(57)【要約】本発明による課題は、現在使われている冶金プラントに比較して、ＣＯ２の排出、および添加剤と加熱燃料の量を低減するのに適した溶鉱炉および溶鉱炉を動作させる方法を創造することである。この課題は、金属鉱石の処理方法によって解決される。金属鉱石の処理方法は、金属鉱石、特に金属酸化物を還元し、溶鉱炉シャフトにおいてＣＯ２を含む炉頂ガスを生成し、溶鉱炉シャフトから炉頂ガスを排出し、炉頂ガスの少なくとも一部を直接的にまたは間接的にＣＯ２コンバータに導き、ＣＯ２コンバータにおいて炉頂ガス中に含まれるＣＯ２を還元してＣＯを生成し、ＣＯ２コンバータからのＣＯの少なくとも第１部分を溶鉱炉シャフトに導くことからなる。上述した課題の解決手段に加えて、ＣＯは、溶鉱炉シャフトに容易に供給することが可能であるガス状の還元物質として、プロセスによって生成される。プロセスによって動作する金属を抽出する溶鉱炉は、第１炉頂ガス出口と少なくとも一つのＣＯ入口とを有した溶鉱炉シャフトと、ＣＯ２を含むガス用のＣＯ２コンバータガス入口とＣＯ２コンバータ入口とを有してＣＯ２をＣＯに還元するのに適したＣＯ２コンバータとを備えている。炉頂ガス出口はＣＯ２コンバータガス入口に直接的に又は間接的に接続されており、ＣＯ２コンバータは、ＣＯ２コンバータで生成されたＣＯの第１部分を排出するための少なくとも第１ＣＯ出口を備え、少なくとも第１ＣＯ出口は溶鉱炉シャフトに直接的に又は間接的に接続されている。
2016524654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属鉱石の処理方法であって、
金属鉱石、特に金属酸化物を還元し、
溶鉱炉シャフト（２）においてＣＯ２を含む炉頂ガスを生成し、
溶鉱炉シャフト（２）から前記炉頂ガスを排出し、
炉頂ガスの少なくとも一部を直接的にまたは間接的にＣＯ２コンバータ（４，１０４）に導き、ＣＯ２コンバータ（４，１０４）において炉頂ガスに含まれるＣＯ２をＣＯに還元し、
ＣＯ２コンバータ（４）からＣＯの少なくとも第１部分を溶鉱炉シャフト（２）に導くことを特徴とする金属鉱石の処理方法。
【請求項２】
ＣＯの少なくとも第２の部分は、ＣＯ２コンバータ（４，１０４）から更なる処理プロセスに導くことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＣＯ２コンバータ（４，１０４）から来るＣＯの第２の部分は、排ガス混合物として更なる処理プロセスに導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を形成するために燃焼されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
炉頂ガスをＣＯ２コンバータ（４，１０４）に間接的に導く場合、前記炉頂ガスは、排ガス混合物の形でＣＯ２コンバータ（４，１０４）に導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を生成するためにまず燃焼され、ＣＯ２コンバータ（４，１０４）においてＣＯに還元されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部を前記ＣＯ２コンバータ（４，１０４）をバイパスして更なる処理プロセスに導くことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
炉頂ガスの一部は、ＣＯ２コンバータ（４，１０４）をバイパスして直接的に更なる処理プロセスに導かれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＣＯの一部は、溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において、特にブラスト入口の領域において、溶鉱炉シャフト（２）に供給されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ＣＯの一部は、溶鉱炉シャフト（２）に沿って位置する１以上のＣＯ入口で溶鉱炉シャフト（２）に供給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ＣＯ入口は、溶鉱炉シャフト（２）内の溶融金属のレベルの下方に部分的に位置することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
付加的な炭素は、炭素が溶融金属と接触するように溶鉱炉シャフト（２）の下部領域に供給されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ＣＯ２をＣＯに還元する工程は、Ｃを加えることによって８００℃から１７００℃の温度範囲でＣＯ２コンバータ（４）内で行われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
更なる処理プロセスは、
ａ）ガスエンジンまたはガスタービンにおける燃焼プロセス、または
ｂ）燃料電池における酸化プロセス
であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
更なる処理プロセスは、バイオコンバータにおける生物学的変換プロセスであり、以下の１以上の基本的な式
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
によって、微生物または藻類を用いて行われることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
更なる処理プロセスは、バイオコンバータにおける生物学的変換プロセスであり、生成物としてケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料を生成するために微生物または藻類を用いることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
炭化水素を含む流体を、
ａ）プラズマによって、または
ｂ）熱エネルギーを導入することによって
炭素および水素に分解する工程を備え、この分解工程は、好ましくは別の炭化水素コンバータ（４６）において行われ、
さらに前記水素（Ｈ２）を炭化水素コンバータ（４６）から直接にまたはＣコンバータ（４）を介して生物学的変換プロセスに導くことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
更なる処理プロセスは、合成ガスを官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素、好ましくは、パラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、湿性ガスまたは液化ガスまたはメタノールに変換する変換プロセスであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
合成ガスは、以下の工程によって生成され、この工程は、
炭化水素を含む流体を、
ａ）プラズマによって、または
ｂ）熱エネルギーを導入することによって、
炭素（Ｃ）および水素（Ｈ２）に分解する工程と、
水素（Ｈ２）の少なくとも一部をＣＯ２コンバータ（４）で生成されたＣＯの少なくとも一部と混合する工程とからなることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
請求項１２、１３、１４および１６のいずれか一項による１以上の異なった更なる処理プロセスが行われることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ＣＯ２コンバータ（１０４）において、ＣＯ２をＣＯに還元する工程は、逆水性シフト反応ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏによって起こることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
溶鉱炉シャフト（２）および／またはＣＯ２コンバータ（４，１０４）は、付加的に加熱されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
付加的な加熱は、請求項３、４および／または１２のいずれか一項による燃焼工程の一つにおいて生成される熱で少なくとも部分的に行われ、および／または請求項１５乃至１７のいずれか一項による工程の一つで生成されることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
金属生成のための溶鉱炉（１）であって、
第１炉頂ガス出口（１０）と少なくとも一つのＣＯ入口（１４）とを有した溶鉱炉シャフト（２）と、
ＣＯ２を含むガス用のＣＯ２コンバータガス入口（２２）とＣＯ２コンバータ入口（２０）とを備え、ＣＯ２をＣＯに還元するようになっているＣＯ２コンバータ（４，１０４）とを備え、
第１炉頂ガス出口（１０）はＣＯ２コンバータガス入口（２２）に直接的に又は間接的に接続されており、
ＣＯ２コンバータ（４，１０４）は、ＣＯ２コンバータ（４，１０４）で生成されるＣＯの第１部分を排出するための少なくとも一つの第１ＣＯ出口（２４）を備え、前記第１ＣＯ出口（２４）は溶鉱炉シャフト（２）に直接的に又は間接的に接続されていることを特徴とする溶鉱炉。
【請求項２３】
ＣＯ２コンバータ（４）は、ＣＯの第２部分を排出するための少なくとも一つの第２ＣＯ出口（２６）を備えていることを特徴とする請求項２２記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２４】
燃焼ガス入口（３８）と、ＣＯ２を含む排ガスを排出する少なくとも一つの排ガス出口（４０）とを有した燃焼器（３６）を備え、
ＣＯ２コンバータ（４）の第２ＣＯ出口（２６）の少なくとも一つは燃焼器（３６）の燃焼ガス入口（３８）に接続され、
燃焼器（３６）はＣＯ２コンバータ（４）からのＣＯによって少なくとも部分的に動作され、
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項２２または２３記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２５】
燃焼ガス入口（３８）と、ＣＯ２を含む排ガスを排出する少なくとも一つの排ガス出口（４０）とを有した燃焼器（３６）を備え、
炉頂ガス出口（１０）とＣＯ２コンバータ（４，１０４）との間接的な接続部において、溶鉱炉シャフト（２）の第１炉頂ガス出口（１０）は燃焼器（３６）の燃焼ガス入口（３８）に接続され、
燃焼器（３６）は炉頂ガスによって少なくとも部分的に動作されることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２６】
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータ（４）に導くためにＣＯ２コンバータ（４）のＣＯ２コンバータガス入口（２２）に接続されていることを特徴とする請求項２５記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２７】
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして更なる処理用コンバータ（６）における更なる処理プロセスに導くために、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項２５または２６記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２８】
ＣＯ２コンバータ（４）の第２ＣＯ出口（２４，２６）の少なくとも一つは、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項２２乃至２７のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２９】
ＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして更なる処理用コンバータ（６）に直接に接続されている第２炉頂ガス出口（１２）を備えていることを特徴とする請求項２２乃至２８のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３０】
溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において、特にブラスト入口の領域においてＣＯ入口（１４）を備えていることを特徴とする請求項２２乃至２９のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３１】
溶鉱炉シャフト（２）の異なった高さに複数のＣＯ入口（１４）を備えていることを特徴とする請求項２２乃至３０のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３２】
ＣＯ入口（１４）は、溶鉱炉（１）の運転中、溶鉱炉シャフト（２）内の溶融金属のレベルの下方の高さに部分的に位置していることを特徴とする請求項３１記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３３】
溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において炭素用のＣ入口（１８）を備えており、
Ｃ入口は、溶鉱炉（１）の運転中、溶融金属のレベルの下方でカーボン（Ｃ）を溶鉱炉シャフト（２）に供給することができるように位置していることを特徴とする請求項２２乃至３２のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３４】
ＣＯ２コンバータ（４）は、Ｃを加えることによって８００℃〜１７００℃の温度でＣＯ２をＣＯに還元するようになっていることを特徴とする請求項２２乃至３３のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３５】
更なる処理用コンバータ（６）は、ガスエンジン、ガスタービンまたは燃料電池であることを特徴とする請求項２２乃至３４のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３６】
更なる処理用コンバータ（６）はバイオコンバータであり、このバイオコンバータにおいて、微生物または藻類を用いる変換プロセスは、以下の１以上の基本的な反応式
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
によって、行われることを特徴とする請求項２２乃至３５のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３７】
更なる処理用コンバータ（６）は、微生物または藻類を用いる変換プロセスを行ってケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは別の燃料を生成するバイオコンバータであることを特徴とする請求項２２乃至３６のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３８】
プラズマによってまたは熱エネルギーによって動作される炭化水素コンバータ（４６）を備え、
炭化水素コンバータ（４６）は、炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口（４８）と、少なくとも炭素用の少なくとも一つの出口（５０，５４，５０／５２）を備え、
少なくとも炭素用の出口（５０，５４，５０／５２）の少なくとも一つは、ＣＯ２コンバータ入口（２０）に接続されていることを特徴とする請求項２２乃至３７のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３９】
水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）を備えたことを特徴とする請求項２２乃至３８のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４０】
