用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法 |
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| 申请号 | CN201480033567.7 | 申请日 | 2014-06-05 | 公开(公告)号 | CN105283562B | 公开(公告)日 | 2017-10-31 |
| 申请人 | CCP技术有限公司; | 发明人 | 欧拉芙·库尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种用于金属生产的鼓 风 炉以及用于处理金属 矿石 的方法，与目前使用的 冶金 设备相比，所述鼓风炉及操作方法适于减少CO2排放以及减少添加剂及加热 燃料 的量。此问题通过用于处理金属矿石的过程来解决，包括以下步骤：还原金属矿石，特定言之金属 氧 化物；在鼓风炉身中生产含有CO2的炉顶气；自鼓风炉排出炉顶气；将至少部分的炉顶气直接或间接引导至CO2转化器，且在CO2转化器中将炉顶气中所含的CO2还原为CO；以及将CO的至少第一部分自CO2转化器引导至鼓风炉身中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于处理金属矿石的方法，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法，所述操作方法可用于减少CO2排放。 背景技术[0002] 冶金设备为用于处理金属矿石的设备，其中此类冶金设备的中心元件为鼓风炉。这种冶金设备早已为众人所知。向鼓风炉馈送包括金属矿石、添加剂及加热材料的原材料。 通常将煤或焦炭用作加热材料，其中一方面煤及焦炭通过在存在空气的情况下燃烧而产生热，且其中煤及焦炭也充当金属矿石的还原剂，这是因为金属矿石基本上由金属氧化物构成。当在鼓风炉中还原金属矿石时，会产生各种气体，其统称为炉内气体或烟道气。所述炉内气体通常含有大量的二氧化碳(CO2)。二氧化碳为温室气体，且在近年来，已进行越来越多的努力来避免或转化温室气体，这是因为这种温室气体被认为对气候有害。 [0003] 在金属生产领域，一般目的是尽可能少地使用原材料及加热材料，这是因为这些材料较昂贵且运输此等材料也为昂贵的。已进行许多努力来减少在生产中所使用的焦炭/煤的量。一种方法为将煤粉吹进鼓风炉中，且另一方法为在鼓风炉自身中或在鼓风炉外部的单独气化反应器中生产一氧化碳作为还原气体。根据EP 09318401 A1，已知将用于还原金属矿石所需的碳的一部分以替代还原材料的形式吹进鼓风炉中。就此而言，可将例如天然气、重油、粉煤及具有高碳含量的类似材料用作替代还原材料。可将此等材料直接吹进鼓风炉身中，或可在鼓风炉身外部在单独气化反应器中气化以便形成还原气体。随后，此类反应气体可直接引入鼓风炉身中。自EP 09318401 A1已知的方法可提供减少煤或焦炭的消耗量的可能性，且也可提供使用难以作为替代还原材料来处理的材料的可能性，然而，在金属生产中的高CO2产量的问题尚未得到解决。 [0004] 相关技术中揭示一种方法，其中炉内气体或其特定成分被引导出鼓风炉身，且在CO2转化器中处理后，炉内气体或其特定成分被再引导进入鼓风炉身。EP 2543743 A1揭示一种方法，其中炉内气体被引导出鼓风炉身且引导至分离装置，在所述分离装置中CO和CO2经分离。仅经分离的CO2在CO2转化器中进行再形成(reforming)。所述再形成主要生产CO和H2O，其中H2O经分离且CO被引导至鼓风炉身。WO 2011/087036 A1也揭示一种方法，其中第一炉内气体被引导至分离装置(其中CO和CO2经分离)。在CO2转化器中，CO2经转化成O2和CO。来自所述转化的CO和之前经分离的CO一起被引导至鼓风炉身。US 3909446 A揭示一种方法，其中来自鼓风炉身的炉内气体与CO2转化器中的焦炭炉气体混合。因此，产生包括CO和H2的气体混合物，其被再引导至鼓风炉身。WO 2010/049536 A1描述一种类似方法，其中含碳粒子也被再引导至鼓风炉身。US 2598735 A揭示一种方法，其中来自鼓风炉身的炉内气体与碳/煤和氧在气体产生器中混合。在氧的存在下，一部分的碳经燃烧，且另一部分的碳将来自炉内气体的CO2与来自经燃烧碳的CO2还原成CO。所述CO做为还原剂被再引导到鼓风炉身。这些文件皆未揭示一种将经转化CO的一部分进行进一步处理的方法。 发明内容[0005] 本发明是有关于鼓风炉及鼓风炉的操作方法，当与目前所使用的金属生产设备相比时，所述操作方法能够减少CO2产量以及能够减少所消耗的添加剂及加热材料的量。 [0006] 此问题是通过根据本发明的用于处理金属矿石的方法和鼓风炉来解决。 [0007] 本文揭示的用于处理金属矿石的方法包括以下步骤：还原金属矿石，尤其还原金属氧化物；在鼓风炉身中生产炉内气体，其中炉内气体含有CO2；以及自鼓风炉身排出炉内气体；直接或间接将炉内气体的至少一部分引导至CO2转化器，且在所述CO2转化器中还原炉内气体中所含的CO2以便生产一氧化碳(CO)；以及自CO2转化器将所述CO的第一部分引导至鼓风炉身中。此方法解决了上文所识别的问题，且也生产CO作为可容易馈送至鼓风炉身中的气态还原材料，另外，将CO的第二部分自CO2转化器引导至进一步处理过程。取决于CO2转化器的类型，将CO2转化为CO的步骤生产出比用于在鼓风炉身中还原金属矿石所必需的CO多的CO。额外生产的CO可用作进一步处理过程中的原料或能量载体。 [0008] 根据方法的一个实施例，首先燃烧来自CO2转化器的CO的第二部分以便形成含有CO2的废气混合物，其后以所述废气混合物的形式将其引导至进一步处理过程。以此方式，CO可用作能量载体。取决于进一步处理过程的类型，可能需要将CO2作为原料或原材料。 [0009] 根据方法的另一实施例，其中将炉内气体间接导引至CO2转化器，首先燃烧炉内气体以便形成含有CO2的废气混合物，其后以所述废气混合物的形式将其引导至CO2转化器。在CO2转化器中，CO2被还原为CO。因此，炉内气体中所含的CO及炉内气体的其他可燃成分可用作能量载体。 [0010] 取决于进一步处理过程的类型，使含有CO2的废气混合物的一部分不经过CO2转化器而引导至进一步处理过程可为有利的，其中CO2可充当所述进一步处理过程中的原材料或原料。 [0011] 在方法的一个实施例中，将炉内气体的一部分直接导引至进一步处理过程，即，绕过CO2转化器。因此，可将较高量的CO2提供至进一步处理过程。也可能设定气体混合物中CO含量与CO2含量的所要比率以用于进一步处理过程。 [0012] 较佳地，将CO的一部分注入至鼓风炉身的下部区域中、在熔融金属的液面上方，特定在鼓风嘴或鼓风口的区域中。因此，可将CO作为气态还原材料注入至鼓风炉身的还原区中。此外，当针对本发明的方法来改造或调适现有鼓风炉时，已经存在的鼓风口可用作CO入口。 [0013] 可较佳在沿着鼓风炉身的高度的一或多个CO入口处注入CO的一部分。因此，可控制鼓风炉身的不同区的位置，且可精确控制金属生产。 [0014] CO入口可视情况部分位于鼓风炉身中的熔融金属的液面下方。因此，甚至可达成熔融金属的还原。 [0015] 在方法的一个实施例中，可将额外碳引入至鼓风炉身的下部区域中，以便与熔融金属接触。因此，可降低金属的熔点。 [0016] 在所揭示方法的一个实施例中，在CO2转化器中将CO2还原为CO的步骤是通过在800℃与1700℃之间的温度下添加碳(C)而进行。在此等条件下，可达成鲍氏平衡(Boudouard equilibrium)，其中高比例的所引入CO2被转化为CO。 [0018] 根据所揭示方法的另一实施例，进一步处理过程为在生物转化器中的生物转化过程，其中所述生物转化过程是通过使用微生物或藻类根据以下净方程式中的一或多个来进行：a)6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2；b)6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O；c)2CO+4H2→C2H5OH+H2O。以此方式，可通过添加氢而将CO及尤其不需要的CO2转化为乙醇。若选择适当的微生物及藻类，也可生产出煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料。在此实施例中，进一步处理过程为生物转化器中的生物转化过程。通过使用微生物或藻类，将所引入气体CO及CO2转化为煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料作为产物。 [0019] 在进一步处理过程为生物转化过程的状况下，所揭示方法较佳包括以下步骤：a)藉助于等离子体或b)通过引入热能而将含有烃的流体分解为碳及氢，其中分解步骤较佳在单独烃转化器中进行；以及将氢(H2)引导至生物转化过程。以此方式，提供热碳以用于在鲍氏平衡下还原炉内气体中或燃烧机器的废气混合物中所含的CO2。此外，生产出大量氢，此促进生物转化过程生产出大量的乙醇以及少量或没有CO2。 [0020] 根据所揭示方法的另一实施例，进一步处理过程为转化过程，其中将合成气体转化为官能化和/或非官能化烃，较佳转化为石蜡、煤油、柴油、汽油、液化气或甲醇。以此方式，可自CO气体生产出大量生产的可销售产物。 [0021] 在所揭示方法的实施例中，其中进一步处理过程为用于转化合成气体的转化过程，合成气体较佳通过以下步骤而生产：a)藉助于等离子体或b)藉助于引入热能而将含有烃的流体分解为碳(C)及氢(H2)；以及将所述氢(H2)的至少部分与在CO2转化器中所生产的CO的至少部分混合。以此方式，可提供大量氢。较佳地，含有烃的流体为廉价流体，诸如CH4、原油或其他重油。 [0022] 在所揭示方法中，在进行多个不同其他处理过程的情况下，可理想地使用炉内气体、废气、C、CO气体、H2气体、CO2气体的质量流。 [0023] 在所揭示方法的替代形式中，在CO2转化器中将CO2还原为CO的步骤是藉助于根据方程式CO2+H2→CO+H2O的逆水煤气变换反应(Reverse-Water-Shift reaction)而发生。以此方式，鼓风炉过程的CO2排放可得以减少，且此替代形式不会生产额外CO气体的质量流。 [0024] 在一个实施例中，鼓风炉身和/或CO2转化器可经额外加热。在所揭示方法中，可得以减少或甚至避免藉助于焦炭/煤加热鼓风炉身。因此，鼓风炉身中的热能可能不足以在每个情形中达成足够高的温度。藉助于额外加热，可达成较高温度，即，用于还原金属矿石及用于熔融所述金属所需的温度。 [0025] 较佳至少部分藉助于以下热来进行额外加热：在上述燃烧步骤中的一个中所生产的热；和/或在a)藉助于等离子体或b)通过引入热能而将含有烃的流体分解为碳(C)及氢(H2)的上述步骤中的一个中所生产的热，和/或藉助于在将CO转化为官能化或非官能化烃期间所生产的热来进行额外加热。以此方式，在分解步骤期间所生产的热可用于具有对热能的恒定需求的现场的过程步骤中。因此，热能未被浪费。 [0026] 本文所述的用于金属生产的鼓风炉包括：鼓风炉身，其具有第一炉内气体出口及至少一CO入口；CO2转化器，其用于将CO2还原为CO，CO2转化器包括CO2转化器入口及用于含有CO2的气体的CO2转化器气体入口；其中炉内气体出口直接或间接连接至CO2转化器气体入口；及其中CO2转化器包括用于排出在CO2转化器中所生产的CO的第一部分的至少一第一CO出口，其中第一CO出口直接或间接连接至鼓风炉身。此鼓风炉解决了上述问题，且进一步能够生产CO作为可容易馈送至鼓风炉身中的气态还原材料，另外，CO2转化器包括用于排出CO的第二部分到进一步处理转化器的至少一第二CO出口。取决于CO2转化器的类型，转化CO2导致具有比用于在鼓风炉身中还原金属矿石所必需的CO多的CO。额外生产的CO因此可经转移作为CO的第二部分，且CO的所述第二部分可用于进一步处理过程中作为原料或能量载体。 [0027] 根据一个实施例，鼓风炉还包括燃烧机器，其具有燃烧气体入口及用于排出含有CO2的废气混合物的至少一废气出口。CO2转化器的第二CO出口中的至少一个连接至燃烧机器的燃烧气体入口。燃烧机器至少部分通过来自CO2转化器的CO来操作。燃烧机器的排气出口中的一个连接至进一步处理转化器。在燃烧机器中，CO2转化器中所生产的CO可用作能量载体。取决于进一步处理过程的类型，可能需要提供来自燃烧机器的废气混合物，其中CO2用作进一步处理过程的原料。 [0028] 在一个实施例中，鼓风炉还包括燃烧机器，其具有燃烧气体入口及用于排出含有CO2的废气的至少一废气出口。此实施例包括炉内气体出口与CO2转化器的间接连接，且鼓风炉身的第一炉内气体出口连接至燃烧机器的燃烧气体入口。燃烧机器至少部分通过炉内气体来操作。因此，炉内气体CO及其他可燃成分可用作能量载体。在此实施例中，燃烧机器的排气出口中的一个较佳连接至CO2转化器的CO2转化器气体入口，以便将含有CO2的废气混合物的一部分引导至CO2转化器中。 [0029] 取决于进一步处理过程的类型，燃烧机器的排气出口中的一个连接至进一步处理转化器以便将含有CO2的废气混合物的一部分越过CO2转化器(即，不经过CO2转化器)引导至进一步处理过程可为有利的。以此方式，可将较大量的CO2提供用于进一步处理过程。也可能调整气体混合物具有用于进一步处理过程的CO对CO2的所要比率。 [0030] 当藉助于C在CO2转化器中还原炉内气体中或燃烧机器的废气中所含的CO2时，较佳将CO2转化器的第二CO出口中的至少一个连接至进一步处理转化器。在所述进一步处理转化器中，所生产CO的部分(其不可被重新引导至鼓风炉身中，且因此不可在鼓风炉身中消耗)可转化为热、转化为机械动力或转化为可售产物。热和/或机械动力可用于操作鼓风炉。所述产物可被售卖。 [0031] 取决于进一步处理过程的类型，所述炉包括第二炉内气体出口可为有利的，第二炉内气体出口直接连接至进一步处理转化器，即具有绕过CO2转化器的连接。炉内气体含有CO及CO2成分，其中此等成分可特定地在具有生物原理的进一步处理转化器中经进一步处理。 [0032] 较佳地，鼓风炉包括在鼓风炉身的下部区域中在熔融材料的液面上方的CO入口，特定在鼓风嘴或鼓风口的区域中。以此方式，可将CO作为气态还原材料注入至鼓风炉身的还原区中。若现有炉经改造用于目前揭示的方法，则可将已存在的鼓风口用作CO入口。 [0033] 所述炉较佳包括在鼓风炉身的不同高度处的多个CO入口。因此，可将CO气体注入至沿着鼓风炉身的高度的不同区域中。因此，可控制鼓风炉身的不同区的位置，且可容易控制金属生产。 [0034] 视情况，CO入口可部分位于在鼓风炉的操作期间所述炉身中熔融金属的液面下方的高度处。因此，也可在熔融金属中达成还原。 [0035] 此外，鼓风炉视情况包括在鼓风炉身的下部区域中用于碳的碳入口，其中碳入口以此方式经定位而使得可在鼓风炉的操作期间将碳(C)馈送至鼓风炉身中熔融金属的液面下方以便降低金属的熔点。 [0036] 在鼓风炉的一个实施例中，CO2转化器用以在800℃与1700℃之间的温度下通过添加C而将CO2还原为CO。在此等环境下，可达到鲍氏平衡的区域，其中高比例的所引入CO2被转化为CO。此实施例在热碳(C)已可用的情况下为有利的，其中热碳(C)例如来自烃转化器。 [0038] 根据所述炉的另一实施例，进一步处理转化器为生物转化器，其中使用微生物或藻类的转化过程根据以下净方程式中的一或多个来进行：a)6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2；b)6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O；c)2CO+4H2→C2H5OH+H2O。以此方式，可通过添加氢而将CO及尤其不需要的CO2转化为乙醇。还可通过选择适当的微生物或藻类来生产出煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料。在此实施例中，进一步处理转化器为生物转化器，其中通过使用微生物或藻类来进行转化过程以便生产出煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料。 [0039] 鼓风炉较佳包括藉助于等离子体或热能而操作的烃转化器。烃转化器包括用于含有烃的流体的至少一烃入口及用于碳的至少一碳出口以及用于氢(H2)的至少一H2出口，其中用于碳的碳出口中的至少一个连接至CO2转化器入口。举例而言，诸如氩或氮的惰性气体可用作等离子体气体。另一方面，可将氢气H2、CO或合成气体用作等离子体气体，这是因为总归会在所述烃的组成期间产生此等气体。因此，生产出热碳以用于在鲍氏平衡下还原炉内气体中或燃烧机器的废气混合物中所含的CO2。 [0040] 有利地，用于烃转化器的氢(H2)的H2出口中的一个连接至进一步处理转化器。以此方式，提供大量氢，因此促进生物转化生产出大量乙醇以及少量或没有CO2。 [0041] 在鼓风炉的一个实施例中，进一步处理转化器为CO转化器，其用以自合成气体生产官能化和/或非官能化烃。此等烃较佳为石蜡、煤油、柴油、汽油、液化气或甲醇。以此方式，可自大量所产生CO气体生产出可售产物。在此实施例中，合成气体较佳为在烃转化器中所生产的氢与CO2转化器中所生产的CO的混合物。 [0042] 若鼓风炉包括可同时操作的多个其他处理转化器，则可理想地转化所生产的炉内气体、废气、C、CO气体、H2气体、CO2气体的质量流。 [0043] 在鼓风炉的替代形式中，CO2转化器用以藉助于根据方程式CO2+H2→CO+H2O的逆水煤气变换反应而进行CO2至CO的还原。逆水煤气变换反应生产CO/H2O混合物。在此实施例中，CO2排放可得以减少，且未生产过量的CO气体流。在鼓风炉的此实施例中，用于自CO/H2O混合物分离水的装置位于CO/H2O混合物的流动方向上、CO2转化器的CO出口的下游。在此实施例中，鼓风炉还包括藉助于等离子体或藉助于热能而操作的烃转化器，其中烃转化器包括用于含有烃的流体的至少一烃入口以及至少用于碳的一个碳出口及用于氢(H2)的至少一H2出口。用于氢(H2)的H2出口中的至少一个连接至CO2转化器入口。因此，可提供大量氢用于还原来自鼓风炉身的CO2。 [0045] 辅助加热器较佳使用热能，其在以下各项中产生：a)上述燃烧机器中的一个中，和/或b)进一步处理转化器中，其为燃烧机器或CO转化器，和/或c)在藉助于等离子体或热能操作的烃转化器中所生产的热能，如上文所提及。 [0046] 鼓风炉及用于处理金属矿石的方法的优点至少为如下。使用较少或不使用煤或焦炭。因此，生产出显著较少灰或没有灰，且因此需要较少添加剂或不需要添加剂。以此方式，运输及原材料的费用可得以减少，且生铁具有较佳的品质。此外，生产出较少炉渣或没有炉渣。没有必要使炉渣浮在熔融生炼金属上，这是因为在鼓风炉身内部存在还原保护性气氛。 [0047] 目前所揭示的鼓风炉及用于处理金属矿石的方法的基本思想为将来自炉内气体的二氧化碳还原为一氧化碳。冶金过程中使用的还原气体完全来自鼓风炉身本身且未单独生产，诸如在EP 09318401A1中。另一基本思想为可将来自炉内气体的二氧化碳用作用于生产合成可售产物(尤其用于生产烃)的合成产物或合成原材料，如下文将详细描述。附图说明 [0048] 将在下文参考校对实施例及参考附图来论述本发明及其进一步细节及优点。 [0049] 图1为根据第一实施例的鼓风炉的示意说明。 [0050] 图2为根据第二实施例的鼓风炉的示意说明。 [0051] 图3为根据第三实施例的鼓风炉的示意说明。 [0052] 图4为根据第四实施例的鼓风炉的示意说明。 [0053] 图5为根据第五实施例的鼓风炉的示意说明。 [0054] 图6为可用于根据第一至第五实施例中的一个的鼓风炉中的烃转化器的示意说明。 