flusso in controcorrente rispetto al materiale introdotto nel forno, comprendente le seguenti fasi: alimentazione dall'alto del minerale di ferro all'interno di detto forno (10); iniezione di una miscela di gas ad alta temperatura costituita da gas riducente a base di 3⁄4 e CO; ed estrazione del minerale ridotto da detto forno (10), caratterizzato dal fatto che detta miscela di gas viene introdotta in almeno due zone (12, 14) di detto forno (10) disposte una sopra l'altra in modo da realizzare, in maniera controllata, un primo stadio di preriscaldamento e preriduzione nella parte alta (12) di detto forno (10) ed un secondo stadio di riduzione finale nella parte bassa (14) di detto forno (10). 2 - Procedimento come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la portata, in percentuali diverse, di detta miscela di gas viene controllata nelle diverse zone (12, 14) di iniezione sulla lunghezza di detto forno (10). 3 - Procedimento come in una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta miscela di gas comprende almeno un idrocarburo, preferibilmente gas naturale, caratterizzato dal fatto che ciascun idrocarburo mescolato con detta miscela di gas viene dosato e controllato in maniera indipendente nelle diverse zone (12, 14) di iniezione sulla lunghezza di detto forno (10). 4 - Procedimento come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta miscela di gas, prima di essere iniettata in detto forno (10), viene riscaldata ad una temperatura compresa tra 800 °C e 1150 °C. 5 - Procedimento come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il riscaldamento di detta miscela di gas avviene in maniera indipendente nelle diverse zone (12, 14) sulla lunghezza di detto forno (10). 6 - Procedimento come nella rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che il riscaldamento di detta miscela di gas viene eseguito facendola parzialmente reagire con O2. 7 - Procedimento come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gas riducente è costituito da una miscela costituita in percentuale variabile e controllata da gas di processo provenienti da un reattore, opportunamente trattati e riscaldati ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C , e da gas provenienti da processi esterni . 8 - Procedimento come in una delle rivendicazioni da 1 a 6 , caratterizzato dal fatto che detta miscela di gas è costituita esclusivamente da gas di processo opportunamente trattato e da idrocarburi , preferibilmente gas naturale o CH4 , tale miscela venendo preriscaldata ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C . 9 - Procedimento come in una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto gas riducente è costituito da una miscela costituita in percentuale variabile e controllata da gas di processo provenienti da un reattore, opportunamente trattati e riscaldati ad una temperatura compresa tra i 650 ed gli 950 °C, e da gas proveniente da un riformatore catalitico esterno. 10 - Procedimento come nella rivendicazione 7 o 9, caratterizzato dal fatto che la miscela di gas iniettata in detto reattore ha un grado di ossidazione compreso tra 0.15 e 0.25. 11 Procedimento come in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che CH4 viene parzialmente iniettato in detto forno (10) in una zona compresa fra detta parte bassa (14) ed una sottostante zona di scarico (15). 12 - Apparato per la riduzione diretta di minerale di ferro comprendente un forno (10) di riduzione verticale del tipo a carica gravitazionale per realizzare al suo interno reazioni di riduzione del minerale di ferro, mezzi (11) per alimentare dall'alto minerale di ferro all'interno di detto forno (10), mezzi per elevare la temperatura di un gas riducente, mezzi di miscelazione atti ad ottenere una miscela di detto gas riducente con almeno un idrocarburo, mezzi di iniezione di detta miscela di gas ad alta temperatura, e mezzi di estrazione (15) del minerale ridotto dalla parte inferiore di detto forno (10), caratterizzato dal fatto che detto forno (10) è provvisto di almeno due zone (12, 14), disposte distanziate nel senso verticale, in ognuna delle quali è atta ad essere introdotta detta miscela di gas ad alta temperatura per realizzare in maniera controllata dette reazioni di riduzione. 13 - Apparato come nella rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che mezzi di controllo della portata (55, 56) di detta miscela di gas ad alta temperatura sono previsti m corrispondenza di. dette zone (12, 14). 14 - Apparato come nella rivendicazione 12 o 13, caratterizzato dal fatto che almeno due elementi miscelatori di gas riducente ed idrocarburo sono previsti a monte degli ingressi di detto forno (10) in corrispondenza di dette zone (12, 14), al fine di fornire una miscela in cui l'idrocarburo è dosato e controllato in maniera indipendente ed autonoma in dette zone (12, 14). 15 - Apparato come nella rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che mezzi riscaldatori di detto gas riducente sono previsti a monte di detti elementi miscelatori, atti a riscaldare detta miscela ad una temperatura compresa tra 800 °C e 1150 °C . 16 - Apparato come nella rivendicazione 15 , carat teri z zato dal f atto che mezz i di regolazione sono assoc iat i a dett i mez zi riscaldatori per regolare in maniera indipendente ciascuno di detti mezzi riscaldatori . 17 - Apparato come nella rivendicazione da 15 c 16 , caratteriz zato dal fatto che dett i mezz i riscaldatori sono costituiti da dispositivi in cui detto gas riducente viene fatto parzialmente reagire con O2 prima di essere inviato a detti mezzi di miscelazione. 18 - Apparato come in una delle rivendicazioni da 12 a 17, caratterizzato dal fatto che détto gas riducente è costituito da una miscela costituita in percentuale variabile e controllata da gas di processo provenienti da detto forno (10), opportunamente trattati e riscaldati ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C e da gas provenienti da processi esterni. 19 - Apparato come in una delle rivendicazioni da 12 a 18, caratterizzato dal fatto che detta miscela di gas è costituita esclusivamente da gas di processo opportunamente trattato e da idrocarburi, preferibilmente gas naturale o CH4 , tale miscela venendo preriscaldata ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C e successivamente inviala a mezzi di miscelazione con O2 o aria arricchita con O2 al fine di elevarne la temperatura ad un valore compresa tra 950 °C e 1150 °C prima di essere iniettata in detto forno (10). 20 - Apparato come in una delle rivendicazioni da 12 a 18, caratterizzato dal fatto che detto gas riducente è costituito da una miscela costituita in percentuale variabile e controllata da gas di processo provenienti da detto forno (10) , opportunamente trattati e riscaldati ad una temperatura compresa tra 650 °C e 950 °C e da gas proveniente da un riformatore catalitico esterno. 21 - Apparato come in una delle rivendicazioni da 12 a 20, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di estrazione (15) comprendono almeno due estremità (15a-15c) di forma conica o troncoconica. 22 - Apparato come nella rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che dette estremità (15a-15c) di forma conica o troncoconica hanno la conicità rivolta verso il basso e sono provviste ognuna di una corrispondente apertura inferiore (16a-16c) , attraverso le quali detto ferro metallico ridotto può essere selettivamente scaricato in maniera controllata ed indipendente. 23 - Apparato come in una delle rivendicazioni da 12 a 22, caratterizzato dal fatto che mezzi di iniezione (81) sono atti ad iniettare almeno parzialmente CH4 in detto forno (10) in una zona compresa fra detti mezzi di estrazione (15) e la più bassa di dette zone (14) . 24 - Apparato come nelle rivendicazioni 21 e 23, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di iniezione (81) sono disposti in una zona d intersezione di dette estremità (15a-15c) di form conica o troncoconica. 25 Procedimento e relativo apparato per 1 riduzione diretta di minerale di ferro, sostanzialmente come descritti, con riferimento agli annessi disegni.
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