炭化水素コンバータ（４６）の水素（Ｈ２）用のＨ２出口（５２）の一つは、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項３９記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４１】
更なる処理用コンバータ６は合成ガスから官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素を生成するようになっており、官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素は、好ましくはパラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、湿性ガスまたは液化ガスまたはメタノールからなることを特徴とする請求項２２乃至４０のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４２】
合成ガスは、炭化水素コンバータからの水素とＣＯ２コンバータからのＣＯとの混合物であることを特徴とする請求項４１記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４３】
同時に運転可能な複数の異なった更なる処理用コンバータ（６）を備えたことを特徴とする請求項２２乃至４２のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４４】
ＣＯ２コンバータ（１０４）は逆水性シフト反応ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２ＯによってＣＯ２をＣＯに還元する工程を行うようになっており、逆水性シフト反応はＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物を生成することを特徴とする請求項２２、２５、２６、３１、３２および３３のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４５】
ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物から水を分離する装置（１２８）は、ＣＯ２コンバータ（１０４）のＣＯ出口（１２４）の下流側のＣＯ／Ｈ２Ｏの混合物の流れ方向に位置していることを特徴とする請求項４４記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４６】
プラズマによって又は熱エネルギーによって操作される炭化水素コンバータ（４６）をさらに備え、
炭化水素コンバータ（４６）は、炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口（４８）と、炭素用の少なくとも一つのＣ出口（５０，５４）と、水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）とを備え、
水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）は、ＣＯ２コンバータ入口（１２０）に接続されていることを特徴とする請求項２２、２５、２６、３１、３２、３３、４４および４５のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４７】
溶鉱炉シャフト（２）またはＣＯ２コンバータ（４，１０４）の還元ゾーンおよび／または溶融ゾーンを加熱するようになっている補助ヒーターをさらに備えたことを特徴とする請求項２２乃至４６のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項４８】
補助ヒーターは、
ａ）請求項２４乃至２７のいずれか一項による燃焼器（３６）の一つ、および／または
ｂ）請求項３５による燃焼器として実施される、または請求項４１又は４２によるＣＯコンバータとして実施される更なる処理用コンバータ（６）、および／または
ｃ）プラズマまたは熱エネルギーによって運転される請求項３８、４０、４６のいずれか一項による炭化水素コンバータ（４６）、
において生成される熱を使用することを特徴とする請求項４７記載の溶鉱炉（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２の排出を減らすために使用できる溶鉱炉（高炉）および溶鉱炉の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冶金プラントは、金属鉱石を処理するためのプラントであり、そのような冶金プラントの中心的な構成要素は溶鉱炉である。これら冶金プラントは長い間知られている。溶鉱炉には、金属鉱石、添加剤および加熱材料からなる原料が供給される。通常、石炭またはコークスは加熱材料として使用され、石炭およびコークスは一方では空気の存在のもとで燃焼することによって熱を生成し、また石炭およびコークスは金属鉱石のための還元剤として機能する。というのは、金属鉱石は基本的に金属酸化物からなるからである。溶鉱炉内で金属鉱石を還元する際には、炉頂ガスまたは燃焼排ガスとして集合的に知られている種々のガスが生成される。前記炉頂ガスは、通常、相当な量の二酸化炭素（ＣＯ２）を含んでいる。二酸化炭素は温室ガスであり、これら温室ガスは気候に悪影響を与えるとみなされているため、近年、温室ガスを回避するか又は変換する努力がますますなされている。
【０００３】
金属生成の分野では、原料と加熱材料とを可能な限り減らすことが一般的な目的である。というのは、これらの原料や加熱材料は高価であり、これら原料や加熱材料を輸送することも高価であるからである。製造の際、使用されるコークスおよび石炭の量を減らす多くの努力がなされている。一つのアプローチは、炭塵を溶鉱炉に吹き込むことであった。他のアプローチは、溶鉱炉自身の中で又は溶鉱炉の外側の別のガス化反応炉内で還元ガスとしての一酸化炭素を生成することであった。欧州特許出願公開第０９３１８４０１号明細書から、金属鉱石を還元するために必要な炭素の一部を代用還元材料の形で溶鉱炉に吹き込むことが知られている。この意味では、例えば天然ガス、重油、粉炭および高い炭素含有量を持った類似の材料を代用還元材料として使用してもよい。これらの材料は溶鉱炉シャフトに直接に吹き込んでもよく、あるいは溶鉱炉シャフトの外側で還元ガスを形成するために別のガス化反応炉でガス化してもよい。続いて、そのような反応ガスは溶鉱炉シャフトに導入してもよい。欧州特許出願公開第０９３１８４０１号明細書から知られている方法は、石炭またはコークスの消費量を減らす可能性を提供することが可能であり、また代用還元材料として処理することが難しい材料を使用する可能性を提供することが可能である。しかしながら、金属生成においてＣＯ２が多く生成されるという問題は解決されてはいない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、現在使用されている金属生成プラントと比較して、ＣＯ２生成を減らすことができ、かつ添加剤および加熱材料の消費量を減らすことができる溶鉱炉および溶鉱炉の運転方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この問題は、金属鉱石の処理方法によって解決される。この金属鉱石の処理方法は、金属鉱石、特に金属酸化物を還元し、溶鉱炉シャフトにおいてＣＯ２を含む炉頂ガスを生成し、溶鉱炉シャフトから炉頂ガスを排出し、炉頂ガスの少なくとも一部を直接的にまたは間接的にＣＯ２コンバータに導き、ＣＯ２コンバータにおいて炉頂ガス中に含まれるＣＯ２を還元してＣＯを生成し、ＣＯ２コンバータからのＣＯの少なくとも第１部分を溶鉱炉シャフトに導くことからなる。この方法は上記特定の問題を解決し、かつ溶鉱炉シャフトに容易に供給することが可能なガス状の還元材料としてＣＯを生成する。
【０００６】
方法の好ましい実施形態においては、ＣＯの少なくとも第２の部分は、ＣＯ２コンバータから更なる処理プロセスに導かれる。ＣＯ２コンバータのタイプによっては、ＣＯ２をＣＯに変換する工程は、溶鉱炉シャフトにおいて金属鉱石を還元するために必要とする以上のＣＯを生成する。付加的に生成されたＣＯは、更なる処理プロセスにおいて原料またはエネルギーキャリアとして使用することが可能である。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、ＣＯ２コンバータからくるＣＯの第２の部分は、排ガス混合物として更なる処理プロセスに導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を形成するために燃焼される。こうして、ＣＯはエルギーキャリアとして使用することが可能である。更なる処理プロセスのタイプによっては、原料すなわち供給原料としてＣＯ２を有することが好ましい。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、炉頂ガスはＣＯ２コンバータに間接的に導かれ、炉頂ガスは、排ガス混合物の形でＣＯ２コンバータに導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を生成するためにまず燃焼される。ＣＯ２コンバータにおいてＣＯ２はＣＯに還元される。これゆえ、炉頂ガスに含まれるＣＯおよび炉頂ガスの他の可燃成分はエネルギーキャリアとして使用することが可能である。
【０００９】
更なる処理プロセスのタイプによっては、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータを介することなく、更なる処理プロセスへ導くことが有利である。ＣＯ２は前記更なる処理プロセスにおいて、原料すなわち供給原料として機能することが可能である。
【００１０】
方法の一実施形態においては、炉頂ガスの一部はＣＯ２コンバータをバイパスして直接的に更なる処理プロセスに導かれる。これゆえ、より多くの量のＣＯ２を更なる処理プロセスに提供することが可能である。更なる処理プロセスのためのガス混合物中のＣＯ含有量とＣＯ２含有量との所望の比率を設定することも可能である。
【００１１】
好ましくは、ＣＯの一部は、溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフトの下部領域において、特にブラストノズルまたは羽口の領域において供給される。これゆえ、ＣＯはガス状の還元材料として、溶鉱炉シャフトの還元ゾーンに注入することが可能である。さらに、本発明の方法のために既存の溶鉱炉を改造または転用するときに、既に存在する羽口をＣＯ入口として使用することが可能である。
【００１２】
好ましくは、ＣＯの一部は、溶鉱炉シャフトの高さに沿って位置する１以上のＣＯ入口で溶鉱炉シャフトに注入可能である。これゆえ、溶鉱炉シャフトの異なったゾーンの位置を制御することが可能であり、金属の生成を正確に制御することが可能である。
【００１３】
ＣＯ入口は、任意的に溶鉱炉シャフト内の溶融金属のレベルの下方に部分的に位置することが可能である。これゆえ、溶融金属の還元さえ達成することが可能である。
【００１４】
方法の一実施形態においては、付加的な炭素を、炭素が溶融金属と接触するように溶鉱炉シャフトの下部領域に導入することが可能である。これゆえ、金属の溶融点を低下させることが可能である。
【００１５】
開示された方法の一実施形態においては、ＣＯ２コンバータ内でＣＯ２をＣＯに還元する工程は、Ｃを加えることによって８００℃から１７００℃の温度で行われる。この条件の下でブードア平衡を達成することが可能であり、導入されたＣＯ２が高い比率でＣＯに変換される。
【００１６】
開示された方法の一実施形態によれば、更なる処理プロセスは、ａ）ガスエンジンまたはガスタービンにおける燃焼プロセス、およびｂ）燃料電池における酸化プロセスの一つである。そのようなプロセスによって、熱または機械的なエネルギーを可燃性のＣＯガスから得ることが可能である。
【００１７】
開示された方法の別の実施形態によれば、更なる処理プロセスはバイオコンバータにおける生物学的変換プロセスであり、前記生物学的変換プロセスは以下の１以上の基本的な式
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２；
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ；
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
によって、微生物または藻類を用いて行われる。こうして、ＣＯおよび特に好ましくないＣＯ２は水素の添加によってエタノールに変換することが可能である。適当な微生物および藻類が選ばれる場合には、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料を生成することも可能である。この実施形態において、更なる処理プロセスはバイオコンバータにおける生物学的変換プロセスである。微生物または藻類の使用によって、導入されたＣＯおよびＣＯ２ガスは、最終製品としてケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料に変換される。
【００１８】
更なる処理プロセスが生物学的変換プロセスである場合には、開示された方法は、好ましくは、流体を含む炭化水素を、ａ）プラズマによって、またはｂ）熱エネルギーを導入することによって炭素および水素に分解する工程を備え、この分解工程は好ましくは別の炭化水素コンバータにおいて行われ、さらに前記水素（Ｈ２）を生物学的変換プロセスに導く工程を備える。こうして、ホットカーボンは、ブードア平衡で炉頂ガスまたは燃焼器の排ガス混合物に含まれるＣＯ２を還元するために供給される。相当量の水素を生成し、これゆえ、生物学的変換プロセスが多量のエタノールを生成し、かつごくわずかなＣＯ２を生成するかまたはＣＯ２を全く生成しないということを容易にする。
【００１９】
開示された方法の別の実施形態によれば、更なる処理プロセスは、合成ガスを官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素、好ましくは、パラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、液化ガスまたはメタノールに変換する変換プロセスである。こうして、大量に生成される販売可能な製品がＣＯガスから生成可能である。
【００２０】
更なる処理プロセスが合成ガスを変換するための変換プロセスである開示された方法の一実施形態においては、合成ガスは、好ましくは以下の工程によって生成され、この工程は、流体を含む炭化水素を、ａ）プラズマによって、またはｂ）熱エネルギーを導入することによって、炭素（Ｃ）および水素（Ｈ２）に分解する工程と、水素（Ｈ２）の少なくとも一部をＣＯ２コンバータで生成されたＣＯの少なくとも一部と混合する工程とからなる。こうして、大量の水素を供給することができる。好ましくは、流体を含む炭化水素はＣＨ４、原油、または他の重油等の安価な流体である。
【００２１】
開示された方法において、複数の異なった更なる処理プロセスが行われる場合には、炉頂ガス、排ガス、Ｃ、ＣＯガス、Ｈ２ガス、ＣＯ２ガスの質量流量は、理想的に利用することが可能である。
【００２２】
開示された方法の別の形式においては、ＣＯ２コンバータにおいてＣＯ２をＣＯに還元する工程は、式ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏによる逆水性シフト反応によって起こる。こうして、溶鉱炉プロセスのＣＯ２の排出量を減らすことが可能であり、この別の形式はＣＯガスの付加的な質量流量を生成しない。
【００２３】
一実施形態においては、溶鉱炉シャフトおよび／またはＣＯ２コンバータは付加的に加熱される。開示された方法においては、コークス／石炭による溶鉱炉シャフトの加熱を減らすことが可能であり、または避けることも可能である。それゆえ、溶鉱炉シャフトにおける熱エネルギーは、各状況において十分に高い温度を達成するために十分でない可能性がある。付加的な加熱によって、より高い温度を達成することが可能であり、すなわち、金属鉱石を還元するため、および前記金属を溶融するために必要とする温度を達成することが可能である。