具体实施方式[0056] 图1图示显示鼓风炉1的示意说明，其包括鼓风炉身2、CO2转化器4及进一步处理转化器6。送料器8位于鼓风炉身2的上部末端，其中送料器用以将原材料或原料馈送至鼓风炉身2中。具体来说，原材料为金属矿石、可能必要的添加剂、还原材料及用于加热或最初加热鼓风炉的可燃材料。 [0057] 自上向下看，鼓风炉身2包括用于干燥及预加热的入口区、还原区、碳化区及熔融区。在干燥及预加热区中，原材料经干燥及预加热。在还原区中，主要由金属氧化物组成的金属矿石将通过CO及C来还原。在碳化区中，形成金属碳混合物，其中金属碳混合物的熔点介于1000与1300℃之间(取决于金属)。在熔融区中，金属碳混合物(尤其铁碳混合物)通过来自燃烧加热材料(例如，焦炭、可燃气体、炉内气体等)的热或藉助于辅助加热器而熔化。在鼓风炉身2的底部收集粗金属。在金属矿石的金属生产期间，在鼓风炉身2中形成气体混合物。此气体混合物被称为炉内气体或烟道气。归因于约150℃至250℃的炉内气体的热，炉内气体上升至鼓风炉身2的顶部。 [0058] 在现有技术鼓风炉过程中，炉内气体具有由氮(N2，约52％至59％)、二氧化碳(CO2，约22％至24％)、一氧化碳(CO，约18％至21％)及氢(H2，约1％至3％)及水蒸汽以及可能痕量的甲烷(CH4)组成的不同组成。氮及氧的一部分源于吹进炉身中的空气。二氧化碳、一氧化碳及氢通过在鼓风炉的操作期间的化学反应而产生，其中此等化学反应为本领域技术人员所熟知且并未被详细描述。 [0059] 在本发明的鼓风炉过程中，考虑在预加热阶段期间将较大量空气吹进鼓风炉身中。一达成鼓风炉1的稳态操作，就不将大量的空气吹进鼓风炉身2中。由于没有空气自外部进入鼓风炉身2，因此在稳态操作期间在鼓风炉身2内部不存在氮及氧。因此，本发明的炉内气体在稳态操作期间基本上不含氮。实际上，炉内气体具有以下各项的可变组成：二氧化碳(CO2，约50％至53％)、一氧化碳(CO，约42％至46％)及氢(H2，约2％至6％)、以及水蒸汽(H2O；取决于金属矿石及添加剂的残余湿度)及可能痕量的甲烷(CH4)。在矿石的化学转化期间形成气体CO2及CO。也可自添加剂形成CO2及CO。在实际实施例中，在炉内气体中CO与CO2的比率为可变的，且取决于鼓风炉的构造、铁矿石的组成(Fe2O3和/或Fe3O4)、过程参数等。 [0060] 应注意，在本发明的鼓风炉过程中，较少量的空气(且因此也有一些氧及氮)可进入鼓风炉身2中。此等少量空气可经由鼓风炉身2中的裂缝或管或管道中的裂缝、或藉助于辅助过程(例如，藉助于辅助加热器等)而进入。然而，此等量为非常低的，且对于本发明的鼓风炉过程可忽视此等量。氮为惰性气体，且并不参与所描述化学反应中的任一个。与已经存在于金属矿石(其为金属氧化物)中的氧的量相比，可忽视可能源于进入过程中的可能少量空气的氧的量。因此，在以下描述中将忽视此等小部分气体。 [0061] 在经典鼓风炉过程及本发明的鼓风炉过程两者中，炉内气体中还含有灰尘粒子及其他污染物。此等污染物通过除尘器或过滤器来滤除，以便避免污染鼓风炉的其他元件。除尘器为本领域技术人员所熟知且将不被详细描述。 [0062] 此外，应注意所描述气体(CO气体、CO2气体、H2气体等)实际上为气体混合物。在以下描述中，将用主要组分或其化学活性组分命名气体以便更好的区分。将显而易见的是，气体还可包括对所描述过程没有影响的混杂物或污染物。此外，此类气体还可含有化学非活性成分，诸如上文所提及的氮。作为一实例，根据本描述的CO气体可由90％的一氧化碳但也高达10％的其他组分组成。一氧化碳(CO)在氧存在时为可燃的。当燃烧具有90％一氧化碳、5％氮及5％CO2的气体混合物(此类混合物将称作CO气体)时，氮及CO2不会成为氧化反应的部分且因此将为化学非活性组分。 [0063] 第一炉内气体出口10及可选第二炉内气体出口12位于鼓风炉身2的顶部。可在操作期间自炉内气体出口10、炉内气体出口12排出不同量的炉内气体。此外，在鼓风炉身2的不同高度处提供多个CO入口14。可经由CO入口14在不同高度处将气态一氧化碳吹进鼓风炉身2中。提供分隔器单元(分配器单元16)以用于将CO的一或多个流引导至不同高度处的CO入口14。分隔器单元(分配器单元16)包括(例如)阀、挡板及管(未详细图示显示)。CO入口14中的至少一个位于鼓风炉身2的下部区域处、在操作期间形成的熔融金属的液面上方。特定言之，CO入口14位于现有技术鼓风炉身中的鼓风入口(例如鼓风嘴或鼓风口)的区域中。在将要针对本发明的过程而改造现有鼓风炉的情况下，鼓风炉身的现有鼓风口可用作CO入口14。此外，CO入口14中的至少一个可视情况设置在鼓风炉1的操作期间的熔融金属的液面下方的高度处。 [0064] 碳入口18位于鼓风炉身2的下部区域处。在操作期间，可经由熔融金属液面下方的碳入口18而将碳(C)馈送至鼓风炉身中以便降低金属的熔点。替代性地或另外，碳入口18可位于还原区的区域中，其中可经由碳入口18而吹入粉末形式的碳，以便降低在此时点所还原的金属的熔点。 [0065] CO2转化器4包括CO2转化器入口20、CO2转化器气体入口22、第一CO出口24及第二CO出口26。藉助于第一炉内气体管道23而将CO2转化器气体入口22直接连接至鼓风炉身2的第一炉内气体出口10。在以下描述中，也将参考图2及图4来描述在CO2转化器气体入口22与炉内气体出口10之间具有间接连接的实施例。 [0066] 在以下说明书及在申请专利范围中，将使用术语“直接”及“间接”及类似术语，诸如“直接连接”。在此上下文中，术语“直接”意谓物质或材料将自鼓风炉1的一个元件引导至另一元件，其间没有任何处理或转化器。因此，术语“间接”意谓将物质自一个元件导引至另一元件，其中所述物质在所述元件之间经处理或转化。 [0067] 在图1的实施例中，CO2转化器4包括第一CO出口24及第二CO出口26。或者，CO2转化器可仅包括一个CO出口24或CO出口26，其中分隔器(未图示)位于所述CO出口24和/或CO出口26的下游，其中所述分隔器能够将在CO2转化器中所生产的CO流的任何所要部分导引至鼓风炉1的其他不同转化器或元件。此外，CO2转化器4包括多个第一CO出口24为可能的，其通向(例如)多个CO入口14或多个分隔器单元(分配器单元16)。尽管有上述内容，但CO2转化器4可包括多个第二CO出口26，其通向不同的进一步处理转化器6。 [0068] CO2转化器4可为可能够自碳(C)和二氧化碳(CO2)生产一氧化碳(CO)的任何适合的CO2转化器。在图1的实施例中，CO2转化器4根据鼓风炉中的已知反应的部分反应而操作，其中所述部分反应在不需要催化剂的情况下在750℃与1200℃之间的温度下发生。较佳地，CO2转化器4在800℃与1200℃之间的温度下操作。可取决于所引入材料(即，炉内气体、含有CO2的废气混合物、碳)的温度来选择CO2转化器4的操作温度。若所引入物质或材料具有高温，则CO2转化器4的操作温度也可为高的。如上文论述，在本发明的鼓风炉过程中，引导至CO2转化器4中的炉内气体主要由一氧化碳(CO)及二氧化碳(CO2)组成。在CO2转化器4中，CO被引导至热碳上或与热碳混合(且可能与氢混合)以便根据以下化学反应：CO2+C→2CO而转化。可简单地自储存容器提供引入至CO2转化器4中的碳C。在关于图4的以下描述中，将论述实施例，其中在烃转化器中生产热碳C且将热碳C引导至CO2转化器。CO2转化器4可在鲍氏平衡下最佳地操作。在约800℃的温度下，将提供约94％的一氧化碳，且在约1000℃的温度下，将提供约99％的一氧化碳。此外，可作为残余湿度存在于金属矿石中或添加剂中的残余水可以水蒸汽(H2O)的形式存在，且将在CO2转化器中根据以下反应而转化：C+H2O→CO+H2。也可引导至CO2转化器中的炉内气体的其他成分(CO及可能痕量的N2、H2及CH4)并非化学转化的部分。 [0069] 自CO2转化器4排出的气体混合物实际上为具有低氢含量的合成气体，其中将所述合成气体引导至进一步处理转化器中。氢含量取决于金属矿石的湿度或添加剂、以及可能与碳混合的氢的量。气体混合物主要由CO气体组成，其中CO的一部分已作为炉内气体的组分而存在，且其中剩余CO由在CO2转化器4内部的含于炉内气体中的CO2的转化而产生。 [0070] 进一步处理转化器6为能够在进一步处理过程中单独或结合其他原材料来处理CO及CO2的装置。进一步处理转化器6包括CO入口28、辅助试剂入口29、可选炉内气体入口30及进一步处理转化器出口32。CO入口28藉助于CO连接34而连接至CO2转化器的CO出口26。进一步处理转化器6的可选炉内气体入口30经由第二炉内气体连接31而连接至鼓风炉身2的第二炉内气体出口12。在图1的实施例中。进一步处理转化器6可为燃烧机器、生物转化器或CO转化器，其能够生产合成的官能化和/或非官能化烃，如下文将解释： [0071] 可用作一种形式的进一步处理转化器6的燃烧机器可为(例如)气体燃烧器、燃气涡轮机或燃气引擎。在燃烧机器中，CO将在存在氧或空气的情况下燃烧以便产生用于另一机器和/或用于产生热的能量。此外，进一步处理转化器可为燃料电池，其中CO通过所添加的氧而氧化。 [0072] 在生物转化器(其可为进一步处理转化器6的替代形式)中，根据以下净方程式中的一或多个来进行使用微生物或藻类的转化过程： [0073] a)6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2； [0074] b)6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O； [0075] c)2CO+4H2→C2H5OH+H2O。 [0076] 在生物转化器的状况下，使用天然产生或经基因改造的微生物或藻类来将含有一氧化碳的气体(炉内气体)或纯一氧化碳(来自CO2转化器4的CO)或二氧化碳(所述气体可视情况与氢(如下文将描述)混合)转化为基础化学物。此类基础化学物为(例如)醇、醚或酯。