【００２４】
付加的な加熱は、好ましくは上述の燃焼工程の一つにおいて生成される熱によって、および／または、ａ）プラズマによってまたはｂ）熱エネルギーを導入することによって流体を含む炭化水素を炭素（Ｃ）および水素（Ｈ２）に分解する上述の工程の一つで生成される熱によって少なくとも部分的に行われ、及び／又は、付加的な加熱は、ＣＯまたは合成ガスの官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素への変換の間に生成された熱によって行われる。こうして、分解工程の間に生成された熱は、熱エネルギーの一定の需要を持った現場でのプロセス工程において利用可能である。したがって、熱エネルギーは無駄にすることがない。
【００２５】
さらに、上述の問題は、第１炉頂ガス出口と少なくとも一つのＣＯ入口とを有した溶鉱炉シャフトと、ＣＯ２を含むガス用のＣＯ２コンバータガス入口とＣＯ２コンバータ入口とを有しＣＯ２をＣＯに還元するＣＯ２コンバータとを備え、炉頂ガス出口はＣＯ２コンバータガス入口に直接的に又は間接的に接続されており、ＣＯ２コンバータは、ＣＯ２コンバータで生成されたＣＯの第１部分を排出するための少なくとも一つの第１ＣＯ出口を備え、第１ＣＯ出口は溶鉱炉シャフトに直接的に又は間接的に接続されている、金属生成のための炉によって解決される。この溶鉱炉は上述の問題を解決し、さらに容易に溶鉱炉シャフトに供給することが可能であるガス状の還元物質としてＣＯを生成することが可能である。
【００２６】
有利な実施形態においては、ＣＯ２コンバータは、ＣＯの第２部分を排出するための少なくとも一つの第２ＣＯ出口を備えている。ＣＯ２コンバータのタイプによっては、ＣＯ２の変換は、溶鉱炉シャフトにおける金属鉱石の還元のために必要である以上のＣＯを有することになる。付加的に生成されるＣＯはＣＯの第２の部分として転換されうる。前記ＣＯの第２の部分は、原料またはエネルギーキャリアとして更なる処理プロセスにおいて使用可能である。
【００２７】
一つの実施形態によれば、溶鉱炉は、燃焼ガス入口と、ＣＯ２を含む排ガス混合物を排出する少なくとも一つの排ガス出口とを有した燃焼器をさらに備えている。ＣＯ２コンバータの第２ＣＯ出口の少なくとも一つは燃焼器の燃焼ガス入口に接続されている。燃焼器はＣＯ２コンバータから来るＣＯによって少なくとも部分的に動作される。燃焼器の排ガス出口の一つは更なる処理用コンバータに接続されている。燃焼器において、ＣＯ２コンバータにおいて生成されたＣＯはエネルギーキャリアとして使用されうる。更なる処理プロセスのタイプによっては、燃焼器から排ガス混合物を供給することが好ましく、ＣＯ２は更なる処理プロセスのための原料として使用される。
【００２８】
一実施形態では、溶鉱炉は、燃焼ガス入口と、ＣＯ２を含む排ガス混合物を排出する少なくとも一つの排ガス出口とを有した燃焼器を備える。この実施形態は、炉頂ガス出口とＣＯ２コンバータとの間接的な接続部を備え、溶鉱炉シャフトの第１炉頂ガス出口は燃焼器の燃焼ガス入口に接続されている。燃焼器は炉頂ガスによって少なくとも部分的に動作される。これゆえ、ＣＯと炉頂ガスの他の可燃成分は、エネルギーキャリアとして使用されうる。この実施形態では、好ましくは、燃焼器の排ガス出口の一つは、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータに導くためにＣＯ２コンバータのＣＯ２コンバータガス入口に接続されている。
【００２９】
更なる処理プロセスのタイプによっては、燃焼器の排ガス出口の一つが、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部を、ＣＯ２コンバータを通り越してすなわちＣＯ２コンバータを通過することなく、更なる処理プロセスに導くために、更なる処理用コンバータに接続されているということが利点である。こうして、大量のＣＯ２が更なる処理プロセスのために供給可能である。更なる処理プロセスのために適応しているＣＯとＣＯ２との所望の比率を有したガス混合物を調整することも可能である。
【００３０】
ＣＯ２コンバータにおいて、炉頂ガスに含まれるＣＯ２または燃焼器の排ガスに含まれるＣＯ２をＣによって還元するときに、ＣＯ２コンバータの第２ＣＯ出口の少なくとも一つを更なる処理用コンバータに接続することが好ましい。更なる処理用コンバータにおいて、溶鉱炉シャフトに再び導かれ得ない、したがって溶鉱炉シャフトにおいて消費され得ない、生成されたＣＯの一部は、熱に、機械的なエネルギーに、又は販売可能な製品に変換することが可能である。熱および／または機械的なエネルギーは溶鉱炉を操作するために利用可能である。生成物は販売することが可能である。
【００３１】
更なる処理プロセスのタイプによっては、炉がＣＯ２コンバータをバイパスする接続部を有し、更なる処理用コンバータに直接に接続されている第２炉頂ガス出口を備えている、ということが利点である。炉頂ガスは、ＣＯおよびＣＯ２成分を含んでおり、これら成分は生物学的原理を有した更なる処理用コンバータにおいて特に処理されうる。
【００３２】
好ましくは、溶鉱炉は、溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフトの下部において、特にブラストノズルまたは羽口の領域においてＣＯ入口を備えている。こうして、ＣＯはガス状還元物質として溶鉱炉シャフトの還元ゾーンに注入されうる。既存の炉が本発明で開示されている方法のために改造される場合には、既に存在する羽口をＣＯ入口として使用することが可能である。
【００３３】
炉は、好ましくは、溶鉱炉シャフトの異なった高さに複数のＣＯ入口を備えている。これゆえ、ＣＯガスは溶鉱炉シャフトの高さに沿った異なった領域に注入されうる。これゆえ、溶鉱炉シャフトの異なったゾーンの位置は制御可能であり、金属の生成は容易に制御可能である。
【００３４】
任意的に、ＣＯ入口は、炉の運転中、溶鉱炉シャフト内の溶融金属のレベルの下方の高さに部分的に位置することが可能である。したがって、必要な場合には還元は溶融金属においてなされうる。
【００３５】
さらに、溶鉱炉は、任意的に溶鉱炉シャフトの下部領域において炭素用のＣ入口を備えており、金属の溶融点を下げるために、Ｃ入口は、溶鉱炉の運転中、溶融金属のレベルの下方でカーボン（Ｃ）を溶鉱炉シャフトに供給することが可能であるように位置している。
【００３６】
溶鉱炉の一実施形態においては、ＣＯ２コンバータは、８００℃〜１７００℃の温度でＣを加えることによってＣＯ２をＣＯに還元するようになっている。この状況の下で、ブードア平衡の領域に達することができ、導入されたＣＯ２の高い比率がＣＯに変換される。既にホットカーボン（Ｃ）が例えば炭化水素コンバータから得られる場合に、この実施形態は利点がある。
【００３７】
炉の一実施形態によれば、更なる処理用コンバータは、ガスエンジン、ガスタービンまたは燃料電池である。これらの機械によって、熱または機械的なエネルギーが可燃性のＣＯガスから発生されうる。
【００３８】
炉の別の実施形態によれば、更なる処理用コンバータはバイオコンバータであり、このバイオコンバータにおいて、微生物または藻類を用いる変換プロセスは、以下の１以上の基本的な反応式
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２；
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ；
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
によって、行われる。こうして、ＣＯと特に好ましくないＣＯ２を水素の添加によってエタノールに変換することができる。また、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料は、適当な微生物または藻類を選択することによって生成されうる。この実施形態においては、更なる処理用コンバータは、微生物または藻類の使用によって、変換プロセスが行われ、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料を生成するバイオコンバータである。
【００３９】
溶鉱炉は、好ましくは、プラズマによってまたは熱エネルギーによって動作される炭化水素コンバータを備える。炭化水素コンバータは、炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口と少なくとも炭素用の少なくとも一つのＣ出口、および水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口を備え、少なくとも炭素用のＣ出口の少なくとも一つはＣＯ２コンバータ入口に接続されている。例えば、アルゴンや窒素などの不活性ガスをプラズマガスとして使用することが可能である。一方、水素ガスＨ２、ＣＯまたは合成ガスはプラズマガスとして使用することが可能である。というのは、これらのガスは前記炭化水素の分解中に生成されるからである。これゆえ、ホットカーボンは炉頂ガスまたはブードア平衡における燃焼器の排ガス混合物中に含まれるＣＯ２の還元の間に生成される。
【００４０】
好都合なことには、炭化水素コンバータの水素（Ｈ２）用のＨ２出口の一つは更なる処理用コンバータに接続されている。こうして、相当量の水素が供給され、これゆえ生物学的変換が大量のエタノールを生成し、ＣＯ２をほとんど生成せず、あるいはＣＯ２を全く生成しないということを容易にする。
【００４１】
溶鉱炉の一実施形態においては、更なる処理用コンバータは合成ガスから官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素を生成するようになっているＣＯコンバータである。これらの炭化水素は、好ましくはパラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、液化ガスまたはメタノールからなる。こうして、販売可能な製品を大量の発生したＣＯガスから生成することが可能である。この実施形態においては、合成ガスは、好ましくは、炭化水素コンバータにおいて生成される水素とＣＯ２コンバータにおいて生成されるＣＯとの混合物である。
【００４２】
溶鉱炉が、同時に運転可能な複数の更なる処理用コンバータを備えた場合には、炉頂ガス、排ガス、Ｃ、ＣＯガス、Ｈ２ガス、ＣＯ２ガスの生成された質量流量は理想通りに変換可能である。
【００４３】
溶鉱炉の別の形式においては、ＣＯ２コンバータは、ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏによる逆水性シフト反応によってＣＯ２をＣＯに還元する工程を行うようになっている。逆水性シフト反応はＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物を生成する。この実施形態では、ＣＯ２の排出量が減少し、ＣＯガスの余剰な流れが生ずることはない。溶鉱炉のこの実施形態においては、ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物から水を分離する装置は、ＣＯ２コンバータのＣＯ出口の下流側のＣＯ／Ｈ２Ｏの混合物の流れ方向に位置している。この実施形態では、溶鉱炉は、プラズマによって又は熱エネルギーによって操作される炭化水素コンバータをさらに備え、炭化水素コンバータは炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口と、少なくとも炭素用の一つのＣ出口、および水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口とを備える。水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口はＣＯ２コンバータ入口に接続されている。これゆえ、大量の水素が溶鉱炉シャフトからのＣＯ２を還元するために供給されうる。
【００４４】
好ましくは、溶鉱炉は、溶鉱炉シャフトの還元ゾーンおよび／または溶融ゾーンを加熱するようになっている補助ヒーターをさらに備える。付加的な加熱によって、高温はどの状況においても得ることが可能である。というのは、溶融鉱石を還元するためおよび金属を溶融するために、高温が必要であるからである。
【００４５】
補助ヒーターは、上述したように、好ましくは、ａ）上述した燃焼器の一つ、および／またはｂ）燃焼器またはＣＯ２コンバータである更なる処理用コンバータにおいて生成される熱エネルギー、および／または、ｃ）プラズマまたは熱エネルギーによって運転される炭化水素コンバータにおいて生成される熱エネルギーを使用する。
【発明の効果】
【００４６】
溶鉱炉の利点および金属鉱石を処理する方法の利点は、少なくとも以下のようである。比較的わずかな石炭またはコークスを使用するか、あるいは石炭またはコークスを全く使用しない。それゆえ、極めてごくわずかな灰が生成されるか、灰は全く生成されることがなく、したがって、ごくわずかな添加物が必要であるか、添加物を全く必要としない。こうして、輸送用および原料用の費用を減らすことが可能であり、銑鉄はより良い品質を持つ。さらに、ごくわずかなスラグが生成されるか、またはスラグが全く生成されない。溶鉱炉シャフト内には還元性の保護雰囲気があるので、スラグが溶融金属原料上を流動する必要がない。
【００４７】
本発明の溶鉱炉および金属鉱石の処理方法の基本的な概念は、炉頂ガスからの二酸化炭素を一酸化炭素に還元することである。冶金プロセスにおいて使用される還元ガスは溶鉱炉シャフトそれ自身から完全に由来し、例えば欧州特許出願公開第０９３１８４０１号明細書のように、分離して生成されることはない。別の基本的な概念は、後述するように、炉頂ガスからの二酸化炭素を、炭化水素を生成するために、販売可能な合成生成物を生成するための合成生成物すなわち合成原料として使用することが可能である、ということである。
【００４８】
本発明および本発明の詳細および利点は、以下の実施形態および添付された図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る溶鉱炉の概略図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る溶鉱炉の概略図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係る溶鉱炉の概略図である。
【図４】図４は、第４実施形態に係る溶鉱炉の概略図である。
【図５】図５は、第５実施形態に係る溶鉱炉の概略図である。
【図６】図６は、第１実施形態から第５実施形態に係る溶鉱炉で使用可能な炭化水素コンバータの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下の明細書において、頂部、底部、右および左の用語、および類似の用語は、図面で示されている方向および配置に関するものであり、実施形態を説明するためのみ意味を有するものである。これらの用語は、好ましい配置について言及しているが、何ら限定しているものではない。
【００５１】
図１は、溶鉱炉シャフト２、ＣＯ２コンバータ４および更なる処理用コンバータ６からなる溶鉱炉１の概略図である。フィーダー８は、溶鉱炉シャフト２の上端に位置しており、フィーダーは原料または供給原料を溶鉱炉シャフト２に供給するようになっている。すなわち、原料は、金属鉱石、必要な添加剤、還元材料および溶鉱炉を加熱または初期に加熱するための可燃性材料である。
【００５２】
頂部から底部までを見ると、溶鉱炉シャフト２は、乾燥及び予熱用の入口ゾーン、還元ゾーン、炭化ゾーンおよび溶融ゾーンを備えている。乾燥および予熱ゾーンにおいて、原料は乾燥され、かつ予熱される。還元ゾーンにおいて、主として金属酸化物からなる金属鉱石はＣＯおよびＣによって還元される。炭化ゾーンにおいて、金属炭素混合物が形成され、金属炭素混合物の溶融点は、金属によって１０００℃から１３００℃の間である。溶融ゾーンにおいて、金属炭素混合物、特に鉄炭素混合物を、加熱材料（例えば、コークス、可燃性ガス、炉頂ガスなど）を燃焼することによって発生する熱によって溶融するか、または補助ヒーターによる熱によって溶融する。金属は、溶鉱炉シャフト２の底部に集積される。金属鉱石の金属生成の間、ガス混合物が溶鉱炉シャフト２内で形成される。このガス混合物は炉頂ガスまたは燃焼排ガスと呼ばれる。約１５０℃から２５０℃の炉頂ガスの熱によって、炉頂ガスは溶鉱炉シャフト２の頂部に上昇する。
【００５３】
従来技術の溶鉱炉プロセスでは、炉頂ガスは、窒素（Ｎ２，約５２−５９％）、二酸化炭素（ＣＯ２，約２２−２４％）、一酸化炭素（ＣＯ，約１８−２１％）および水素（Ｈ２，約１−３％）および水蒸気、および微量のメタン（ＣＨ４）からなる変化する成分を有している。窒素および酸素の一部は溶鉱炉シャフトに吹き込まれた空気に由来する。二酸化炭素、一酸化炭素および水素は、溶鉱炉の運転中の化学反応によって生成され、これら化学反応は当業者には周知であり、詳細には説明しない。
【００５４】
本発明の溶鉱炉プロセスでは、予熱工程の間により多くの空気量を溶鉱炉シャフトに吹き込むことが考えられる。溶鉱炉１の安定した運転が達成されるやいなや、相当量の空気が溶鉱炉シャフト２には吹き込まれることはない。外部から溶鉱炉シャフト２に空気が入ることがないのであるから、安定した運転の間、溶鉱炉シャフト２内には窒素および酸素は存在しない。したがって、本発明の炉頂ガスは、基本的に、安定した運転中に窒素を含んではいない。むしろ、炉頂ガスは、二酸化炭素（ＣＯ２，約５０−５３％）、一酸化炭素（ＣＯ，約４２−４６％）および水素（Ｈ２，約２−６％）の可変の組成を有し、かつ水蒸気（Ｈ２Ｏ；金属鉱石および添加物の残留湿分による）および微量のメタン（ＣＨ４）を含んでいる。ＣＯ２ガスおよびＣＯガスは鉱石の化学的変換の間に生成される。ＣＯ２およびＣＯは、また添加物からも生成される。実務的な態様では、炉頂ガス中のＣＯとＣＯ２との比は可変であり、溶鉱炉の構造に依存し、鉄鉱石（Ｆｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４）の組成に依存し、かつプロセスパラ−メーターなどに依存する。
【００５５】
本発明の溶鉱炉プロセスにおいても、比較的少量の空気、それゆえいくぶんかの酸素および窒素が溶鉱炉シャフト２に流入する。これら少量の空気は、溶鉱炉シャフト２のリークを通して入る可能性があり、またパイプまたは導管におけるリークによって、あるいは補助プロセス（例えば補助ヒーターなどによって）によって入る可能性がある。しかしながら、これらの量はきわめて低く、本発明の溶鉱炉プロセスにとっては無視することが可能である。窒素は不活性ガスであり、上述した化学反応のいずれにも関与しない。プロセスに入るきわめて少量の空気から生ずる可能性がある酸素量は、（金属酸化物である）金属鉱石中にすでに存在している酸素量と比べると無視することができる。それゆえ、これらのごく少量のガスは以下の説明では無視される。
【００５６】
従来の溶鉱炉プロセスおよび本発明の溶鉱炉プロセスのいずれにおいても、炉頂ガス中にはダストパーティクルや他の汚染物が含まれる。これら汚染物は、溶鉱炉の他の要素の汚染を避けるために集塵機またはフィルターによって濾過される。集塵機は当業者には周知であり詳細には説明しない。
【００５７】
さらに、上述したガス（ＣＯガス，ＣＯ２ガス，Ｈ２ガスなど）は、気体混合物であるということに留意すべきである。以下の説明において、各ガスは、その主成分またはその化学的に活動的な成分の名前をつけ、区別しやすくしている。ガスは上記プロセスに影響を及ぼさない混合物または汚染物も含むことは明らかである。さらに、これらのガスは、上述した窒素などの化学的に不活性な成分も含む可能性がある。一例として、本明細書におけるＣＯガスは、９０％の一酸化炭素から成るが、他の成分も１０％まで含む可能性がある。一酸化炭素（ＣＯ）は酸素の存在のもとで可燃性である。９０％の一酸化炭素、５％の窒素および５％のＣＯ２を含むガス混合物（そのような混合物はＣＯガスと呼ばれる）が燃焼される時、窒素およびＣＯ２は酸化反応の役割を果たすことはなく、これゆえ化学的に不活性な成分である。
【００５８】
第１炉頂ガス出口１０および任意的な第２炉頂ガス出口１２は溶鉱炉シャフト２の頂部に位置している。運転中、異なった量の炉頂ガスが炉頂ガス出口１０，１２から排出される。さらに、複数のＣＯ入口１４が溶鉱炉シャフト２の異なった高さに設けられている。ガス状の一酸化炭素は、ＣＯ入口１４を介して異なった高さで溶鉱炉シャフト２に吹き込むことが可能である。分配器ユニット１６は異なった高さでＣＯ入口１４に１以上のＣＯの流れを導くために設けられている。分配器ユニット１６は、例えばバルブ、シャッターおよびパイプから成り、これらは詳細には図示しない。ＣＯ入口１４の少なくとも一つは、運転中、確立される溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフト２の下部に位置している。特に、ＣＯ入口１４は従来技術の溶鉱炉シャフトにおけるブラストノズルまたは羽口の領域に位置している。既存の溶鉱炉が本発明のプロセス用に改造される場合には、溶鉱炉シャフトの既存の羽口はＣＯ入口１４として用いることが可能である。また、ＣＯ入口１４の少なくとも一つは、溶鉱炉１の運転中、溶融金属のレベルの下方の高さに任意的に設けることが可能である。
【００５９】
Ｃ入口１８は溶鉱炉シャフト２の下部領域に位置している。運転中、炭素（Ｃ）は、金属の溶融点を低下させるように溶融金属のレベルの下方のＣ入口１８を介して溶鉱炉シャフト内に供給可能である。代替的又は付加的に、Ｃ入口１８は、その時点で還元される金属の溶融点を低下させるためにＣ入口１８を介して粉体状の炭素が吹き込まれる還元ゾーンの領域に位置させることが可能である。
【００６０】
ＣＯ２コンバータ４は、ＣＯ２コンバータ入口２０、ＣＯ２コンバータガス入口２２、第１ＣＯ出口２４および第２ＣＯ出口２６を備えている。ＣＯ２コンバータガス入口２２は、第１炉頂ガス導管２３によって溶鉱炉シャフト２の第１炉頂ガス出口１０に直接に接続されている。以下の説明において、ＣＯ２コンバータガス入口２２と炉頂ガス出口１０との間に間接的な接続部を有した実施形態も図２および図４を参照して説明する。
【００６１】
以下の説明および請求項において、用語「直接」および「間接」および「直接に接続」等の類似の用語が使用される。これに関連して、用語「直接」は、物質または材料か溶鉱炉１の一つの要素から他の要素に、それら間で何ら処理されずにまたはコンバータがない状態で導かれるということを意味している。したがって、用語「間接」は、物質が一つの要素から他の要素に送られ、これら要素間で物質が処理されるか又は変換されるということを意味している。
【００６２】
図１の実施形態において、ＣＯ２コンバータ４は、第１ＣＯ出口２４および第２ＣＯ出口２６を備えている。代替的に、ＣＯ２コンバータは一つのＣＯ出口２４または２６のみを備えてもよく、その場合には分配器（図示せず）は、前記ＣＯ出口２４および／または２６の下流側に位置し、前記分配器は、ＣＯ２コンバータで生成されたＣＯの流れの所望の部分を異なった他のコンバータまたは溶鉱炉１の要素に送ることが可能である。また、ＣＯ２コンバータ４は複数の第１ＣＯ出口２４を備え、これら複数の第１ＣＯ出口２４は、例えば、複数のＣＯ入口１４または複数の分配器ユニット１６に繋がることが可能である。上述にも拘わらず、ＣＯ２コンバータ４は、異なった更なる処理用コンバータ６に繋がる複数の第２ＣＯ出口２６を備えていてもよい。
【００６３】
ＣＯ２コンバータ４は、炭素（Ｃ）および二酸化炭素（ＣＯ２）から一酸化炭素（ＣＯ）を生成することが可能である適切なＣＯ２コンバータであってもよい。図１の実施形態において、ＣＯ２コンバータ４は溶鉱炉内の公知の反応の一部の反応に従って動作し、この一部の反応は、触媒を必要とすることなく、７５０℃〜１２００℃の温度で起こる。好ましくは、ＣＯ２コンバータ４は８００℃〜１２００℃の温度で動作する。ＣＯ２コンバータ４の動作温度は、導入される材料（すなわち、炉頂ガス、ＣＯ２を含む排ガス混合物、炭素）の温度によって選択可能である。導入される物質または材料が高温である場合には、ＣＯ２コンバータ４の動作温度は高くてもよい。上述したように、本発明の溶鉱炉プロセスにおいては、ＣＯ２コンバータ４に導入される炉頂ガスは、主として、一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ２）からなっている。ＣＯ２コンバータ４において、ＣＯ２はホットカーボン（熱い炭素）上に導かれ、またはホットカーボン（さらに場合により水素）と混合され、以下の化学反応によって変換される。
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ
ＣＯ２コンバータ４に導入された炭素Ｃは、単純に貯蔵容器から供給することが可能である。図４を参照して以下の説明では、ホットカーボンＣが炭化水素コンバータにおいて生成され、かつＣＯ２コンバータに導かれる実施形態が説明される。ＣＯ２コンバータ４は、ブードア平衡で最良に運転される。約８００℃の温度で、約９４％の一酸化炭素が提供され、約１０００℃の温度で約９９％の一酸化炭素が提供される。さらに、金属鉱石または添加物中に残留する湿分として存在する可能性がある残留する水分は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）の形で存在し、ＣＯ２コンバータにおいて以下の反応式で変換される。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
炉頂ガスの他の成分（ＣＯおよび場合によって微量のＮ２，Ｈ２およびＣＨ４）もＣＯ２コンバータに導かれるが、化学変換の一部ではない。
【００６４】
ＣＯ２コンバータ４から排出されたガス混合物は、実際に低い水素含有量の合成ガスであり、前記合成ガスは更なる処理用コンバータに導かれる。水素含有量は金属鉱石の湿分または添加物に依存し、かつ炭素と混合される可能性のある水素の量に依存する。ガス混合物は、主としてＣＯガスから成り、ＣＯの一部は炉頂ガスの成分として既に存在していたものであり、ＣＯの残りの部分はＣＯ２コンバータ４内の炉頂ガスに含まれるＣＯ２の変換に由来するものである。
【００６５】
更なる処理用コンバータ６は、ＣＯとＣＯ２を単独で処理することができるか又は更なる処理プロセスにおいて他の原料とともに処理することが可能である装置である。更なる処理用コンバータ６は、ＣＯ入口２８、補助剤入口２９、任意の炉頂ガス入口３０および更なる処理用コンバータ出口３２を備えている。ＣＯ入口２８はＣＯ接続部３４によってＣＯ２コンバータのＣＯ出口２６に接続されている。更なる処理用コンバータ６の任意の炉頂ガス入口３０は、溶鉱炉シャフト２の第２炉頂ガス出口１２に第２炉頂ガス接続部３１を介して接続されている。図１の実施形態において、更なる処理用コンバータ６は、以下に説明するように、官能基を有する及び／又は官能基を有さない合成炭化水素を生成することができる燃焼器、バイオコンバータまたはＣＯコンバータであってもよい。
【００６６】
更なる処理用コンバータ６の一つの形として使用可能な燃焼器は、例えば、ガスバーナー、ガスタービンまたはガスエンジンであってもよい。燃焼器において、ＣＯは、別の機械用のエネルギーおよび／または熱を発生するためのエネルギーを生成するために酸素または空気の存在の元で燃焼する。さらに、更なる処理用コンバータは、ＣＯが添加された酸素によって酸化される燃料電池であってもよい。
【００６７】
更なる処理用コンバータ６の代替の形態であることが可能なバイオコンバータにおいて、微生物または藻類を用いた変換プロセスが以下の１以上の基本的な反応式によって実行される。
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
【００６８】
バイオコンバータの場合、自然に発生または遺伝子組換えした微生物または藻類が、一酸化炭素（炉頂ガス）または純粋な一酸化炭素（ＣＯ２コンバータ４から来るＣＯ）または二酸化炭素を含み、水素と任意的に混合される（後述する）ガスを基礎的化学物質に変換するために使用される。そのような基礎的化学物質は、例えば、アルコール、エーテルまたはエステルである。この変換において、微生物または藻類の能力が使用され、すなわち内部水性シフト反応（ＷＳＲ）のように二酸化炭素の還元のために必要な水素自身を生成する能力が使用される。ＣＯ２のエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨまたはＣ２Ｈ６Ｏ）への変換は以下のように要約可能である。
６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
水素も添加される場合には、以下の基本的な反応が起こる。
６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
適切な微生物または藻類が選択される場合には、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料を生成することが可能である。適切な微生物または藻類は公知であり、例えば以下の会社から販売されているクロストリジウム属と呼ばれている嫌気性細菌が知られている；コスカタ（Coskata）社ＵＳＡ、ＢＲＩ社ＵＳＡおよびランザテック（Lanza  Tech）社ニュージーランド。バイオコンバータにおいて、微生物または藻類は生成されたガスと接触する。微生物または藻類のタイプによって、補助剤をバイオコンバータに供給することも考えられる。これら補助剤は微生物または藻類の活性機能をサポートするために機能することが可能である。合成ガス発酵コンバータとしても知られているバイオコンバータの構造および動作は当業者には公知である。
【００６９】
更なる処理用コンバータ６を実施するための第３のオプションは、合成ガスが官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素に、好ましくはパラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、液化ガスまたはメタノールに変換されるＣＯコンバータである。この場合、更なる処理用コンバータ６は、例えばフィッシャー・トロプシュコンバータ、ベルギウス・ピアコンバータまたはピアコンバータである。そのようなコンバータの構造および動作は当業者には公知であるので詳細には説明しない。更なる処理用コンバータ６がＣＯコンバータの場合には、水素は補助剤入口２９を介して導入される。この場合を図４を参照して詳細に説明する。
【００７０】
溶鉱炉シャフト２から炉頂ガスを第２炉頂ガス接続部３１を介して更なる処理用コンバータ６に供給することは任意的であるが、処理コンバータ６がバイオコンバータまたは燃焼器である場合には利点がある。
【００７１】
補助剤は補助剤入口２９を介して更なる処理用コンバータ６に導入され、補助剤は更なる処理用コンバータにおいてさらにＣＯまたはＣＯ２を処理するために必要である。これら補助剤は、例えば、水素（更なる処理用コンバータ６がバイオコンバータまたはＣＯコンバータの場合）、空気または純酸素（更なる処理用コンバータ６が燃焼器の場合）、または他の補助剤である。
【００７２】
更なる処理用コンバータ出口３２は更なる処理用コンバータ６によって生成された生成物を出力する。これは、ガスエンジンまたはガスタービンの場合に、更なる処理用コンバータ出口３２がモーター軸またはタービン軸であるということを意味する。化学的な更なる処理用コンバータ（バイオコンバータまたはＣＯコンバータ）の場合、更なる処理用コンバータ出口は更なる処理用コンバータ６で生成された液状またはガス状の生成物のための出口である。
【００７３】
図２は図１の実施形態に類似した方法で構成されている溶鉱炉１の別の実施形態を示す。図１を参照して既に説明した溶鉱炉１の同一または対応する要素は、図２の符号と同一のものであり、簡潔にするために詳細に説明はしない。
【００７４】
図２に示された溶鉱炉１は、付加的に燃焼器３６（すなわち、図１の溶鉱炉１に加えて）を備えている。燃焼器は溶鉱炉シャフト２とＣＯ２コンバータ４との間に位置している。燃焼器３６は燃焼ガス入口３８と、ＣＯ２を含んでいる排ガスを排出するための排ガス出口４０とを備えている。溶鉱炉シャフト２の炉頂ガス出口１０は燃焼ガス入口３８に接続されている。燃焼ガス出口４０はＣＯ２コンバータ４のＣＯ２コンバータガス入口２２に接続されている。このことは、第１炉頂ガス出口１０がＣＯ２コンバーガス入口２２に間接的に接続されていることを意味する。というのは、燃焼工程が溶鉱炉シャフト２とＣＯ２コンバータ４との間にある燃焼器３６で起こるからである。