在此转化中，使用此等微生物或藻类的能力，即，自身在一种内部水煤气变换反应(Water-Shift reaction，WSR)中生产出还原二氧化碳所必须的氢的能力。CO2转化为乙醇(C2H5OH或亦C2H6O)可总结为如下： [0077] 6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2 [0078] 若还添加氢，则导致以下净反应： [0079] 6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O [0080] 若选择适当的微生物或藻类，还可生产出煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料。适当的微生物或藻类为已知的，例如称为梭菌(Clostridium)的厌氧细菌，其可购自以下公司：美国的科斯卡塔(Coskata)及美国的BRI、以及纽西兰的朗泽技术(Lanza Tech)。在生物转化器中，使微生物或藻类与所引入气体接触。也考虑取决于微生物或藻类的类型而将补助剂或助剂馈送至生物转化器中，其中此类补助剂可用于支援微生物或藻类的生命机能。本领域技术人员自技术文献已知也称作合成气体酦酵转化器的生物转化器的构造及操作。 [0081] 用于实施进一步处理转化器6的第三选项为CO转化器，其中将合成气体转化为官能化和/或非官能化烃，较佳转化为石蜡、煤油、柴油、汽油、液化气或甲醇。在此状况下，进一步处理转化器6为(例如)费托(Fischer-Tropsch)转化器、柏吉斯-皮尔(Bergius-Pier)转化器或皮尔转化器(Pier convertor)。此类转化器的构造及操作为本领域技术人员所熟知且将不被详细描述。在进一步处理转化器6为CO转化器的状况下，将经由补助剂入口(辅助试剂入口29)引入氢。将参考图4更详细描述此状况。 [0082] 经由第二炉内气体连接31而将来自鼓风炉身2的炉内气体馈送至进一步处理转化器6为可选的，且在处理转化器6为生物转化器或燃烧机器的情况下为有利的。 [0083] 将经由辅助试剂入口29来将辅助试剂引入至进一步处理转化器6中，其中辅助试剂为在进一步处理转化器中进一步处理CO或CO2所必须的。此等辅助试剂分别为(例如)氢(在进一步处理转化器6为生物转化器或CO转化器的状况下)、空气或纯氧(在进一步处理转化器6为燃烧机器的状况下)或其他辅助试剂。 [0084] 进一步处理转化器出口32输出进一步处理转化器6所生产的产物。此意谓在燃气引擎或燃气涡轮机的状况下，进一步处理转化器出口32为马达轴或涡轮机轴。在化学进一步处理转化器(生物转化器或CO转化器)的状况下，进一步处理转化器出口为进一步处理转化器6中所生产的液体或气态产物的出口。 [0085] 图2图示显示鼓风炉1的另一实施例，其以类似于图1的实施例的方式来构造。已关于图1论述的鼓风炉1的相同或对应元件将在图2中具有相同参考标记，且为了简洁起见将不被详细论述。 [0086] 图2中所示的鼓风炉1额外包括燃烧机器36(即，相对于图1的鼓风炉1为额外包括)，其中燃烧机器位于鼓风炉身2与CO2转化器4之间。燃烧机器36包括燃烧气体入口38及用于排放含有CO2的废气的废气出口40。鼓风炉身2的炉内气体出口10连接至燃烧气体入口38。废气出口40连接至CO2转化器4的CO2转化器气体入口22。此意谓第一炉内气体出口10间接连接至CO2转化器气体入口22，这是因为燃烧步骤发生在鼓风炉身2与CO2转化器4之间的燃烧机器36中。 [0087] 燃烧机器36可为燃气引擎、燃气涡轮机或气体燃烧器，其生产含有CO2的废气混合物。若燃烧机器36为气体燃烧器，则气体燃烧器所生产的热可用于藉助于辅助加热器而加热鼓风炉身2，或用于预加热将被馈送至鼓风炉身2中或CO2转化器4中的气体或其他原材料。若燃烧机器36为燃气引擎或燃气涡轮机，则燃气引擎或燃气涡轮机的输出可用于为泵或风扇提供动力，其可为鼓风炉1的操作所必须的。 [0088] 如图2中所示，可经由第一排气连接41(以实线显示)将所有含有CO2的废气混合物自废气出口40引导至CO2转化器4中。视情况(如虚线显示)，可经由第二排气连接42将含有CO2的废气混合物的一部分自废气出口40引导至进一步处理转化器6中。可将含有CO2的废气混合物经由炉内气体入口30引导至进一步处理转化器6中。 [0089] 图3图示显示鼓风炉1的另一实施例，其具有类似于图1及图2的实施例的构造。已关于图1或图2论述的鼓风炉1的相同或对应元件具有相同参考标记，且为了简洁起见将不被详细论述。 [0090] 图3中所示的鼓风炉1额外包括燃烧机器36(即，相对于图1的鼓风炉1为额外包括)，其中燃烧机器位于CO2转化器4与进一步处理转化器6之间。燃烧机器36包括燃烧气体入口38及用于排出含有CO2的废气混合物的废气出口40。CO2转化器4的第二CO出口26连接至燃烧气体入口38。废气出口40连接至进一步处理转化器6的CO入口28。此意谓CO2转化器4的第二CO出口26间接连接至CO入口28，这是因为燃烧步骤发生在CO2转化器4与进一步处理转化器6之间的燃烧机器36中。 [0091] 燃烧机器36可为燃气引擎、燃气涡轮机或气体燃烧器，其生产含有CO2的废气混合物。若燃烧机器36为气体燃烧器，则气体燃烧器所生产的热可用于藉助于辅助加热器而加热鼓风炉身2，或用于预加热经引导至鼓风炉身2中或CO2转化器4中的气体或其他材料。若燃烧机器36为燃气引擎或燃气涡轮机，则燃气引擎或燃气涡轮机的输出可用于为(例如)泵或风扇提供动力，其可为操作鼓风炉1所必须的。 [0092] 图4图示显示鼓风炉1的另一实施例，其具有类似于图1、图2及图3的实施例的构造。已关于图1至图3论述的鼓风炉1的相同及类似元件在图4中具有相同参考标记，且为了简洁起见将不被详细论述。 [0093] 图4中所示的鼓风炉1包括位于鼓风炉身2与CO2转化器4之间的燃烧机器36。已参考图2详细描述燃烧机器36。以与上文关于图2所描述的方式相同的方式引入来自废气出口40的含有CO2的废气混合物。 [0094] 图4的鼓风炉还包括烃转化器46。烃转化器46包括用于引入含有烃的流体的至少一烃入口48，及用于排放至少碳(视情况与一些氢混合)的第一碳出口50及用于排放氢的H2出口52。烃转化器46为能够将烃(CnHm)转化或分解为碳及氢的任何烃转化器，特别是藉助于等离子体或藉助于热能操作的烃转化器。烃转化器46可视情况包括用于排出碳的第二碳出口54。第一碳出口50经由C连接56而连接至CO2转化器4的CO2转化器入口20。H2出口52经由H2连接58而连接至进一步处理转化器6的辅助试剂入口29，且因此供应H2作为辅助试剂。也可将第一碳出口50及H2出口52整合至用于碳及氢的组合出口50/52中。附图中未图示显示组合出口50/52，但其可存在于所有所描述实施例中。可自组合出口50/52同时将碳及氢导引至CO2转化器4。特定言之，可以H2/C气溶胶的形式提供碳及氢。 [0095] 烃转化器46较佳为等离子体操作的反应器，特定为克瓦纳(Kvaerner)反应器。在烃转化器中，在高温下藉助于等离子体单元或等离子体燃烧器而将呈含有烃的流体的形式的烃分解为纯碳(例如，以活化煤、碳黑、石墨或工业烟灰的形式)及氢。用作烃转化器46的起始材料或原材料的含有烃的流体可为(例如)甲烷、天然气、生物沼气、湿气或液化气或重油。然而，合成官能化和/或非官能化烃也可用作烃转化器46的起始材料。在替代实施例中，烃转化器46是通过热能来操作且能够(例如)藉助于热解来分解烃。在可能的情况下，烃的分解应在没有氧的情况下进行，以便抑制不合需要的碳氧化物或水的形成。然而，可能与烃一起引入的少量的氧不会对所述过程有害。 [0096] 烃转化器包括过程腔室，其具有用于含有烃的流体的入口、用于将分解能量引入至流体中的至少一单元及至少一出口。分解能量至少部分由热来提供，其例如通过等离子体(等离子体反应器)来提供。然而，分解能量也可通过其他装置(热反应器)来提供。组成主要通过热来进行。应将流体加热至1000℃以上，特定言之1500℃以上的温度。在等离子体操作的烃转化器中，等离子体气体可为自外部引入或在烃转化器内部形成的任何合适气体。诸如氩或氮的惰性气体可用作等离子体气体。或者，气态氢H2、CO或合成气体将为一选项，这是因为总归会在烃的组成期间产生此等气体。 [0097] 烃转化器46可为在超过1000℃的温度下工作的高温反应器(例如，高温克瓦纳反应器)。或者，烃转化器可为在200℃与1000℃之间的温度下工作的低温反应器(例如，低温克瓦纳反应器)。 [0098] 在另一实施例中，烃转化器46可为一或多个高温反应器与一或多个低温反应器的组合。将在下文参考图6描述此类配置。 [0099] 烃转化器46中所生产的碳可按不同比例自第一碳出口50及第二碳出口54排出。第一碳出口50用以将所生产碳(C)的一部分引导至CO2转化器4中。由分解步骤产生的氢的可变部分可与碳一起从碳出口50引导至CO2转化器4中。(在此状况下，碳出口50及H2出口52形成组合出口50/52。)氢不会对CO2转化器4中的C与CO2的上文所提及的反应有害。氢也可充当能量载体，这是因为氢由于烃转化器46中的分解步骤而非常热。第二碳出口54用以提取所生产碳中的未在CO2转化器4中用于产生一氧化碳的一部分。取决于烃转化器46的构造，所生产碳具有不同的温度。若使用热操作反应器或低温等离子体反应器，则温度介于200℃与1000℃之间，然而，在使用高温等离子体反应器的状况下，温度可高达1700℃。 [0100] 如上文所提及，可取决于所引入原材料(即，炉内气体、含有CO2的废气混合物、碳)的温度来选择CO2转化器4的操作温度。若引导至CO2转化器4中的碳(且视情况，同时引入的氢)具有(例如)1500℃至1700℃的高温，则CO2转化器4的操作温度也可为高的。若使用生产出具有仅200℃至700℃的温度的碳的烃转化器46，则本发明考虑另外加热CO2转化器4以便达成炉内气体/含有CO2的废气混合物的较佳CO2转化。应注意，碳的温度取决于烃转化器46的操作温度、C连接隔离的构造等。 [0101] 可自过程获取自第二碳出口54排出的碳作为产物，诸如活化煤、石墨、碳黑或诸如碳圆锥体或碳盘的其他变体。取决于所排出碳的形式及品质，所排出碳可用作化学工业中的原材料或用于电子工业。可想到的应用为例如半导体生产、轮胎生产、油墨、调色剂或类似产品。烃转化器46中生产的碳为高纯度原材料，其可被容易地进一步处理，尤其在使用等离子体操作的烃转化器的情况下。 [0102] 烃转化器46的可选第二碳出口54也可连接至鼓风炉身2的碳入口18。因此，可在鼓风炉过程中使用烃转化器46中生产的碳。 [0103] 在图4的实施例中，如上文关于图3的实施例描述的额外燃烧机器36可视情况设置于CO2转化器4与进一步处理转化器6之间。图4中为简洁起见，未图示显示此第二燃烧机器36。在CO2转化器4与进一步处理转化器6之间提供第二燃烧机器36是取决于进一步处理转化器6中的进一步处理过程的类型。 [0104] 如上文所提及，来自CO2转化器4的气体混合物实际上为具有低氢含量的合成气体，其中合成气体主要由CO组成。此合成气体可与来自烃转化器46的氢混合以便生产具有高氢含量的合成气体。可直接在进一步处理转化器6中或在设置于进一步处理转化器上游的混合器(未图示)中进行CO与氢的混合。在一个将来自烃转化器46的碳及至少部分氢同时引导至CO2转化器4中(例如，以H2/C气溶胶的形式)的实施例中，CO2转化器4生产具有较高氢含量的合成气体。 [0105] 图4中所示实施例的进一步处理转化器6也可通过包括不同比例的CO2、CO及H2的气体混合物来操作。引导至进一步处理转化器6中的气体混合物的CO2比例来自于燃烧机器36的废气。气体混合物的CO2比例的高低取决于是否提供燃烧机器36以及取决于其中燃烧多少炉内气体或CO。气体混合物的CO比例来自于CO2转化器，且H2比例来自于烃转化器46。气体混合物可称作合成气体。合成气体(简称为合成气)为一氧化碳与氢的气体混合物，其也可包括二氧化碳。合成气体具有约50％的天然气的能含量。合成气体可燃烧且因此可用作燃料源。合成气体也可用作用于生产其他化学产物的中间产物。 [0106] 提供至进一步处理转化器6中的气体混合物为可燃的，且一般可经燃烧以产生机械动力或加热能力。在此状况下，进一步处理转化器6为燃烧机器。其中所产生的机械动力可用于(例如)生产电力或用于为鼓风炉1中的其他机器提供动力。燃烧热可用于(例如)加热鼓风炉身2。 [0107] 进一步处理转化器6也可为生物转化器，如上文关于图1至图3的实施例所描述。若进一步处理转化器6为生物转化器，则取决于其中所使用的微生物或藻类的类型，可能需要将不同比例的CO及CO2引导至进一步处理转化器6中。可将来自第二CO出口26的CO流的一部分直接引导至进一步处理转化器6中，而来自第二CO出口26的CO流的另一部分可经由燃烧机器36被导引至进一步处理转化器6中，且可在燃烧机器36中燃烧以便产生热，且将较多CO2提供至进一步处理转化器6中。因此，可提供有利于进一步处理转化器6的CO与CO2的混合物。在生物转化器中，取决于气体混合物的CO2、CO及H2比例使用藻类或微生物，而根据上文所提及方程式中的一个来转化气体混合物。 [0108] 若进一步处理转化器6为用于生产官能化和/或非官能化烃的CO转化器，则提供至进一步处理转化器6中的气体混合物为主要由CO及H2组成的合成气体。自所述合成气体，CO转化器较佳藉助于上文所提及的过程(费托过程、柏吉斯-皮尔过程等)而生产出石蜡、煤油、柴油、汽油、湿气或液化气或甲醇。在此状况下，气体混合物含有较少或不含有含CO2的废气，这是因为较佳将CO及H2引导至进一步处理转化器6中。 [0109] 对于上文论述的所有实施例，应注意，自可选第二炉内气体出口12引导且经由可选第二炉内气体连接31的炉内气体可被纯化，以去除有害材料，诸如硫、灰烬、重金属及可能对于对应进一步处理转化器6有害的其他物质。若进一步处理转化器6仅为燃烧机器，则也可使用来自第二炉内气体出口12的非纯化炉内气体。 [0110] 对于上文论述的所有实施例，应进一步注意，若特定CO2比例为进一步处理转化器6所需要的，则可自燃烧机器36中的一个将含有CO2的废气的一部分直接导引至进一步处理转化器6中。 [0111] 图5的实施例图示显示另一鼓风炉1，其藉助于替代CO2转化器104而处理炉内气体，特定言之包括于炉内气体中的CO2。已参考图1至图4论述的鼓风炉1的相同或对应元件将在图5中具有相同参考标记，且为了简洁起见将不详细论述此等元件。 [0112] 鼓风炉身2是以与图1至图4的上述实施例中的方式相同的方式来构造。燃烧机器36也可位于鼓风炉身2与替代CO2转化器104之间，其中燃烧机器生产含有CO2的废气。将藉助于废气连接41来将含有CO2的废气导引至替代CO2转化器104的CO2转化器气体入口122中。 [0113] 根据图5的实施例的替代CO2转化器104用以根据以下方程式、藉助于逆水煤气变换反应(Reverse-Water-Shift(RWS)reaction)或RWS反应而将CO2转化为CO与H2O的混合物。 [0114] CO2+H2→CO+H2O [0115] 因此，在下文中将替代CO2转化器104称作RWS CO2转化器104。RWS CO2转化器104包括CO2转化器入口120、CO2转化器气体入口122及CO2转化器出口124，其中自所述CO2转化器出口124排出CO/H2O混合物。 [0116] 经由混合物连接126将CO/H2O混合物导引至水分离器128中，其中水分离器128包括混合物入口130、H2O出口132及CO出口134。水分离器128用以自CO/H2O混合物分离H2O，且经由H2O出口132排出所述H2O。经分离的CO气体可自CO出口134排出且可导引至分配器单元16。分配器单元16将CO气体引导至鼓风炉身2的不同高度。应注意，水分离器128为可选的，且也可取决于冶金过程的所要控制方法，而将一定量的水引入至鼓风炉身2中。 [0117] 第五实施例的鼓风炉1还包括烃转化器46，其可以与上文参考图1至图4的实施例所论述的相同方式来构造，且可根据与上文参考图1至图4的实施例所论述的相同方法来工作。然而，第五实施例的烃转化器46以不同方式连接。烃转化器46的H2出口52连接至RWS CO2转化器104的CO2转化器入口120。如上文所提及，在烃转化器46内部生产的碳(C)的一部分可作为产品售卖，例如自第一碳出口50排出。或者，可经由碳入口18而将碳(C)引导至鼓风炉身2中。如其他实施例所描述，烃转化器46可具有仅一个碳出口50、54，且所要C比例可在稍后排出。仅提供碳出口50及54以用于描述不同的C流程将为可能的。 [0118] 可视情况将在RWS CO2转化器104中未使用或未转化的来自烃转化器46的任何过量氢H2引导至H2储存容器。所储存氢可作为产品售卖，或可用于加热所揭示过程中的其他地方。 [0119] 在图1至图5的所有实施例中，可提供辅助加热器(附图中未图示显示)，其中辅助加热器用以加热鼓风炉身2的还原区。此类额外加热可为必要的，这是因为相比于现有已知的鼓风炉过程(其中将焦炭或煤及铁矿石与添加剂一起馈送至鼓风炉身2中)，可预期较低过程温度。因此，取决于鼓风炉身2的构造及大小、且取决于馈送至鼓风炉身2中的原材料的温度，可能有必要提供额外或辅助加热。所述辅助加热器可使用在燃烧机器36中的一个中或在进一步处理转化器6(若进一步处理转化器6为燃烧机器)中产生的热。此外，辅助加热器可使用来自烃转化器46的废热。如已经提及，烃转化器46在烃的分解期间产生大量的废热，不管烃转化器46是热操作还是通过等离子体而操作。 [0120] 还应注意，取决于各种转化器及鼓风炉身2的大小，在图1至图5的所有实施例中可提供一个以上CO2转化器、一个以上烃转化器、一个以上燃烧机器及一个以上进一步处理转化器，且其可并行操作。 [0121] 此外，针对图1至图5的所有实施例考虑了多个进一步处理转化器6，其中此等进一步处理转化器6根据不同原理来工作。作为一实例，第一进一步处理转化器6可经实施为用于另外加热鼓风炉身的气体燃烧器(第一燃烧机器)；与第一进一步处理转化器并行操作的第二进一步处理转化器6可经实施为燃气涡轮机(第二燃烧机器)，其中所述燃气涡轮机产生用于鼓风炉1的泵或风扇的动力；并行操作的第三进一步处理转化器6可通过包括CO及H2的合成气体来操作，以便以上述方式生产烃(根据费托原理的CO转化器)；且气体混合物的剩余部分可在第四进一步处理转化器6(生物转化器)中使用藻类或微生物在生物过程中经转化。 [0122] 基于上文的论述，可总结出以下有利组合： [0123] 1.根据鲍氏平衡在C的存在下将CO2还原为CO的CO2转化器4，其中CO2转化器4与进一步处理转化器6组合，进一步处理转化器6为燃烧机器、生物转化器或转化合成气体的CO转化器中的一个。特定较佳进一步处理转化器为生物转化器及转化合成气体的CO转化器，这是因为在此等实施例(参见下文实例1至4)中自整体过程排放出较少CO2或没有排放出CO2。 [0124] 2.根据逆水煤气变换反应将CO2及H2还原为CO/H2O混合物的替代RWS CO2转化器104，其中RWS CO2转化器104与可选水分离器组合。 [0125] 在上文提及的所有实施例中，若用于还原CO2所必需的碳或氢是在可通过容易获得且低成本的烃操作的烃转化器中生产，则将为有利的。特定言之，考虑将含有烃的天然产生的气体(即，天然气、裂解气或其他容易获得且低成本的气体)馈送至烃转化器46中。 [0126] 在下文中，描述图1至图5的实施例的操作。首先，将基于第一实施例的简单说明来解释基本操作。 [0127] 在操作期间，经由送料器8将主要由金属氧化物组成的金属矿石馈送至鼓风炉身中。在操作期间，在鼓风炉身2中自上而下存在在约200℃至2000℃的范围内的温度分布。在操作期间，干燥及预加热区具有约200℃的温度，还原区具有约400℃至900℃的温度，碳化区具有约1000℃至1500℃的温度，且熔融区具有约1200℃至1800℃的温度。 [0128] 如上文所提及，经由进料器8馈送的原材料通常分别为作为加热及还原材料的金属矿石、添加剂及焦炭或煤。藉助于根据本发明的过程，作为加热及还原材料的焦炭或煤的馈送可在稳态或稳定操作期间得以减少或甚至完全省略。仅在操作的开始，可有必要馈送大量的焦炭或煤作为加热材料。在稳态及连续操作期间，金属矿石的还原(尤其金属氧化物的还原)最终藉助于自CO2转化器4、CO2转化器104引导至鼓风炉身2中的气态CO而达成。 [0129] 如上文所提及，经典鼓风炉过程的炉内气体具有氮(N2，约52至59％)、二氧化碳(CO2，约22至24％)、一氧化碳(CO，约18至21％)及氢(H2，约1至3％)及进一步水蒸汽以及可能痕量的甲烷(CH4)的不同组成。在根据本发明的鼓风炉过程中，可预期仅在操作的开始有此类组成，这是因为考虑到仅为了预加热或启动鼓风炉1才将大量空气吹进鼓风炉身2中。 [0130] 一获得鼓风炉1的稳态操作且存在稳态温度，就不将实质量的空气吹进鼓风炉身2中。本申请的鼓风炉过程的炉内气体在稳态操作期间仅不包括氮，但由含有以下各项的可变混合物组成：二氧化碳(CO2，约50至53％)、一氧化碳(CO，约42至46％)及氢(H2，约2至6％)、以及水蒸汽(H2O；取决于矿石及可选添加剂的湿度)及可能痕量的甲烷(CH4)。在金属矿石的转化期间形成气体CO2及CO，然而，此等气体也可自添加剂形成。实际上，取决于鼓风炉的构造、取决于铁矿石的组成(Fe2/O3和/或Fe3/O4)、取决于过程参数等，炉内气体中存在CO与CO2的可变比率。 [0131] 炉内气体为热的且因此在操作期间在鼓风炉身2中上升。上升的炉内气体自第一炉内气体出口10排出，且经由第一炉内气体连接(第一炉内气体管道23)而引导至CO2转化器4中。此外，经由CO2转化器入口20将碳(C粒子)馈送至CO2转化器4中。根据图1，碳可仅来自C储存容器。或者，碳来自烃转化器46，如参考图4的实施例所描述。视情况，碳与氢混合(H2/C气溶胶)。 [0132] 经由CO2转化器气体入口22将主要含有CO2的炉内气体引导至CO2转化器4中，且将炉内气体引导经过热碳或使其与H2/C气溶胶混合。如上文提及，在本申请的冶金过程的稳态操作期间，炉内气体主要由可变比例的CO2及CO组成。炉内气体具有250℃至400℃的温度。经由CO2转化器入口20将热碳提供至CO2转化器4中。CO2转化器4在鲍氏平衡下操作，所述平衡设置在用热碳转化二氧化碳期间。“鲍氏反应”为本领域技术人员所熟知且将不被详细描述： [0133] CO2+C→2CO ΔH＝+172,45kJ/摩尔 [0134] 如上文所提及，可能存在的水蒸汽(H2O)的转化也根据以下方程式而小规模地发生在CO2转化器4内部： [0135] H2O+C→CO+H2 ΔH＝+131,4kJ/摩尔 [0136] 将通过对应地控制冶金过程而适应上文所提及的炉内气体中的CO及CO2的可变比例。特定言之，提供至CO2转化器4中的碳(C)的量将与用于转化二氧化碳及水蒸汽所必需的一样多。此外，将以此方式控制CO2转化器4内部的温度而使得达成尽可能好的转化等级。将在约800℃的温度下产生约94％的一氧化碳，且将在约1000℃的温度下生产约99％的一氧化碳。因此，在理想状况下，二氧化碳(CO2)在馈送碳(C)的存在下几乎完全转化，且几乎仅生产出(99％)CO气体。归因于馈送至CO2转化器入口20中的碳，鼓风炉身2与CO2转化器4之间的线路中的气体量加倍(时间平均)。因此，根据本发明的过程，将约一半的经转化炉内气体自CO2转化器4引导至进一步处理转化器6中(即，经由第二CO出口26)。 [0137] 热气体混合物自CO2转化器4离开，其中气体混合物几乎完全由一氧化碳(CO)组成，且具有约800℃至2000℃的温度(取决于CO2转化器4的操作温度)。转化速率取决于如上文所提及的过程控制(压力及温度的控制)。为了简化起见，自CO2转化器离开的气体混合物将被描述为一氧化碳或CO气体。自CO2转化器4离开的CO气体也含有热能，其可直接或间接(即，经由图1中未图示显示的热交换器)用于预加热(例如)馈送至CO2转化器气体入口22中的具有高CO2含量的炉内气体。 [0138] 经由CO连接25将来自CO2转化器4的一半CO气体引导至鼓风炉身2处的CO入口14中。藉助于分配器单元16，可在不同高度处将不同量的CO气体馈送至鼓风炉身2中。CO气体一返回至鼓风炉身2中，就在金属氧化物的存在下将CO的一部分转化为CO2。自添加剂及金属矿石，将生产额外的CO2(自添加剂产生)及水(来源于添加剂及矿石)。在鼓风炉1的某一操作时间后，在根据本发明的冶金鼓风炉过程的连续稳态操作期间，氮的量由于没有新的来自空气的氮馈送至鼓风炉身中而降低。因此，本发明的冶金过程的炉内气体最终仅由CO2、CO及H2组成。CO及氢的比例根据以下方程式而增加： [0139] C+CO2→2CO [0140] C+H2O→CO+H2 [0141] 鼓风炉身2中的CO气体及氢充当还原剂且还原金属矿石。视情况，可在熔融金属的液面以下引入CO气体的一部分。 [0142] 视情况，可经由碳入口18将纯碳馈送至熔融金属中，其引起金属的熔点降低。馈送至碳入口18中的碳可来自与碳相同的来源。较佳地，碳C来自上文提及的烃转化器46。 [0143] 经由第二CO出口26及CO连接34将分别来自CO2转化器4的气体混合物或CO气体的第二部分引导至进一步处理转化器6的CO入口28。 [0144] 若进一步处理转化器6为燃烧机器，则将(例如)在燃气引擎或燃气涡轮机中发生燃烧过程或(例如)在燃料电池中发生氧化过程。将经由辅助试剂入口29馈送任何所需的辅助试剂，其中此等辅助试剂分别为气体混合物或CO气体的燃烧或氧化所必须的。此类辅助试剂可分别在燃气引擎或燃气涡轮机或气体燃烧器的状况下为氧或空气。 [0145] 若进一步处理转化器6经实施为生物转化器，则在进一步处理转化器6中进行生物转化过程，其中根据以下净方程式使用微生物或藻类来进行转化过程： [0146] a)6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2； [0147] b)6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O； [0148] c)2CO+4H2→C2H5OH+H2O [0149] 藉助于此类生物转化过程，馈送至进一步处理转化器6中的气体可使用微生物或藻类而转化为煤油、柴油、汽油、甲醇或另一燃料作为最终产物。此最终产物将接着自进一步处理转化器出口32离开。 [0150] 若进一步处理转化器6为CO转化器，则将在进一步处理转化器6中生产官能化和/或非官能化烃。在此状况下，进一步处理转化器6将被提供来自CO2转化器4的CO以及经由辅助试剂入口29提供的作为辅助试剂的H2，其中两者得出合成气体。或者，若将H2/C气溶胶馈送至CO2转化器4中，则自CO2转化器4将CO及H2同时馈送至进一步处理转化器6中。所生产烃为(例如)石蜡、煤油、柴油、汽油、湿气或液化气或甲醇。在此状况下，进一步处理转化器(例如)根据费托过程、根据柏吉斯-皮尔过程或皮尔过程来工作，其中此等过程为本领域技术人员所已知且将不再被详细描述。在此状况下，所生产烃作为最终产物自进一步处理转化器出口32离开。 [0151] 取决于所使用进一步处理转化器6的类型，可经由第二炉内气体连接31自第二炉内气体出口12将炉内气体馈送至进一步处理转化器6的炉内气体入口30。若进一步处理转化器6为生物转化器(如上文所述)，则纯化炉内气体以去除有毒物质，所述有毒物质可能会伤害微生物或藻类。若进一步处理转化器6为上文所提及的CO转化器中的一个，则纯化炉内气体以去除可能对所选择CO转化器(费托转化器、柏吉斯皮尔转化器等)的操作有害的物质。 [0152] 根据图2的鼓风炉1的实施例的操作以与上文关于图1的鼓风炉所描述的方式相同的方式发生。图2中所图示显示的转化器可以与上述相同方式操作。 [0153] 然而，根据图2的鼓风炉1的操作的不同之处在于：自第一炉内气体出口10排出的炉内气体经引导至燃烧机器36中且通过所添加的氧燃烧。在燃烧机器36中的此燃烧步骤期间，燃烧炉内气体的可燃成分，即CO及H2。一氧化碳(CO)燃烧为二氧化碳(CO2)，且氢(H2)燃烧为水蒸汽(H2O)。H2O的量为很低的。因此，仅间接地将炉内气体引导至CO2转化器4中，这是因为氧化步骤发生在燃烧机器36中。 [0154] 如上文所提及，在鼓风炉1的初始加热阶段期间大量的氮(N2)可为炉内气体的一部分。氮为惰性气体，且并不参与燃烧机器36中的氧化步骤。在鼓风炉1的持续操作期间，炉内气体的N2的比例在本发明的冶金过程中降低，这是因为在操作中某一时间之后几乎没有N2被引导至鼓风炉身2中。在炉内气体中所含的CO的燃烧或氧化步骤之后，自燃烧机器36排出的废气混合物主要由CO2组成，即，在氧化步骤的前炉内气体中所含CO2的量以及由于燃烧CO所产生的CO2的量。含有CO2的此废气混合物将经由废气连接41馈送至CO2转化器气体入口22中。在CO2转化器4中，含有CO2的废气混合物将在所添加C的存在下还原为CO，如上文所描述。 [0155] 根据图2的实施例的其他操作步骤对应于上文关于图1描述的操作，且此描述为了简洁性而不再描述。 [0156] 如上文所提及，考虑视情况经由第二废气连接42而将含有CO2的废气混合物的一部分引导至进一步处理转化器6中。以此方式，可提供所要比率的CO与CO2用于进一步处理转化器6。此可尤其在进一步处理转化器6为使用微生物或藻类的生物转化器的情况下为优点。 [0157] 根据图3的实施例的操作也以与上文关于图1的实施例所描述的方式类似的方式而发生，且因此将不再完全重复所述操作步骤。 [0158] 在根据图3的鼓风炉1的操作期间，自第二CO出口26将CO2转化器4中生产的CO气体引导至燃烧机器36中。在燃烧机器36中，馈送至其的CO与所添加氧燃烧为CO2。