【００７５】
燃焼器３６は、ＣＯ２を含む排ガスを生成するガスエンジン、ガスタービンまたはガスバーナーであってもよい。燃焼器３６がガスバーナーの場合には、ガスバーナーによって生成された熱は、補助ヒーターによって溶鉱炉シャフト２を加熱するために用いてもよく、または溶鉱炉シャフト２またはＣＯ２コンバータ４に供給されるガスまたは他の原料を予熱するために用いてもよい。燃焼器３６がガスエンジンまたはガスタービンである場合には、ガスエンジンまたはガスタービンの出力は、溶鉱炉１の運転のために必要であるポンプまたはファンを駆動するために用いることができる。
【００７６】
図２に示すように、ＣＯ２を含む排ガスの全ては排ガス出口４０から第１排ガス接続部４１（実線で図示）を介してＣＯ２コンバータ４に導くことが可能である。任意的に（点線で示すように）排ガスの一部は、排ガス出口４０から第２排ガス接続部を介して更なる処理用コンバータ６に導くことができる。排ガスは炉頂ガス入口３０を介して更なる処理用コンバータ６に導くことが可能である。
【００７７】
図３は、図１および図２の実施形態に類似した構成を有する溶鉱炉１の別の実施形態を示す。図１または図２を参照して既に説明した溶鉱炉１の同一または対応する要素は、同一の符号を有するものであり、簡潔にするために詳細に説明はしない。
【００７８】
図３に示す溶鉱炉１は、付加的に燃焼器３６（すなわち、図１の溶鉱炉１に加えて）を備えている。燃焼器はＣＯ２コンバータ４と更なる処理用コンバータ６との間に位置している。燃焼器３６は燃焼ガス入口３８と、ＣＯ２を含んでいる排ガスを排気するための排ガス出口４０とを備えている。ＣＯ２コンバータ４の第２ＣＯ出口２６は燃焼ガス入口３８に接続されている。排ガス出口４０は更なる処理用コンバータ６のＣＯ入口２８に接続されている。このことは、ＣＯ２コンバータ４の第２ＣＯ出口２６がＣＯ入口２８に間接的に接続されていることを意味する。というのは、燃焼工程がＣＯ２コンバータ４と更なる処理用コンバータ６との間にある燃焼器３６で起こるからである。
【００７９】
燃焼器３６は、ＣＯ２を含む排ガスを生成するガスエンジン、ガスタービンまたはガスバーナーであってもよい。燃焼器３６がガスバーナーの場合には、ガスバーナーによって生成された熱は、補助ヒーターによって溶鉱炉シャフト２を加熱するために用いてもよく、または溶鉱炉シャフト２またはＣＯ２コンバータ４に導かれるガスまたは他の材料を予熱するために用いてもよい。燃焼器３６がガスエンジンまたはガスタービンである場合には、ガスエンジンまたはガスタービンの出力は、溶鉱炉１の運転のために必要な例えばポンプまたはファンを駆動するために用いることができる。
【００８０】
図４は図１，図２および図３の実施形態に類似した方法で構成されている溶鉱炉１の別の実施形態を示す。図１乃至３を参照して既に説明した溶鉱炉１の同一または対応する要素は、図４の符号と同一のものであり、簡潔にするために詳細に説明はしない。
【００８１】
図４に示す溶鉱炉１は溶鉱炉シャフト２とＣＯ２コンバータ４の間に位置している燃焼器３６を備えている。燃焼器３６は図２を参照して詳細に説明した。排ガス出口４０からＣＯ２を含む排ガスが図２を参照して説明した方法と同様な方法で導入される。
【００８２】
図４の溶鉱炉は、さらに炭化水素コンバータ４６を備えている。炭化水素コンバータ４６は、炭化水素を含む流体を導入するための少なくとも一つの炭化水素入口４８と、少なくとも炭素（任意的に幾分かの水素と混合される）を放出するための第１Ｃ出口５０と、水素を放出するためのＨ２出口５２とを備えている。炭化水素コンバータ４６は炭化水素（ＣｎＨｍ）を炭素と水素に変換または分解することができるいずれの炭化水素コンバータであってもよく、特にプラズマによってまたは熱エネルギーによって作動する炭化水素コンバータである。炭化水素コンバータ４６は炭素を排出するための第２Ｃ出口５４を任意的に備えてもよい。第１Ｃ出口５０はＣ接続部５６を介してＣＯ２コンバータ４のＣＯ２コンバータ入口２０に接続されている。Ｈ２出口５２はＨ２接続部５８を介して更なる処理用コンバータ６の補助剤入口２９に接続されており、これゆえ補助剤としてのＨ２を供給する。第１Ｃ出口５０およびＨ２出口５２は炭素と水素用の一体化された出口５０／５２に一体化してもよい。一体化された出口５０／５２は図示されていないが、上述した実施形態の全てにおいて存在することが可能である。炭素と水素は一体化された出口５０／５２からＣＯ２コンバータ４に同時に送ることが可能である。特に、炭素および水素はＨ２／Ｃのエアロゾルの形で供給してもよい。
【００８３】
炭化水素コンバータ４６は、好ましくはプラズマで動作する反応器であり、特にクバーナー反応器である。炭化水素コンバータにおいて、炭化水素を含む流体の形の炭化水素はプラズマユニットまたはプラズマバーナーによって高温で純炭素（例えば、活性炭、カーボンブラック、グラファイトまたは工業用すすの形で）および水素に分解される。炭化水素コンバータ４６のための出発原料すなわち原料として使用される流体を含む炭化水素は、例えばメタン、天然ガス、バイオガス、湿性ガスまたは液化ガスまたは重油である。しかしながら、官能基を有する及び／又は官能基を有さない合成炭化水素も炭化水素コンバータ４６用の出発原料として使用されうる。別の実施形態においては、炭化水素コンバータ４６は熱エネルギーによって動作され、例えば、熱分解によって炭化水素を分解することが可能である。炭化水素の分解は、可能であるならば、好ましくない二酸化炭素または水の生成を抑制するために酸素が存在しない状態でなされるべきである。にもかかわらず、炭化水素とともに導入される可能性のある少量の酸素は、プロセスには有害ではない。
【００８４】
炭化水素コンバータは、炭化水素を含む流体用の入口を有したプロセスチャンバーと、分解用のエネルギーを流体に導入するための少なくとも一つのユニットと、少なくとも一つの出口とを備えている。分解用のエネルギーは少なくとも部分的に熱によって提供され、この熱は、例えばプラズマ（プラズマ反応器）によって提供される。それにもかかわらず、分解エネルギーは他の手段（熱反応器）によっても提供することが可能である。主として、分解は熱によって行われる。流体は１０００℃以上、特に１５００℃以上の温度に加熱される。プラズマで動作する炭化水素コンバータにおいて、プラズマガスは外部から導入されるか又は炭化水素コンバータ内で形成される適切なガスであればよい。アルゴンまたは窒素などの不活性ガスをプラズマガスとして用いてもよい。代替的に、ガス状の水素Ｈ２、ＣＯまたは合成ガスは任意的である。というのは、これらのガスは炭化水素の分解の間に生成されるからである。
【００８５】
炭化水素コンバータ４６は、１０００℃以上の温度で動作する高温反応器（例えば、高温クバーナー反応器）であってもよい。代替的に、炭化水素コンバータは、２００℃〜１０００℃の温度で動作する低温反応器（例えば、低温クバーナー反応器）であってもよい。
【００８６】
別の実施形態においては、炭化水素コンバータ４６は、１以上の高温反応器および１以上の低温反応器の組合せであってもよい。そのような配置は、図６を参照して以下に説明する。
【００８７】
炭化水素コンバータ４６で生成される炭素は、種々の割合で第１Ｃ出口５０および第２Ｃ出口５４から排出してもよい。第１Ｃ出口５０は生成された炭素（Ｃ）の一部をＣＯ２コンバータ４に導くために使用される。炭素とともに、分解工程に由来する水素の可変部分はＣ出口５０からＣＯ２コンバータ４に導いてもよい。（この場合、Ｃ出口５０およびＨ２出口５２は一体化された出口５０／５２を形成する）。水素は、ＣＯ２コンバータ４におけるＣとＣＯ２の上述した反応にとっては有害ではない。水素はエネルギーキャリアとして機能することもできる。というのは、水素は炭化水素コンバータ４６における分解工程の結果として極めて温度が高いからである。第２Ｃ出口５４は、一酸化炭素を発生するためにＣＯ２コンバータ４において使用されることがない生成された炭素の一部を抽出するために使用される。生成された炭素は、炭化水素コンバータ４６の構造に依存して異なった温度を有している。熱で動作する反応器又は低温プラズマ反応器が使用される場合には、温度は２００℃〜１０００℃の間である。しかしながら、高温プラズマ反応器が使用される場合には、温度は１７００℃まで上昇することがある。
【００８８】
上述したように、ＣＯ２コンバータ４の動作温度は、導入される原料（すなわち炉頂ガス、ＣＯ２を含む排ガス、炭素）の温度によって選択することができる。ＣＯ２コンバータ４に導入される炭素（および任意的に同時に導入される水素）が、例えば１５００℃から１７００℃の高温である場合には、ＣＯ２コンバータ４の動作温度も高くてもよい。ほんの２００℃から７００℃の温度をもった炭素を生成する炭化水素コンバータ４６が使用される場合には、本発明は、炉頂ガス／排ガスのより良いＣＯ２変換を達成するためにＣＯ２コンバータ４を付加的に加熱することを考慮している。炭素の温度は炭化水素コンバータ４６の動作温度およびＣ接続部断熱などの構造に依存するということに留意すべきである。
【００８９】
第２Ｃ出口５４から排出された炭素は、活性炭、グラファイト、カーボンブラックまたはカーボンコーンやカーボンディスク等の他の形態の生成物としてプロセスから取り出してもよい。排出された炭素の形体および品質によって、排出された炭素は化学工業における原料として、またはエレクトロニクス産業のために使用可能である。考えることができる利用としては、例えば、半導体製造、タイヤ製造、インク、トナーまたは類似の製品である。特にプラズマで動作する炭化水素コンバータが用いられる場合には、炭化水素コンバータ４６において生成された炭素は、容易にさらに処理することが可能である高純度の原料である。
【００９０】
炭化水素コンバータ４６の任意的な第２Ｃ出口５４は、溶鉱炉シャフト２のＣ入口１８にも接続してもよい。これゆえ、炭化水素コンバータ４６で生成された炭素は溶鉱炉プロセスにおいて使用可能である。
【００９１】
図４の実施形態において、図３の実施形態で説明したように、付加的な燃焼器３６をＣＯ２コンバータ４と更なる処理用コンバータ６との間に任意的に設けてもよい。この第２燃焼器３６は図を簡潔にするために図４では図示されていない。ＣＯ２コンバータ４と更なる処理用コンバータ６との間に第２燃焼器３６を設けることは、更なる処理用コンバータ６における更なる処理プロセスの形式に依存する。
【００９２】
上述したように、ＣＯ２コンバータ４から来るガス混合物は、実際に低い水素含有量を有した合成ガスである。この合成ガスは主としてＣＯからなる。この合成ガスは、高い水素含有量を有した合成ガスを生成するために炭化水素コンバータ４６から来る水素と混合してもよい。ＣＯと水素の混合は、更なる処理用コンバータ６において、または更なる処理用コンバータの上流側に設けられたミキサー（図示せず）において直接的に行ってもよい。炭化水素コンバータ４６から炭素および水素の少なくとも一部が同時にＣＯ２コンバータ４に導かれる実施形態においては（例えば、Ｈ２／Ｃ−エアロゾルの形態で）、ＣＯ２コンバータ４はより高い水素含有量を有した合成ガスを生成する。
【００９３】
図４に示す実施形態の更なる処理用コンバータ６は、異なった比率のＣＯ２、ＣＯおよびＨ２からなるガス混合物によって動作させてもよい。更なる処理用コンバータ６に導かれるガス混合物のＣＯ２の比率は、燃焼器３６の排ガスに由来する。燃焼器３６が設けられているかどうかによって、かつ炉頂ガスまたはＣＯのどの程度の量が燃焼されるかによって、ガス混合物のＣＯ２の比率はより高くなるかまたはより低くなる。ガス混合物のＣＯの比率は、ＣＯ２コンバータに由来し、Ｈ２の比率は炭化水素コンバータ４６に由来する。このガス混合物は合成ガスと呼ぶことが可能である。合成ガス（synthesis gas）、短縮してシンガスは、一酸化炭素と水素のガス混合物であり、このガス混合物は二酸化炭素を含んでいても良い。合成ガスは天然ガスのエネルギー分の約５０％を有している。合成ガスは燃焼されてもよく、これゆえ燃料源として機能することが可能である。合成ガスは他の化学製品を生成するための中間生成物として使用することも可能である。
【００９４】
更なる処理用コンバータ６に導入されたガス混合物は可燃性であり、機械的なパワーまたは加熱用のパワーを生み出すために一般的に燃焼することも可能である。この場合、更なる処理用コンバータ６は燃焼器である。燃焼器で生み出された機械的なパワーは、例えば溶鉱炉１内で電力を生成するためまたは他の機械を駆動するために使用可能である。燃焼熱は、例えば溶鉱炉シャフト２を加熱するために使用可能である。
【００９５】
更なる処理用コンバータ６は、図１乃至図３の実施形態において説明したようにバイオコンバータであってもよい。更なる処理用コンバータ６がバイオコンバータの場合には、その中で使用される微生物または藻類のタイプによっては、種々の比率のＣＯおよびＣＯ２を更なる処理用コンバータ６に導くことが好ましい。第２ＣＯ出口２６からのＣＯの流れの一部は更なる処理用コンバータ６に直接に導いてもよく、一方、第２ＣＯ出口２６からのＣＯの流れの他の部分は、熱を生成するためおよびより多くのＣＯ２を更なる処理用コンバータ６に提供するために燃焼器３６に供給されて燃焼器内で燃焼されてもよい。これゆえ、更なる処理用コンバータ６にとって有益であるＣＯおよびＣＯ２の混合物を供給することが可能である。バイオコンバータにおいて、ガス混合物は、ガス混合物のＣＯ２、ＣＯおよびＨ２の比率に依存して微生物または藻類を用いて上述した式の一つによって変換される。
【００９６】
更なる処理用コンバータ６が官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素を生成するためのＣＯコンバータである場合には、更なる処理用コンバータ６に提供されるガス混合物は、主としてＣＯおよびＨ２からなる合成ガスである。この合成ガスから、ＣＯコンバータは、好ましくは、上記参照プロセス（フィッシャー・トロプシュプロセス、ベルギウス・ピアプロセスなど）によってパラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、湿性ガスまたは液化ガス、またはメタノールを生成する。この場合、ガス混合物は、ＣＯ２を含んでいるごくわずかな排ガスを含むか、または含んでいない。というのは、好ましくはＣＯおよびＨ２は更なる処理用コンバータ６に導入されるからである。
【００９７】
上述した全ての実施形態にとって、任意的な第２炉頂ガス出口１２から、任意の第２炉頂ガス接続部３１を介して導入される炉頂ガスは、対応する更なる処理用コンバータ６のために不利益である硫黄、灰、重金属および他の物質などの有害な物質を除去し精製されることが可能であるということに留意すべきである。更なる処理用コンバータ６が単なる燃焼器である場合には、第２炉頂ガス出口１２からの精製されていない炉頂ガスを使用してもよい。
【００９８】
上述した全ての実施形態にとって、特定のＣＯ２比率が更なる処理用コンバータ６にとって好ましい場合には、ＣＯ２を含んでいる排ガスの一部は、燃焼器３６の一つから直接に更なる処理用コンバータ６に導入することが可能であることにさらに留意すべきである。
【００９９】
図５の実施形態は、代替的なＣＯ２コンバータ１０４によって炉頂ガス、特に炉頂ガス中に含まれるＣＯ２を処理する別の溶鉱炉１を示している。図１乃至図４を参照して既に説明した溶鉱炉１の同一または対応する要素は、図５において同一の符号を有したものであり、簡潔にするために詳細に説明はしない。
【０１００】
溶鉱炉シャフト２は、図１乃至図４の上述した実施形態と同様な方法で構成されている。燃焼器３６は、溶鉱炉シャフト２と代替的なＣＯ２コンバータ１０４との間に位置することも可能であり、燃焼器はＣＯ２を含む排ガスを生成する。ＣＯ２を含む排ガスは、排ガス接続部４１によって代替的なＣＯ２コンバータ１０４のＣＯ２コンバータガス入口１２２に供給される。
【０１０１】
図５による実施形態の代替的なＣＯ２コンバータ１０４は、次式による逆水性シフト反応またはＲＦＳ反応によってＣＯ２をＣＯおよびＨ２Ｏの混合物に変換するようになっている。
ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ
それゆえ、代替的なＣＯ２コンバータ１０４は、以下においてＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４と称する。ＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４は、ＣＯ２コンバータ入口１２０、ＣＯ２コンバータガス入口１２２およびＣＯ２コンバータ出口１２４を備えており、ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物は前記ＣＯ２コンバータ出口１２４から排出される。
【０１０２】
ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物は、混合物接続部１２６を通して水分離器１２８に供給され、水分離器１２８は混合物入口１３０、Ｈ２Ｏ出口１３２およびＣＯ出口１３４を備えている。水分離器１２８はＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物からＨ２Ｏを分離し、このＨ２ＯをＨ２Ｏ出口１３２を介して排出するように構成されている。分離されたＣＯガスはＣＯ出口１３４から排出してもよいし、分配器ユニット１６を通ってもよい。分配器ユニット１６はＣＯガスを溶鉱炉シャフト２の異なった高さに導く。水分離器１２８は任意的なものであり、冶金プロセスの所望の制御方法によっては、ある量の水を溶鉱炉シャフト２に導入してもよいということに留意しなければならない。
【０１０３】
第５実施形態の溶鉱炉１は、図１乃至図４を参照して説明した方法と同様に構成され、かつ同様の方法で作動する炭化水素コンバータ４６を備えている。しかしながら、第５実施形態の炭化水素コンバータ４６は異なった方法で接続されている。炭化水素コンバータ４６のＨ２出口５２はＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４のＣＯ２コンバータ入口１２０に接続されている。上述したように、炭化水素コンバータ４６内で生成された炭素（Ｃ）の一部は、たとえば第１Ｃ出口５０から排出された製品として販売することが可能である。代替的に、炭素（Ｃ）はＣ入口１８を介して溶鉱炉シャフト２に導いてもよい。ほかの実施形態のために説明したように、炭化水素コンバータ４６は単一のＣ出口５０，５４を備えてもよく、所望のＣの比率は後に排出してもよい。Ｃ出口５０および５４は、異なったＣの流れが可能であるということを説明するためにのみ設けられている。
【０１０４】
ＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４において使用されずまたは変換されない、炭化水素コンバータ４６から来る余剰の水素Ｈ２を、任意的にＨ２貯蔵コンテナに導いてもよい。貯蔵された水素は製品として販売してもよく、または本発明のプロセスにおいて他の場所を加熱するために使用してもよい。
【０１０５】
図１から図５の全ての実施形態において、補助ヒーター（図示せず）を設けてもよく、補助ヒーターは溶鉱炉シャフト２の還元ゾーンを加熱するように構成されている。コークスまたは石炭および鉄鉱石が添加物とともに溶鉱炉シャフト２に供給される公知の溶鉱炉プロセスに比較して、より低いプロセス温度が期待される可能性があるので、そのような付加的な加熱は、必要である。したがって、溶鉱炉シャフト２の構造およびサイズによって、および溶鉱炉シャフト２に供給される原料の温度によって、付加的な又は補助的な加熱を行うことが必要となる可能性がある。前記補助ヒーターは燃焼器３６の一つで生成される熱を使用してもよく、または更なる処理用コンバータ６が燃焼器である場合には更なる処理用コンバータ６において生成される熱を使用してもよい。また、補助ヒーターは、炭化水素コンバータ４６からの廃熱を使用してもよい。上述したように、炭化水素コンバータ４６が熱的にまたはプラズマによって動作されるかいなかに拘わらず、炭化水素コンバータ４６は、炭化水素の分解の間、相当な量の廃熱を生成する。
【０１０６】
種々のコンバータおよび溶鉱炉シャフト２のサイズによって、１以上のＣＯ２コンバータ、１以上の炭化水素コンバータ、１以上の燃焼器、および１以上の更なる処理用コンバータを設けてもよく、図１乃至図５の全ての実施形態において並列して動作させるようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、複数の更なる処理用コンバータ６を図１乃至図５の全ての実施形態のために考慮してもよい。これら更なる処理用コンバータ６は異なった原理によって動作する。一例として、第１の更なる処理用コンバータ６は、溶鉱炉シャフトを付加的に加熱するためのガスバーナー（第１燃焼器）として実施してもよく、第１の更なる処理用コンバータに並列して動作する第２の更なる処理用コンバータ６は、ガスタービン（第２燃焼器）として実施してもよい。前記ガスタービンは溶鉱炉１のポンプまたはファン用の動力を生成し、並列して動作される第３の更なる処理用コンバータ６は、上述した方法（フィッシャー・トロプシュ原理によるＣＯコンバータ）において炭化水素を生成するためにＣＯおよびＨ２からなる合成ガスによって操作してもよく、ガス混合物の残りは、第４の更なる処理用コンバータ６（バイオコンバータ）において微生物または藻類を用いて生物学的プロセスにおいて変換してもよい。
【０１０８】
上記説明に基づいて、利点のある組み合わせを以下のように要約することができる。
１．ブードア平衡によってＣの存在のもとでＣＯ２をＣＯに還元するＣＯ２コンバータであって、ＣＯ２コンバータ４は、燃焼器、バイオコンバータ、または合成ガスを変換するＣＯコンバータの一つである更なる処理用コンバータ６と組み合わせられる。特に好ましい更なる処理用コンバータは、バイオコンバータおよび合成ガスを変換するＣＯコンバータである。というのは、ＣＯ２がこれら全ての実施形態（以下の例１から例４参照）の全てのプロセスからほとんど放出されないか、またはＣＯ２が全く放出されないからである。
２．逆水性シフト反応によってＣＯ２とＨ２をＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物に還元する代替的なＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４であって、ＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４は任意の水分離器と組み合わせられる。
【０１０９】
上述した全ての実施形態において、迅速に取得することができかつ低コストの炭化水素によって操作される炭化水素コンバータにおいて、ＣＯ２を還元するために必要な炭素または水素が生成される場合に利点がある。特に、炭化水素を含有する自然に発生するガス、すなわち天然ガス、フラッキングガス（fracking gas）または他の迅速に得られかつ低コストのガスを炭化水素コンバータ４６に供給することが考えられる。
【０１１０】
以下において、図１乃至図５の実施形態の動作を説明する。第一に、基本的な動作は第１実施形態の単純な図示に基づいて説明する。
【０１１１】
運転中、主として金属酸化物からなる金属鉱石はフィーダー８を介して溶鉱炉シャフトに供給される。運転中、溶鉱炉シャフト２において頂部から底部にわたって約２００℃から２０００℃の温度分布がある。操作において、乾燥および予熱ゾーンは約２００℃の温度を有し、還元ゾーンは約４００℃から９００℃の温度を有し、炭化ゾーンは約１０００℃から１５００℃の温度を有し、溶融ゾーンは約１２００℃から１８００℃の温度を有する。
【０１１２】
上述したように、加熱および還元材料としてフィーダー８を介して供給される原料は、通常、金属鉱石、添加剤、およびコークスまたは石炭である。本発明によるプロセスによって、加熱および還元材料としてのコークスまたは石炭の供給は、減少させることが可能であるか、または安定した又は定常的な運転の間、全体的に削除することも可能である。運転初期においてのみ、相当量の加熱材料としてのコークスまたは石炭を供給することが必要である。安定かつ連続的な運転中、金属鉱石の還元、特に金属酸化物の還元は、ＣＯ２コンバータ４，１０４から溶鉱炉シャフト２に導かれるガス状のＣＯによって最終的に達成される。
【０１１３】
上述したように、従来の溶鉱炉プロセスの炉頂ガスは、窒素（Ｎ２，約５２−５９％）、二酸化炭素（ＣＯ２，約２２−２４％）、一酸化炭素（ＣＯ，約１８−２１％）および水素（Ｈ２，約１−３％）および水蒸気、および微量のメタン（ＣＨ４）からなる可変の組成を有している。本発明による溶鉱炉プロセスにおいて、そのような組成は、運転の初期においてのみ考えられる。というのは、溶鉱炉１を予熱または始動するためにのみ相当量の空気を溶鉱炉シャフト２に吹き込むことが考えられるからである。
【０１１４】
溶鉱炉１が安定した運転になり、安定した温度になったら、直ちに、溶鉱炉シャフト２への空気の吹き込みを停止する。本発明の溶鉱炉プロセスの炉頂ガスは、安定した運転がなされている間は窒素を含んでいないが、二酸化炭素（ＣＯ２，約５０−５３％）、一酸化炭素（ＣＯ，約４２−４６％）および水素（Ｈ２，約２−６％）、および水蒸気（Ｈ２Ｏ；鉱石および任意的な添加物の湿分による）、および微量のメタン（ＣＨ４）を含有する混合物からなる。ＣＯ２ガスおよびＣＯガスは金属鉱石の変換の間形成される。しかしながら、これらのガスは添加物からも形成される。実際上、溶鉱炉の構造に依存して、鉄鉱石（Ｆｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４）の組成に依存して、プロセスパラメーターなどに依存して、炉頂ガス中のＣＯとＣＯ２との比率が変化する。
【０１１５】
運転中、炉頂ガスは熱く、それゆえ溶鉱炉シャフト２内で上昇する。上昇した炉頂ガスは第１炉頂ガス出口１０から排出され、第１炉頂ガス接続部２３を介してＣＯ２コンバータ４に導かれる。さらに、炭素（Ｃ粒子）はＣＯ２コンバータ入口２０を介してＣＯ２コンバータ４に供給される。図１によれば、炭素は単純にＣ貯蔵容器から来る。代替的には、図４の実施形態を参照して説明したように、炭素は炭化水素コンバータ４６から来る。任意的に、炭素は水素と混合される（Ｈ２／Ｃ−エアロゾル）。
【０１１６】
主としてＣＯ２を含有する炉頂ガスは、ＣＯ２コンバータガス入口２２を介してＣＯ２コンバータ４に導かれ、炉頂ガスはホットカーボン上に導かれるか、またはＨ２／Ｃ−エアロゾルと混合される。上述したように、本発明の冶金プロセスの安定した動作の間、炉頂ガスは、主として可変の比率のＣＯ２およびＣＯからなる。炉頂ガスは２５０℃から４００℃の温度を有する。ホットカーボンはＣＯ２コンバータ入口２０を介してＣＯ２コンバータ４に供給される。ＣＯ２コンバータ４は二酸化炭素のホットカーボンによる変換の間に確立されるブードア平衡で動作する。「ブードア反応」は、当業者には公知であるので、詳細には説明しない。
【０１１７】
ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ    ΔＨ＝＋１７２，４５ｋｊ／ｍｏｌ
【０１１８】
上述したように、存在する可能性がある水蒸気（Ｈ２Ｏ）の変換も以下の式によってＣＯ２コンバータ４内で小規模で起こる。
【０１１９】
Ｈ２Ｏ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ２    ΔＨ＝＋１３１，４ｋｊ／ｍｏｌ
【０１２０】
炉頂ガスにおけるＣＯとＣＯ２との上述した可変の比率は、冶金プロセスを対応して制御することによって応えられる。特に、二酸化炭素および水蒸気の変換のために必要とされる量のカーボン（Ｃ）がＣＯ２コンバータ４内に供給される。また、ＣＯ２コンバータ４内の温度は、できるだけ良好な変換度合いが達成されるような方法で制御される。約９４％の一酸化炭素が約８００℃の温度で得られ、約９９％の一酸化炭素が約１０００℃の温度で生成される。したがって、理想的な場合には、二酸化炭素（ＣＯ２）は供給された炭素（Ｃ）の存在のもとでほぼ完全に変換され、ほぼ９９％のＣＯガスが生成される。ＣＯ２コンバータ入口２０に供給された炭素によって、溶鉱炉シャフト２とＣＯ２コンバータ４の間の回路におけるガス量は時間とともに平均して２倍になる。それゆえ、本発明のプロセスによれば、変換された炉頂ガスの約半分がＣＯ２コンバータ４から第２ＣＯ出口２６を介して更なる処理用コンバータ６に導かれる。
【０１２１】
高温ガス混合物はＣＯ２コンバータ４から排出され、ガス混合物はほぼ完全に一酸化炭素（ＣＯ）からなり、約８００℃から２０００℃の温度を有している（ＣＯ２コンバータ４の動作温度に依存して）。変換割合は、上述したようにプロセス制御（圧力および温度の制御）に依存する。ＣＯ２コンバータから排出されるガス混合物は、単純化するために一酸化炭素またはＣＯガスとして説明される。ＣＯ２コンバータ４から排出されるＣＯガスも熱エネルギーを含み、この熱エネルギーは、直接的にまたは間接的に、すなわち図１では示されていない熱交換器を介して、ＣＯ２コンバータガス入口２２に供給される高いＣＯ２含有量を有した、例えば炉頂ガスを予熱するために使用可能である。
【０１２２】
ＣＯ２コンバータ４から来るＣＯガスの半分は、ＣＯ接続部２５を介して溶鉱炉シャフト２のＣＯ入口１４に導かれる。分配器ユニット１６によって、異なった量のＣＯガスが異なった高さで溶鉱炉シャフト２に供給可能である。ＣＯガスが溶鉱炉シャフト２に戻されると、直ちにＣＯの一部は金属酸化物の存在下でＣＯ２に変換される。添加物および金属鉱石から、付加的なＣＯ２（添加物から発生）および水（添加物および鉱石から由来）が生成される。溶鉱炉１の所定の動作時間の後、本発明による冶金溶鉱炉プロセスの連続的な安定した運転の間、空気に由来する新たな窒素が溶鉱炉シャフトに供給されないのであるから、窒素の量は減少する。これゆえ、本発明の冶金プロセスの炉頂ガスは、最終的にはＣＯ２、ＣＯおよびＨ２のみからなる。ＣＯと水素の比率は以下の式によって増加する。
Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
溶鉱炉シャフト２内のＣＯガスおよび水素は還元剤として機能し、金属鉱石を還元させる。任意的に、ＣＯガスの一部は溶融金属のレベルの下方に導入してもよい。
【０１２３】
任意的に、純炭素はＣ入口２８を介して溶融金属に供給され、これによって金属の溶融点を低下させる。Ｃ入口１８に供給される炭素は炭素と同一のソースから来てもよい。好ましくは、カーボンＣは上述した炭化水素コンバータ４６から来る。
【０１２４】
ＣＯ２コンバータ４からのガス混合物またはＣＯガスの第２の部分は、第２ＣＯ出口２６およびＣＯ接続部３４を介して更なる処理用コンバータ６のＣＯ入口２８に導かれる。
【０１２５】
更なる処理用コンバータ６が燃焼器の場合には、燃焼プロセスが、例えばガスエンジンまたはガスタービンで起こり、または酸化プロセスが例えば燃料電池内で起こる。必要とされる補助剤は補助剤入口２９を介して供給され、これら補助剤はガス混合物またはＣＯガスを燃焼または酸化するために必要である。これら補助剤は、ガスエンジンまたはガスタービンまたはガスバーナの場合には酸素または空気である。
【０１２６】
更なる処理用コンバータ６がバイオコンバータとして実施される場合には、生物学的変換プロセスが更なる処理用コンバータ６内で行われ、変換プロセスは微生物および藻類を用いて以下の基本的な反応式によって行われる。
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
そのような生物学的変換プロセスによって、更なる処理用コンバータ６に供給されたガスを、微生物および藻類を用いて最終の生成物としてのケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは別の燃料に変換してもよい。この最終生成物は、それから更なる処理用コンバータ出口３２から排出される。
【０１２７】