根据图3的实施例的操作的不同之处在于：仅间接地将来自CO2转化器4的CO气体的一部分导引至进一步处理转化器6中，这是因为氧化步骤发生于燃烧机器36中。自燃烧机器36的废气出口40排出含有CO2的废气混合物，且经由废气连接41将含有CO2的废气混合物引导至进一步处理转化器6中。 [0159] 在此状况下，进一步处理转化器6几乎完全用CO2及对应辅助试剂操作，所述辅助试剂是经由辅助试剂输入端(辅助试剂入口29)及视情况提供的炉内气体输入端(炉内气体入口30)而引入。在图3的实施例中，进一步处理转化器6为使用藻类或微生物操作的生物转化器。在此实施例中，较佳将氢、水或CO视为辅助试剂。可自储存容器或自烃转化器46将氢提供作为辅助试剂，如下文描述。另外，CO可经提供作为辅助试剂，且可为经由第二炉内气体出口12及第二炉内气体连接31而引导至进一步处理转化器6中的炉内气体的一部分。在此状况下，自进一步处理转化器出口32排出生物转化过程中所生产的产物，即乙醇(C2H5OH或C2H6O)及H2O。 [0160] 图4中所示的鼓风炉1的操作以与上文针对其他实施例所描述的方式类似的方式进行。图4中所图示显示的转化器能够以与上述相同方式操作。 [0161] 在图4的实施例中，经由碳入口(CO2转化器入口20)馈送至CO2转化器4中的碳是由上述烃转化器46生产。烃转化器46进一步生产可作为辅助试剂引导至进一步处理转化器6的辅助试剂输入端(辅助试剂入口29)中的氢(H2)。或者，将氢的至少一部分与碳同时引导至CO2转化器4中，例如作为H2/C气溶胶(附图中未图示显示)。将氢的此部分与来自CO2转化器4的CO一起引导至进一步处理转化器6中。 [0162] 烃转化器46如下操作：经由烃入口48将含有烃的原料馈送至烃转化器46中。若烃为例如甲烷(CH4)，则自1摩尔甲烷生产1摩尔碳及2摩尔氢。烃转化器46能够藉助于已知热过程(例如，经由热解)来分解含有烃的材料。或者，藉助于等离子体(例如，藉助于克瓦纳过程)来分解含有烃的原材料或原料。在藉助于烃转化器46的等离子体燃烧器中的等离子体的分解步骤中，根据以下反应在约1600℃温度下转化烃，其中用于等离子体燃烧器的能量为电能，且等离子体燃烧器产生热能： [0163] CnHm+能量→nC+m/2H2 [0164] 由于化学产物的高能量含量及高温，可达成几乎100％的转化或分解过程效率。 [0165] 所得碳经由碳入口(CO2转化器入口20)而至少部分引导至CO2转化器4中。由于自烃转化器46排出的碳具有高温，所以碳的热能的至少一部分可用于对CO2转化器4内部的转化过程加热或供能，其中CO2转化器较佳在约1000℃的温度下工作。视情况，碳可与氢混合(H2/C气溶胶)且可引导至CO2转化器4中，其中氢为额外能量载体。 [0166] 烃转化器46与CO2转化器4之间的C连接56以此方式形成而使得在自烃转化器46至CO2转化器4的路上碳不会冷却太多。C连接56可(例如)被隔离和/或加热。烃转化器46中所生产的氢由于烃转化器46内部的高操作温度而也含有热能。因此，用于加热C连接56的一个可能性为，使用来自氢出口52的氢的热能来直接或间接地藉助于热交换器来加热烃转化器46与CO2转化器4之间的C连接56。以此方式，可能在没有任何大量能量输入的情况下，在CO2转化器4内部通过来自炉内气体或含有CO2的废气混合物的添加的温的或热的二氧化碳，而将来自烃转化器46的热碳转化为一氧化碳。 [0167] 如上文提及，烃转化器46中生产的碳的一部分可经由第二碳出口54排出，且可作为最终产物来售卖或可经由碳入口18引导至鼓风炉身2中。或者，碳可在燃烧机器36中的一个中燃烧，或可作为还原剂吹进鼓风炉身2中或可经燃烧以用于生产热能。 [0168] 在图4的实施例中，进一步处理转化器6再次可为用于生产官能化和/或非官能化烃的燃烧机器、生物转化器或CO转化器，如上文关于图1至图3的实施例所描述。进一步处理转化器6的不同实施的操作类似于上文针对其他实施例所描述的操作。 [0169] 在所有实施例中，馈送至进一步处理转化器6中的气体可直接或经由附图中未图示显示的混合器来引入。取决于合成气体的所要组成，所要的氢与CO的比率可在此类混合器中调整，且可在混合器的合成气体出口处排出。若并非全部可用CO流及全部可用H2流可用于混合器中，则在混合器中未使用的纯气体CO或H2的部分可被单独进一步处理。 [0170] 在所有实施例中，可视情况经由第二炉内气体连接31将炉内气体自第二炉内气体出口12引导至进一步处理转化器6中。取决于进一步处理转化器6的类型，清洁炉内气体以去除有害物质。 [0171] 此外，在燃烧机器36位于鼓风炉身2与CO2转化器4之间的所有实施例中，可经由第二废气连接42而将含有CO2的废气混合物的一部分直接导引至进一步处理转化器6中，即绕过CO2转化器4。 [0172] 在下文中，描述根据图5的实施例的操作。鼓风炉身2内部的过程与上文关于图1的实施例所描述的相同。因此，不再重复鼓风炉身2内部的过程。自鼓风炉身2排出的炉内气体经直接导引至替代RWS CO2转化器104中，或以含有CO2的废气混合物的形式间接经由中间燃烧机器36导引至RWS CO2转化器104中。如在先前实施例中，经过燃烧机器36之间接途径及其中的燃烧或氧化步骤为可选的。 [0173] 与图1至图4的实施例不同，炉内气体或含有CO2的废气混合物并未与碳混合，而是与RWS CO2转化器104内部的氢混合，其中将氢馈送至CO2转化器入口120中。氢来自图5中所示的烃转化器46。或者，氢可仅来自储存容器。烃转化器46以与上文参考图1至图4的其他实施例所描述的方式相同的方式来操作。烃转化器46中生产的氢(H2)被馈送至RWS CO2转化器104中，且在其中与来自废气或来自炉内气体的CO2反应，以根据以下逆水煤气变换反应来形成CO及H2O的混合物：CO2+H2→CO+H2O。若水蒸汽(H2O)也与炉内气体一起或与含有CO2的废气混合物一起进入RWS CO2转化器104中，则H2O为化学中性的且并不参与逆水煤气变换反应。 [0174] CO/H2O混合物自CO2转化器出口124而自RWS CO2转化器104排出。CO/H2O混合物经引导经过水分离器128，其中H2O在水分离器128中被分离且自H2O出口132引流。剩余CO气体自水分离器128的CO出口134排出，且经由CO连接25而引导至鼓风炉身2中。CO/H2O混合物可替代性地经由CO连接25(图4中未图示显示)而引导至鼓风炉身2中。 [0175] 至于烃转化器46生产过量的H2气体(其不可在CO2转化器内部存在CO2的情况下经转化)，所述过量的H2可经储存且作为产物售卖。或者，此类过量H2可用于对鼓风炉身2的上文所提及的辅助加热器供能。 [0176] 在烃转化器46内部生产且未用于RWS CO2转化器104的碳可作为产物售卖，即碳黑或活性碳。替代性地或另外，可经由碳入口18将过量的碳部分引入至熔融金属中以便降低熔点。此外，也可将所生产碳吹进鼓风炉身2中，或可用于对辅助加热器或鼓风炉身2供能。 [0177] 图5的实施例并不包括进一步处理转化器，这是因为炉内气体中所含的CO2根据逆水煤气变换反应而转化为CO，即未添加碳(C)。因此，鼓风炉身2与RWS CO2转化器104之间的线路中的气体的量并未如上文参考图1至图4所描述而加倍。因此，在图5的实施例中，过量CO在进一步处理转化器中的进一步处理并不有用。 [0178] 取决于转化器及整个鼓风炉1的大小，可在所有实施例中以上文所参考方法操作一个以上CO2转化器4、CO2转化器104、一个以上燃烧机器36及一个以上进一步处理转化器6。此外，进一步处理转化器6可进行上文所提及的不同操作，即，生物转化器可与柏吉斯-皮尔转化器或与费托转化器平行操作。 [0179] 在图1至图5的所有实施例中，可通过来自辅助加热器的热来加热鼓风炉身2或CO2转化器4、CO2转化器104。鼓风炉身2的下部部分中的温度应足以将金属保持于熔融状态。CO2转化器4、CO2转化器104内部的温度应足以达成CO2至CO的可能完全转化。用于辅助加热器的热较佳通过燃烧机器36中的一者个或呈燃烧机器形式的进一步处理转化器6中的燃烧来生产。或者，可使用自烃转化器46的操作而产生的废热。如上文提及，烃转化器46在高温下操作，尤其在烃转化器经实施为高温等离子体转化器的情况下。可藉助于热交换器或通过导引原材料流(所述原材料流以彼此紧密接触的形式导引)来将废热引导至鼓风炉身2和/或CO2转化器4。 [0180] 若使用在低温下操作的烃转化器46(例如，热能转化器或低温等离子体转化器)，则在CO2转化器4内部CO2至CO的转化将由于操作温度太低(即，低于800℃)而太不完整(即，太少的CO2转化为CO)的情况下，可仅有必要在CO2转化器4处提供辅助加热器。虽然在800℃的温度下提供约94％的一氧化碳，但转化率在此温度以下大大地降低。由于在约1000℃的温度下已提供约99％的一氧化碳，所以将CO2转化器4加热过多(例如，超过1700℃)将为不太有用的，这是因为一半的热能在CO气体自第二CO出口26排出时丢失。至少在鼓风炉身2的下部区域中，温度应在1000℃与1300℃之间，这是因为经还原金属(生铁)在所述温度下融化且可经排出或放出。若鼓风炉身2不被热的所引入CO气体充分加热，且因此若较低温度占主要部分，则在鼓风炉身2处使用辅助加热器将为有用的。 [0181] 若使用在高温下操作的烃转化器46，则烃转化器46已将在900℃与1700℃之间的温度下的碳提供至CO2转化器4(高温等离子体反应器的温度范围为自1500℃至1700℃)。因此，高达1700℃的CO2转化器4的操作温度可为有用的。在此状况下，用于CO2转化器4的辅助加热器并非必要的。 [0182] 取决于鼓风炉的大小，也考虑平行操作多个烃转化器46，以便提供用于转化或分解的所要容量。在所有实施例中，烃转化器46可为平行操作的多个烃转化器46a、46b的组合，如图6中所示，例如高温烃转化器46a与低温烃转化器46b的组合。高温烃转化器在超过1000℃的温度下操作，且低温烃转化器在200℃与1000℃之间的温度下操作。