更なる処理用コンバータ６がＣＯコンバータである場合には、官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素は更なる処理用コンバータ６において生成される。この場合、更なる処理用コンバータ６は、ＣＯ２コンバータ４からＣＯが供給され、補助剤入口２９を介して補助剤としてのＨ２が供給され、両者は合成ガスを生成する。代替的に、Ｈ２／ＣエアロゾルがＣＯ２コンバータ４に供給される場合には、ＣＯとＨ２はＣＯ２コンバータ４から同時に更なる処理用コンバータ６に供給される。生成された炭化水素は、例えばパラフィン、ケロシン、ディーゼル油、ガソリン、湿性ガスまたは液化ガスまたはメタノールである。この場合、更なる処理用コンバータは、例えば、フィッシャー・トロプシュプロセス、ベルギウス・ピアプロセスまたはピアプロセスによって動作し、これらプロセスは当業者には公知であり、詳細には説明しない。この場合、生成された炭化水素は最終生成物として更なる処理用コンバータ出口３２から排出される。
【０１２８】
使用される更なる処理用コンバータ６の形式によって、炉頂ガスは第２炉頂ガス出口１２から第２炉頂ガス接続部３１を介して更なる処理用コンバータ６の炉頂ガス入口３０に供給してもよい。更なる処理用コンバータ６が上述したようにバイオコンバータである場合には、炉頂ガスは、微生物または藻類を被毒させる有害な物質から精製される。更なる処理用コンバータ６が上述したＣＯコンバータの一つである場合には、炉頂ガスは、選択されたＣＯコンバータ（フィッシャー・トロプシュコンバータ、ベルギウス・ピアコンバータなど）の動作のために有害な可能性がある物質から精製される。
【０１２９】
図２による溶鉱炉１の実施形態の動作は、図１の溶鉱炉を参照して説明した方法と同様な方法で起こる。図２に示すコンバータは上述と同様の方法で動作することが可能である。
【０１３０】
しかしながら、図２による溶鉱炉１の動作は、第１炉頂ガス出口１０から排出される炉頂ガスが燃焼器３６に導かれて添加された酸素によって燃焼するという点において異なっている。燃焼器３６における燃焼工程の間、炉頂ガスの可燃成分、すなわちＣＯおよびＨ２は燃焼する。一酸化炭素（ＣＯ）は燃焼して二酸化炭素（ＣＯ２）になり、水素（Ｈ２）は燃焼して水蒸気（Ｈ２Ｏ)になる。Ｈ２Ｏの量は極めてわずかである。したがって、酸化が燃焼器３６で起こるので、炉頂ガスはＣＯ２コンバータ４に間接的にのみ導かれる。
【０１３１】
上述したように、相当量の窒素（Ｎ２）は、溶鉱炉１の初期の加熱工程の間、炉頂ガスの一部である。窒素は不活性ガスであり燃焼器３６における酸化工程には関与しない。溶鉱炉１の連続した運転の間、炉頂ガス中のＮ２の割合は本発明の冶金プロセスにおいては減少する。というのは、運転の所定時間後には、Ｎ２はほとんど溶鉱炉シャフト２には導かれないからである。炉頂ガスに含まれるＣＯの燃焼または酸化工程の後、燃焼器３６から排出される排ガス混合物は、主としてＣＯ２からなり、すなわち、酸化工程前の炉頂ガスに含まれていたＣＯ２の量および燃焼したＣＯから生ずるＣＯ２の量からなる。ＣＯ２を含むこの排ガス混合物は、排ガス接続部４１を介してＣＯ２コンバータガス入口２２に供給される。ＣＯ２コンバータ４において、ＣＯ２を含む排ガスは、上述したように添加されたＣの存在下でＣＯに還元される。
【０１３２】
図２による実施形態の他の動作工程は、図１を参照して説明した動作と同一であり、したがってこの説明は簡潔性のために繰り返さない。
【０１３３】
上述したように、任意的に、ＣＯ２を含む排ガスの一部を第２排ガス接続部４２を介して更なる処理用コンバータ６に導くことが考えられる。こうしてＣＯとＣＯ２との所望の比率を更なる処理用コンバータ６のために提供することが可能である。このことは、特に、更なる処理用コンバータ６が微生物または藻類を用いるバイオコンバータである場合に有利である。
【０１３４】
図３による実施形態の動作は図１の実施形態を参照して説明した動作に類似した方法で起こる。これゆえ、動作工程の説明は繰り返さない。
【０１３５】
図３による溶鉱炉１の運転中、ＣＯ２コンバータ４で生成されたＣＯガスは、第２ＣＯ出口２６から燃焼器３６に導かれる。燃焼器３６において、そこに供給されたＣＯは添加された酸素によって燃焼してＣＯ２になる。酸化工程は燃焼器３６で起こるので、図３による実施形態の動作は、ＣＯ２コンバータ４からのＣＯガスの一部が間接的にのみ更なる処理用コンバータ６に導入されるという点において異なっている。ＣＯ２を含有する排ガスは燃焼器３６の排ガス出口４０から排出され、ＣＯ２を含む排ガスは排ガス接続部４１を介して更なる処理用コンバータ６に導入される。
【０１３６】
この場合、更なる処理用コンバータ６は、補助剤入口２９および任意的に設けられた炉頂ガス入口３０を介して導入されるＣＯ２および対応する補助剤によって、ほぼ完全に動作する。図３の実施形態において、更なる処理用コンバータ６は、微生物または藻類を用いて動作するバイオコンバータである。この実施形態においては、好ましくは、水素、水またはＣＯは補助剤として考えられる。水素は、貯蔵容器または以下で述べる炭化水素コンバータ４６からの補助剤として供給してもよい。付加的に、ＣＯは、補助剤として供給してもよく、かつ第２炉頂ガス出口１２および第２炉頂ガス接続部３１を介して更なる処理用コンバータ６に導かれる炉頂ガスの一部であってもよい。この場合、生物学的変換プロセスにおいて生成された生成物、すなわちエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨまたはＣ２Ｈ６Ｏ）およびＨ２Ｏが更なる処理用コンバータ出口３２から排出される。
【０１３７】
図４に示す溶鉱炉１の動作は、他の実施形態のために説明したものと同様の方法で行われる。図４に示すコンバータは、上述した方法と同様の方法で動作することが可能である。
【０１３８】
図４の実施形態において、Ｃ入口２０を介してＣＯ２コンバータ４に供給される炭素は、上記炭化水素コンバータ４６によって生成される。炭化水素コンバータ４６は、補助剤として更なる処理用コンバータ６の補助剤入口２９に導入可能である水素（Ｈ２）を生成する。代替的に、水素の少なくとも一部は、炭素とともに、例えば、Ｈ２／Ｃエアロゾル（図示せず）として同時にＣＯ２コンバータ４に導入される。水素のこの部分は、ＣＯ２コンバータ４からＣＯとともに更なる処理用コンバータ６に導入される。
【０１３９】
炭化水素コンバータ４６は、以下のように動作する。炭化水素を含む原料は炭化水素入口４８を介して炭化水素コンバータ４６に供給される。炭化水素が例えばメタン（ＣＨ４）である場合には、１モルの炭素と２モルの水素が１モルのメタンから生成される。炭化水素コンバータ４６は、公知の熱プロセス、例えば熱分解によって炭化水素を含む材料を分解することができる。代替的に、炭化水素を含む原料はプラズマの助けにより、例えばクバーナープロセスによって分解される。炭化水素コンバータ４６のプラズマバーナーにおけるプラズマの助けによる分解工程においては、炭化水素は以下の反応によって約１６００℃の温度で変換される。プラズマバーナー用のエネルギーは、電気的なエネルギーであり、プラズマバーナーは熱エネルギーを生成する。
ＣｎＨｍ＋エネルギー  →  ｎＣ＋ｍ／２Ｈ２
化学生成物の高いエネルギー含有量および高い温度ゆえに、ほぼ１００％の変換または分解プロセスの効率が達成できる。
【０１４０】
結果として生ずる炭素は、少なくとも部分的にＣ入口２０を介してＣＯ２コンバータ４に導かれる。炭化水素コンバータ４６から排出された炭素は高温であるため、炭素の熱エネルギーの少なくとも一部は、ＣＯ２コンバータ４内で変換プロセスを加熱するため、または変換プロセスに電力を供給するために、使用可能である。ＣＯ２コンバータは、好ましくは約１０００℃の温度で動作する。任意的に、炭素は水素（Ｈ２／Ｃエアロゾル）と混合可能であり、ＣＯ２コンバータ４に導くことが可能である。水素は付加的なエネルギーキャリアである。
【０１４１】
炭化水素コンバータ４６とＣＯ２コンバータ４間のＣ接続部５６は、炭素が炭化水素コンバータ４６からＣＯ２コンバータ４への途中で過度に冷却されないように形成されている。Ｃ接続部５６は、例えば断熱され、および／または加温されていてもよい。炭化水素コンバータ４６で生成される水素も炭化水素コンバータ４６内の高い動作温度によって熱エネルギーを含んでいる。それゆえ、Ｃ接続部５６を加熱するための一つの可能性は、熱交換器によって直接的にまたは間接的に炭化水素コンバータ４６とＣＯ２コンバータ４との間のＣ接続部５６を加熱するための水素出口５２から来る水素の熱エネルギーを使用することである。こうして、何らエネルギーをインプットすることなく、炭化水素コンバータ４６からのホットカーボンを、ＣＯ２コンバータ４内のＣＯ２を含む炉頂ガスまたは排ガスからの暖かいまたは熱い添加された二酸化炭素によって、一酸化炭素に変換することが可能である。
【０１４２】
上述したように、炭化水素コンバータ４６で生成された炭素の一部は第２Ｃ出口５４を介して排出可能であり、最終生成物として販売することが可能であるか、またはＣ入口１８を介して溶鉱炉シャフト２に導くことが可能である。代替的に、炭素は燃焼器３６の一方で燃焼させることが可能であるか、または還元剤として溶鉱炉シャフト２に吹き込むことが可能であるか、または熱エネルギーを生成するために燃焼可能である。
【０１４３】
図４の実施形態において、図１乃至図３の実施形態に関して説明したように、更なる処理用コンバータ６は、燃焼器、バイオコンバータ、または官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素を生成するためのＣＯコンバータである。更なる処理用コンバータ６の異なった実施形態の動作は、他の実施形態において上述した動作と類似している。
【０１４４】
全ての実施形態において、更なる処理用コンバータ６に供給されたガスは、直接に導入してもよいか、または図示されていないミキサーを介して導入してもよい。合成ガスの所望の組成によって、水素とＣＯとの好ましい比率は、そのようなミキサー内で調整可能であり、ミキサーの合成ガス出口から排出可能である。得られる全てのＣＯの流れおよび得られる全てのＨ２Ｏの流れがミキサーにおいて使用され得ない場合には、ミキサーで使用されない純粋なＣＯガスまたはＨ２ガスの一部は分離してさらに処理可能である。
【０１４５】
全ての実施形態において、炉頂ガスを任意的に第２炉頂ガス出口１２から第２炉頂ガス接続部３１を介して更なる処理用コンバータ６に導いてもよい。更なる処理用コンバータ６のタイプによっては、炉頂ガスは洗浄され有害な物質を除去する。
【０１４６】
さらに、全ての実施形態において、燃焼器３６が溶鉱炉シャフト２とＣＯ２コンバータ４との間に位置する場合には、ＣＯ２を含む排ガスの一部は第２排ガス接続部４２を介して、すなわちＣＯ２コンバータ４をバイパスして更なる処理用コンバータ６に直接的に供給可能である。
【０１４７】
以下において、図５による実施形態の動作を説明する。溶鉱炉シャフト２内のプロセスは、図１の実施形態に関して上述したものと同様のプロセスである。したがって、溶鉱炉シャフト２内のプロセスの説明は、繰り返されない。溶鉱炉シャフト２から排出された炉頂ガスは、代替的なＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４に直接に供給されるか、または中間の燃焼器３６を介してＣＯ２を含む排ガスの形でＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４に間接的に供給される。先の実施形態におけるように、燃焼器３６を通る間接的な方法および燃焼器内の燃焼または酸化工程は任意的である。
【０１４８】
図１乃至図４の実施形態とは異なって、ＣＯ２を含む炉頂ガスまたは排ガスは炭素と混合されないが、その代わりＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４内で水素と混合され、水素はＣＯ２コンバータ入口１２０に供給される。水素は図５に示す炭化水素コンバータ４６から来る。代替的に、水素は貯蔵容器から単純に来てもよい。炭化水素コンバータ４６は図１乃至図４の他の実施形態を参照して説明した方法と同様に動作する。炭化水素コンバータ４６で生成された水素（Ｈ２）はＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４に供給され、排ガスからのＣＯ２または炉頂ガスからのＣＯ２とコンバータ内で反応し、逆水性シフト反応によってＣＯとＨ２Ｏの混合物を形成する。
ＣＯ２＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ
水蒸気（Ｈ２Ｏ）が、炉頂ガスとともに又はＣＯ２を含む排ガスとともにＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４に流入する場合、Ｈ２Ｏは化学的に中性であり、逆水性シフト反応に関与しない。
【０１４９】
ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物はＣＯ２コンバータ出口１２４を介して、ＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４から排出される。ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物は水分離器１２８を通して導かれ、Ｈ２Ｏは水分離器１２８において分離されてＨ２Ｏ出口１３２から排出される。残りのＣＯガスは水分離器１２８のＣＯ出口１３４から排出され、ＣＯ接続部２５を介して溶融炉シャフト２に導かれる。ＣＯ／Ｈ２Ｏ混合物は、代替的に、ＣＯ接続部２５（図４では図示せず）を介して溶鉱炉シャフト２に導いてもよい。
【０１５０】
炭化水素コンバータ４６が、ＣＯ２コンバータ内でＣＯ２の存在下で変換することができない余剰のＨ２ガスを生成する限りにおいて、前記余剰のＨ２は生成物として貯蔵しかつ販売してもよい。代替的に、そのような余剰のＨ２は、溶鉱炉シャフト２用の上述した補助ヒーターを駆動するために使用してもよい。
【０１５１】
炭化水素コンバータ４６内で生成された炭素であって、ＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４において使用されていない炭素は、生成物として、すなわちカーボンブラックまたは活性炭として販売してもよい。代替的にまたは付加的に、余剰の炭素の一部は、溶融点を低下させるためにＣ入口１８を介して溶融金属に導入してもよい。さらに、生成された炭素は溶融炉シャフト２に吹き込んでもよく、または補助ヒーターまたは溶鉱炉シャフト２を駆動するために使用してもよい。
【０１５２】
炉頂ガスに含まれるＣＯ２は逆水性シフト反応すなわち炭素（Ｃ）が添加されない反応によってＣＯに変換されるので、図５の実施形態は更なる処理用コンバータを備えていない。これゆえ、溶鉱炉シャフト２とＲＷＳＣＯ２コンバータ１０４との間の経路におけるガス量は、図１乃至図４を参照して説明したものの２倍ではない。これゆえ、更なる処理用コンバータにおける余剰のＣＯの更なる処理は図５の実施形態においては有益ではない。
【０１５３】
コンバータおよび全体の溶鉱炉１のサイズによって、１以上のＣＯ２コンバータ４，１０４、１以上の燃焼器３６、および１以上の更なる処理用コンバータ６を、全ての実施形態において上述の参照した方法で動作してもよい。さらに、更なる処理用コンバータ６は上述した異なった動作を行ってもよく、すなわちバイオコンバータはベルギウス・ピアコンバータまたはトロプシュコンバータと並列して動作してもよい。
【０１５４】
図１乃至図５の全ての実施形態において、溶鉱炉シャフト２またはＣＯ２コンバータ４，１０４は補助ヒーターからの熱によって加熱してもよい。溶鉱炉シャフト２の下部における温度は金属を溶融状態に保つために十分であるべきである。ＣＯ２コンバータ４，１０４内の温度はＣＯ２をＣＯに可能な限り完全に変換するために十分な温度であるべきである。補助ヒーター用の熱は、好ましくは、燃焼器３６の一つにおける、または燃焼器の形の更なる処理用コンバータ６における燃焼によって生成される。代替的に、炭化水素コンバータ４６の動作によって生ずる廃熱を使用してもよい。上述したように、特に、炭化水素コンバータが高温プラズマコンバータとして実施される場合には、炭化水素コンバータ４６は高温で動作する。廃熱は、熱交換器によって、または互いに密接に接触するように原料の流れの経路を定めることによって、溶鉱炉シャフト２および／またはＣＯ２コンバータ４に導くことができる。