可经由共同馈送线或单独馈送线来将待分解的烃馈送至高温烃转化器46a及低温烃转化器46b中。包括多个较小组件的烃转化器46的有利之处在于：可通过理想的处理参数来分解不同的烃或不同比例的烃。此外，个别高温或低温烃转化器可生产不同等级或类型的碳，例如用于可售产物的一种类型及用于鼓风炉身中的另一类型。 [0183] 已针对理想条件来描述上文提及的实施例。将显而易见，在实际实施中，不同比例的氢、CO2、CO及N2将存在于炉内气体中。因此，也将自CO2转化器4分别排出不同的CO气体或合成气体的流。然而，可藉助于混合器而使在进一步处理转化器6中进一步处理的合成气体的组成维持恒定。因此，可提供几乎具有恒定组成的合成气体以用于进一步处理转化器6。 [0184] 然而，若进一步处理转化器6使用微生物或藻类，则可通过微生物或藻类来补偿所提供气体混合物的微小变化。以下实例有关于可在转化不同比例的所涉及气体或原材料的情况下出现的情形： [0185] 实例1 [0186] 提供至鼓风炉身2中的CO的50％被转化为CO2(无排出金属(Fe)情况下的CO的总结果)： [0187] 2CO+1/2O2→CO+CO2 [0188] 气体CO及CO2被作为炉内气体引导至CO2转化器4中。在CO2转化器4中(用C进行还原；鲍氏)，发生以下反应： [0189] 3CO2+3CO+3C→9CO [0190] 换言之：炉内气体+3C→9CO [0191] 在烃转化器46(在此状况下等离子体转化器，特定言之克瓦纳反应器)中，发生以下反应： [0192] 3CH4→3C+6H2 [0193] 因此，在进一步处理转化器6(在此状况下，用于生产烃的CO转化器)中使用全部生产的氢(6摩尔H2)。将全部生产的碳(3摩尔C)引导至CO2转化器4中。 [0194] 随后，将CO2转化器4内部生产的全部9摩尔CO的三分之二的一氧化碳(6摩尔CO)重新引导至鼓风炉身2中。将剩余三分之一的一氧化碳(3摩尔CO)与来自烃转化器46的氢一起以合成气体的形式馈送至进一步处理转化器6中(在此状况下为CO转化器)。将氢(6摩尔H2)馈送至进一步处理转化器6中作为辅助试剂(或者若将碳以H2/C气溶胶的形式馈送至CO2转化器4中，则可经由CO2转化器4将氢馈送至进一步处理转化器6中)。 [0195] 总结得出实例1中发生以下反应： [0196] 1.鼓风炉身2： [0197] Fe2O3+6CO→2Fe+3CO2+3CO [0198] 2.烃转化器46(此处为克瓦纳反应器)： [0199] 3CH4→3C+6H2 [0200] 3.CO2转化器4(此处为鲍氏)： [0201] 3CO2+3CO+3C→9CO [0202] 4.进一步处理转化器6(此处为合成气体在CO转化器中的转化)： [0203] 3CO+6H2→3(CH2)n+3H2O [0204] 实例2 [0205] 提供至鼓风炉身2中的CO的75％被转化为CO2(无排出金属(Fe)情况下的CO的总结果)： [0206] 4CO+3/2O2→CO+3CO2 [0207] 气体CO及CO2被作为炉内气体而引导至CO2转化器4中。在CO2转化器内部(用C进行还原；鲍氏)，发生以下反应： [0208] 3CO2+CO+3C→7CO [0209] 换言之：炉内气体+3C→7CO [0210] 在烃转化器46(在此状况下等离子体转化器，特定言之克瓦纳反应器)内部，发生以下反应： [0211] 3CH4→3C+6H2 [0212] 其后，将CO2转化器4中生产的7摩尔CO中的七分之四的一氧化碳(4摩尔CO)重新引导至鼓风炉身2中。将剩余七分之三的一氧化碳(3摩尔CO)与来自烃转化器46的氢(6摩尔H2)一起以合成气体的形式馈送至进一步处理转化器6中(此处为CO转化器)。将氢馈送至进一步处理转化器中作为辅助试剂(或者若将碳以H2/C气溶胶的形式引导至CO2转化器4中，则可经由CO2转化器4将氢引导至进一步处理转化器6中)。 [0213] 总结得出实例2中发生以下反应： [0214] 1.鼓风炉身2： [0215] Fe2O3+4CO→2Fe+3CO2+CO [0216] 2.烃转化器46(此处为克瓦纳反应器)： [0217] 3CH4→3C+6H2 [0218] 3.CO2转化器4(此处为鲍氏)： [0219] 3CO2+CO+3C→7CO [0220] 4.进一步处理转化器6(此处为合成气体在CO转化器中的转化)： [0221] 3CO+6H2→3(CH2)n+3H2O [0222] 实例3 [0223] 馈送至鼓风炉身2中的100％的CO被转化为CO2(无排出金属(Fe)情况下的CO的总结果)： [0224] 2CO+O2→2CO2 [0225] CO2作为炉内气体而引导至CO2转化器4中。在CO2转化器4内部(用C进行还原；鲍氏)，发生以下反应： [0226] 2CO2+2C→4CO [0227] 换言之：炉内气体+2C→4CO [0228] 将CO2转化器4中生产的一氧化碳的一半重新引导至鼓风炉身2中。将另一半一氧化碳与来自烃转化器46(在此状况下为等离子体转化器)的氢同时以合成气体的形式引导至进一步处理转化器6中(在此状况下为生物转化器)。 [0229] 在烃转化器46(此处为等离子体转化器，特定言之克瓦纳反应器)中，发生以下反应： [0230] 12CH4→12C+24H2 [0231] 因此，全部生产的氢(24摩尔H2)被用于进一步处理转化器6中。将全部生产的碳(12摩尔C)引导至CO2转化器4中。 [0232] 总结得出实例3中发生以下反应： [0233] 1.鼓风炉身2： [0234] 4Fe2O3+12CO→8Fe+12CO2 [0235] 2.烃转化器46(此处为克瓦纳反应器)： [0236] 12CH4→12C+24H2 [0237] 3.CO2转化器4(此处为鲍氏)： [0238] 12C+12CO2→24CO [0239] 4.进一步处理转化器6(此处为生物转化器)： [0240] 24H2+12CO→6C2H5OH+18H2O [0241] 实例4 [0242] 馈送至鼓风炉身2中的100％的CO被转化为CO2(无排出金属(Fe)情况下的CO的总结果)： [0243] 2CO+O2→2CO2 [0244] 其后，来自鼓风炉身2的CO2被划分。一半的CO2被引导至CO2转化器4中。另一半来自鼓风炉身2的CO2经由第二炉内气体连接31引导至进一步处理转化器6(此处为生物转化器)中。将CO2的所述第二部分或第二半(表示第一辅助试剂)与来自烃转化器46(在此状况下克瓦纳反应器)的氢(表示第二辅助试剂)一起作为合成气体来提供至进一步处理转化器6。 [0245] 在CO2转化器4中(用C进行还原；鲍氏)，发生以下反应： [0246] 2CO2+2C→4CO [0247] 换言之：炉内气体+2C→4CO [0248] 在烃转化器46(此处为等离子体转化器，特定言之克瓦纳反应器)中，发生以下反应： [0249] 9CH4→9C+18H2 [0250] 因此，全部生产的氢(18摩尔H2)用于进一步处理转化器6中。将所生产碳的三分之二(6摩尔C)引导至CO2转化器4中。剩余三分之一的碳(3摩尔C)可用作最终产物，例如用于交易或用在本申请的处理金属矿石的方法。 [0251] 总结得出实例4中发生以下反应： [0252] 1.鼓风炉身2： [0253] 4Fe2O3+12CO→8Fe+12CO2 [0254] 2.烃转化器46(此处为克瓦纳反应器)： [0255] 9CH4→9C+18H2 [0256] 3.CO2转化器4(此处为鲍氏)： [0257] 6C+6CO2→12CO [0258] 4.进一步处理转化器6(此处为生物转化器)： [0259] 18H2+6CO→3C2H5OH+9H2O [0260] 或者，在所有实例中，可在CO转化器中将由CO及H2组成的合成气体转化为官能化和/或非官能化烃，如上文所描述。 [0261] 实例3及4的比较 [0262] 当将实例3(合成气路线)与实例4(CO2路线)进行比较时，将认识到，在实例3中，倘若自相同赤铁矿石(Fe2O3)生产出相同量的生铁，则在生物转化器中生产出较高产量的产物(乙醇)。然而，为了在实例3中得到双倍的乙醇量，需要分解额外三分之一的甲烷。此外，未得到额外可用的碳(3摩尔C)，其在实例4中可用且可用于降低粗金属(生铁)的熔点(在经由碳入口18引入的情况下)。在两种状况下，完全自外部提供的(化石)甲烷产生乙醇的碳(及形成碳产物或纯碳的碳)。然而，实例4具有以下优点：在生物转化器中转化的100％的碳确实来自鼓风炉身2所排放的CO2。因此，实例4由于其避免了CO2而为有利的。此为经济性问题：是否宁可将较多的甲烷馈送至过程中，而因此可生产较多乙醇(实例3)，或是否宁可生产较少的乙醇，而替代的是将生产额外的碳(C)(实例4)。 [0263] 此外，变得显而易见，用于本发明的整个方法的过程控制可灵活地用于鼓风炉身2中的过程。由于用于处理金属矿石的方法实施于线路中，所以原材料或产物的量最终取决于原材料生产(生铁生产)及所使用的金属矿石(铁矿石)： [0264] Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2 [0265] Fe3O4+4CO→4Fe+4CO2 [0266] 若使用赤铁矿(Fe2O3)，则与使用磁铁矿(Fe3O4)作为矿石相比，每吨生铁需要更多的CO。因此，与磁铁矿相比，赤铁矿最终也在进一步处理转化器6中(例如，在生物转化器中)得到更多的最终产物。 [0267] 基于较佳实施例来描述本发明，其中所述实施例的个别特征可自由组合和/或可经取代(只要此等特征为相容的便可)。此外，所描述实施例的个别特征可被省略，只要此等特征并非为必要的。因此，本领域技术人员将了解，在不偏离本发明的完全且公平范围的情况下，各种修改及实际实施为可能的。 |
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