【０１５５】
低温で動作する炭化水素コンバータ４６（例えば、熱エネルギーコンバータまたは低温プラズマコンバータ）が使用される場合、ＣＯ２コンバータ４内でのＣＯ２のＣＯへの変換が、動作温度があまりにも低い（すなわち８００℃以下）ために不完全である場合、すなわちごく僅かなＣＯ２がＣＯに変換される場合、ＣＯ２コンバータ４に補助ヒーターを設けることが必要である。約９４％の一酸化炭素が８００℃の温度で提供される一方、この温度以下では変換率は大きく減少する。約９９％の一酸化炭素が約１０００℃の温度で提供されるので、ＣＯ２コンバータ４をより以上（たとえば１７００℃以上）に加熱することはさほど有益ではない。というのは、熱エネルギーの半分は、ＣＯガスが第２ＣＯ出口２６から排出されるために失われてしまうからである。
溶鉱炉シャフト２の少なくとも下部領域において、温度は１０００℃から１３００℃の間であるべきである。というのは、還元された金属（銑鉄）がその温度で溶融し、排出されるかまたは流し出される可能性があるからである。溶鉱炉シャフト２が導入されたホットＣＯガスによって十分に加熱されない場合、したがって低い温度が優っている場合、溶鉱炉シャフト２に補助ヒーターを使用することが効果的である。
【０１５６】
高温で動作する炭化水素コンバータ４６が用いられる場合、炭化水素コンバータ４６は９００℃から１７００℃の間の温度で炭素をＣＯ２コンバータ４に供給する（高温プラズマ反応器にとっては１５００℃から１７００℃までの温度範囲）。これゆえ、ＣＯ２コンバータ４は１７００℃までの動作温度が効果的である。ＣＯ２コンバータ４用の補助ヒーターは、この場合には必要ではない。
【０１５７】
溶鉱炉のサイズによって、変換または分解のための所望の容量を提供するために、複数の炭化水素コンバータ４６を並列して運転することも考えられる。全ての実施形態において、炭化水素コンバータ４６は並列で運転する複数の炭化水素コンバータ４６ａ，４６ｂの組合せであってもよく、例えば図６に示すように、高温炭化水素コンバータ４６ａと低温炭化水素コンバータ４６ｂの組合せであってもよい。高温炭化水素コンバータは、１０００℃以上の温度で運転され、低温炭化水素コンバータは２００℃〜１０００℃の温度で運転される。分解すべき炭化水素は、共通の供給ラインまたは個別の供給ラインを介して高温および低温炭化水素コンバータ４６ａ，４６ｂに供給してもよい。複数のより小さいモジュールからなる炭化水素コンバータ４６は、異なる炭化水素または異なる比率の炭化水素がそれぞれ理想的な処理パラメータで分解可能であるという点において有用である。さらに、個々の高温または低温炭化水素コンバータは、異なる品質またはタイプの炭素を生成することが可能であり、例えば販売可能な生成物用のあるタイプの炭素および溶鉱炉シャフトにおいて使用するための別のタイプの炭素を生成することが可能である。
【０１５８】
上述の実施形態は理想的な条件のために説明したものである。実際的に実施する際には、種々の比率の水素、ＣＯ２、ＣＯおよびＮ２が炉頂ガス内には存在することは明らかである。それゆえ、ＣＯガスまたは合成ガスの異なる量の流れがＣＯ２コンバータ４から排出される。それにも拘わらず、更なる処理用コンバータ６でさらに処理されるべき合成ガスの組成はミキサーによって一定に維持することが可能である。これゆえ、ほぼ一定の組成を有した合成ガスを更なる処理用コンバータ６のために提供することが可能である。
【０１５９】
更なる処理用コンバータ６が微生物または藻類を使用する場合には、供給されるガス混合物の小さな変動は微生物または藻類によって補償することが可能である。以下の例は、異なった比率のガスまたは原料が変換される場合に起こりうる状況に関するものである。
【０１６０】
例１
溶鉱炉シャフト２に供給されたＣＯの５０％がＣＯ２に変換される（排出される金属（Ｆｅ）が無く、ＣＯのトータルの結果）。
２ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ＋ＣＯ２
炉頂ガスとしてのＣＯガスおよびＣＯ２ガスはＣＯ２コンバータ４に導かれる。ＣＯ２コンバータ４（Ｃで還元；ブードア）において、以下の反応が起こる。
３ＣＯ２＋３ＣＯ＋３Ｃ→９ＣＯ
換言すれば、炉頂ガス＋３Ｃ→９ＣＯ
【０１６１】
炭化水素コンバータ４６（この場合プラズマコンバータ、特にクバーナー反応器）において、次の反応が起こる。
３ＣＨ４→３Ｃ＋６Ｈ２
これゆえ、全体の生成される水素（６ｍｏｌ  Ｈ２）は更なる処理用コンバータ６（この場合、炭化水素を生成するためのＣＯコンバータ）において使用される。全体の生成される炭素（３ｍｏｌ  Ｃ）はＣＯ２コンバータ４に導かれる。
【０１６２】
続いて、ＣＯ２コンバータ４内で生成される９ｍｏｌのＣＯ全体のうち、２／３の一酸化炭素（６ｍｏｌ  ＣＯ）は溶鉱炉シャフト２に再び導かれる。一酸化炭素の残りの１／３（３ｍｏｌ  ＣＯ）は、合成ガスの形で炭化水素コンバータ４６から水素とともに更なる処理用コンバータ６（この場合、ＣＯコンバータ）に供給される。水素（６ｍｏｌ  Ｈ２）は、補助剤として更なる処理用コンバータ６に供給される（炭素がＨ２／Ｃエアロゾルの形でＣＯ２コンバータ４に供給される場合には、水素はＣＯ２コンバータ４を介して更なる処理用コンバータ６に供給可能である）。
【０１６３】
要約すると、例１において以下の反応が起こる。
１．溶鉱炉シャフト２
Ｆｅ２Ｏ３＋６ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ２＋３ＣＯ
２．炭化水素コンバータ４６（ここでは、クバーナー反応器）
３ＣＨ４→３Ｃ＋６Ｈ２
３．ＣＯ２コンバータ４（ここでは、ブードア）
３ＣＯ２＋３ＣＯ＋３Ｃ→９ＣＯ
４．更なる処理用コンバータ６（ここでは、ＣＯコンバータ内の合成ガスの変換）
３ＣＯ＋６Ｈ２→３（ＣＨ２）ｎ＋３Ｈ２Ｏ
【０１６４】
例２
溶鉱炉シャフト２に供給されるＣＯの７５％はＣＯ２に変換される（排出される金属（Ｆｅ）が無く、ＣＯの全体の結果）。
４ＣＯ＋３／２Ｏ２→ＣＯ＋３ＣＯ２
ＣＯガスおよびＣＯ２ガスは、炉頂ガスとしてＣＯ２コンバータ４に導かれる。ＣＯ２コンバータ（Ｃによって還元；ブードア）内において、以下の反応が起こる。
３ＣＯ２＋ＣＯ＋３Ｃ→７ＣＯ
換言すれば、炉頂ガス＋３Ｃ→７ＣＯ
【０１６５】
炭化水素コンバータ４６（この場合プラズマコンバータ、特にクバーナー反応器）において、次の反応が起こる。
３ＣＨ４→３Ｃ＋６Ｈ２
【０１６６】
その後、ＣＯ２コンバータ４内で生成される７ｍｏｌのＣＯの４／７（４ｍｏｌ  ＣＯ）の一酸化炭素は、溶鉱炉シャフト２に再び導かれる。一酸化炭素の残りの３／７（３ｍｏｌ  ＣＯ）は、合成ガスの形で炭化水素コンバータ４６から水素（６ｍｏｌ  Ｈ２）とともに更なる処理用コンバータ６（この場合、ＣＯコンバータ）に供給される。水素は、補助剤として更なる処理用コンバータに供給される（炭素がＨ２／Ｃエアロゾルの形でＣＯ２コンバータ４に供給される場合には、水素はＣＯ２コンバータ４を介して更なる処理用コンバータ６に導かれる）。
【０１６７】
要約すると、例２において以下の反応が起こる。
１．溶鉱炉シャフト２
Ｆｅ２Ｏ３＋４ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ２＋ＣＯ
２．炭化水素コンバータ４６（ここでは、クバーナー反応器）
３ＣＨ４→３Ｃ＋６Ｈ２
３．ＣＯ２コンバータ４（ここでは、ブードア）
３ＣＯ２＋ＣＯ＋３Ｃ→７ＣＯ
４．更なる処理用コンバータ６（ここでは、ＣＯコンバータ内の合成ガスの変換）
３ＣＯ＋６Ｈ２→３（ＣＨ２）ｎ＋３Ｈ２Ｏ
【０１６８】
例３
溶鉱炉シャフト２に供給されるＣＯの１００％はＣＯ２に変換される（排出される金属（Ｆｅ）が無く、ＣＯのトータルの結果）。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２
炉頂ガスとしてのＣＯ２はＣＯ２コンバータ４に導かれる。ＣＯ２コンバータ４（Ｃで還元；ブードア）において、以下の反応が起こる。
２ＣＯ２＋２Ｃ→４ＣＯ
換言すれば、炉頂ガス＋２Ｃ→４ＣＯ
【０１６９】
ＣＯ２コンバータ４内で生成される一酸化炭素の１／２は、溶鉱炉シャフト２に再び導かれる。一酸化炭素の残りの１／２は、合成ガスの形で炭化水素コンバータ４６（この場合、プラズマコンバータ）から水素とともに同時に更なる処理用コンバータ６（この場合、バイオコンバータ）に導かれる。
【０１７０】
炭化水素コンバータ４６において（ここではプラズマコンバータ、特にクバーナー反応器）、次の反応が起こる。
１２ＣＨ４→１２Ｃ＋２４Ｈ２
これゆえ、生成される水素（２４ｍｏｌ  Ｈ２）の全ては、更なる処理用コンバータ６において使用される。生成される炭素（１２ｍｏｌ  Ｃ）の全てはＣＯ２コンバータ４に導かれる。
【０１７１】
要約すると、例３において以下の反応が起こる。
１．溶鉱炉シャフト２
４Ｆｅ２Ｏ３＋１２ＣＯ→８Ｆｅ＋１２ＣＯ２
２．炭化水素コンバータ４６（ここでは、クバーナー反応器）
１２ＣＨ４→１２Ｃ＋２４Ｈ２
３．ＣＯ２コンバータ４（ここでは、ブードア）
１２Ｃ＋１２ＣＯ２→２４ＣＯ
４．更なる処理用コンバータ６（ここでは、バイオコンバータ）
２４Ｈ２＋１２ＣＯ→６Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋１８Ｈ２Ｏ
【０１７２】
例４
溶鉱炉シャフト２に供給されるＣＯの１００％は、ＣＯ２に変換される（排出される金属（Ｆｅ）が無く、ＣＯのトータルの結果）。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２
その後、溶鉱炉シャフト２から来るＣＯ２は分配される。ＣＯ２の半分はＣＯ２コンバータ４に導かれる。溶鉱炉シャフト２からのＣＯ２の他の半分は、第２炉頂ガス接続部３１を介して更なる処理用コンバータ６（ここではバイオコンバータ）に導かれる。前記第２の部分、すなわちＣＯ２（第１補助剤に相当）の後半は、合成ガスとして炭化水素コンバータ４６（この場合、クバーナー反応器）から水素（第２補助剤に相当）とともに更なる処理用コンバータ６に供給される。
【０１７３】
ＣＯ２コンバータ４（Ｃで還元；ブードア）において、以下の反応が起こる。
２ＣＯ２＋２Ｃ→４ＣＯ
換言すれば、炉頂ガス＋２Ｃ→４ＣＯ
【０１７４】
炭化水素コンバータ４６において（ここではプラズマコンバータ、特にクバーナー反応器）、次の反応が起こる。
９ＣＨ４→９Ｃ＋１８Ｈ２
これゆえ、生成される水素の全て（１８ｍｏｌ  Ｈ２）は、更なる処理用コンバータ６において使用される。生成される炭素の２／３（６ｍｏｌ  Ｃ）はＣＯ２コンバータ４に導かれる。炭素の残りの１／３（３ｍｏｌ  Ｃ）は、例えば、本発明の金属鉱石を処理する方法において使用するため、または商取引のための最終製品として、得ることができる。
【０１７５】
要約すると、例４において以下の反応が起こる。
１．溶鉱炉シャフト２
４Ｆｅ２Ｏ３＋１２ＣＯ→８Ｆｅ＋１２ＣＯ２
２．炭化水素コンバータ４６（ここでは、クバーナー反応器）
９ＣＨ４→９Ｃ＋１８Ｈ２
３．ＣＯ２コンバータ４（ここでは、ブードア）
６Ｃ＋６ＣＯ２→１２ＣＯ
４．更なる処理用コンバータ６（ここでは、バイオコンバータ）
１８Ｈ２＋６ＣＯ→３Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋９Ｈ２Ｏ
【０１７６】
代替的に、全ての例において、ＣＯおよびＨ２からなる合成ガスは、上述したように、ＣＯコンバータにおいて官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素に変換することが可能である。
【０１７７】
例３と例４との比較
例３（合成ガスルート）と例４（ＣＯ２ルート）とを比較すると、同一の量の銑鉄が同一の鉄鉱石ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）から生成されるという条件で、例３において生成物（エタノール）の高い収量がバイオコンバータにおいて得られるということが認識される。しかしながら、例３において２倍のエタノールを生産するためには、例４より３分の１だけ多くのメタンを分解する必要がある。さらに、例４において得られ、かつＣ入口１８を介して導入される場合には原料（銑鉄）の溶融点を下げるために使用することが可能である、付加的に得られる炭素（３ｍｏｌＣ）は、例３では生成されない。両方の例において、エタノールの炭素（かつ炭素生成物または純炭素を形成する炭素）は、外部から供給される（化石）メタンから完全に生成される。しかしながら、例４は、バイオコンバータにおいて変換される炭素の１００％は溶鉱炉シャフト２によって排出されたＣＯ２から来るという利点がある。これゆえ、例４はＣＯ２発生を避けるという利点がある。より多くのメタンをプロセスに供給し、より多くのエタノールを生成するか（例３）、または生成されるエタノールは少ないが、代わりに付加的な炭素（Ｃ）を生成するか（例４）は、経済的な問題である。
【０１７８】
さらに、本発明の全体の方法のプロセス制御は、溶鉱炉シャフト２におけるプロセスに柔軟に適合することができるということが明らかである。金属鉱石を処理する方法が経路内で実行されるので、原料または生成物の量は、最終的には生成金属（銑鉄生成）および用いられる金属鉱石（鉄鉱石）に依存する。
Ｆｅ２Ｏ３＋３ＣＯ→２Ｆｅ＋３ＣＯ２
Ｆｅ３Ｏ４＋４ＣＯ→４Ｆｅ＋４ＣＯ２
【０１７９】
ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が用いられる場合には、原料鉄の１トンあたりのＣＯは、鉱石としてのマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）の使用量に比べて、より多く必要とする。したがって、ヘマタイトは、最終的には、更なる処理用コンバータ６において（例えば、バイオコンバータにおいて）マグネタイトより多くの最終生成物を生成する。
【０１８０】
本発明は好ましい実施形態に基づいて説明した。説明した実施形態の個々の特徴は、自由に組み合わせすることが可能でありおよび／またはこれら特徴が両立できるかぎりにおいて置き換え可能である。さらに、上述した実施形態の個々の特徴は、これらの特徴が本質的でないかぎりにおいて省くことが可能である。これゆえ、本発明の完全なかつ適正な範囲から逸脱することなく、種々の改変および実務的な実施が可能であるということは、当業者には明らかである。
【図１】
2016524654.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月14日(2015.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属鉱石の処理方法であって、
金属鉱石を還元し、
溶鉱炉シャフト（２）においてＣＯ２を含む炉頂ガスを生成し、
溶鉱炉シャフト（２）から前記炉頂ガスを排出し、
炉頂ガスの少なくとも一部を直接的にまたは間接的にＣＯ２コンバータ（４）に導き、ＣＯ２コンバータ（４）において炉頂ガスに含まれるＣＯ２をＣＯに還元し、
ＣＯ２コンバータ（４）からＣＯの第１部分を溶鉱炉シャフト（２）に導き、
ＣＯ２コンバータ（４）からＣＯの第２部分を更なる処理プロセスに導き、
前記更なる処理プロセスは、
燃料電池における酸化プロセスまたはガスエンジンまたはガスタービンにおける燃焼プロセス、
バイオコンバーターにおけるプロセスであって、以下の１以上の基本的な反応式によって微生物または藻類を用いて行われる生物学的変換プロセス、
ａ）  ６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）  ６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）  ２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
および合成ガスを官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素に変換する変換プロセス、
の１以上のプロセスを備えたことを特徴とする金属鉱石の処理方法。
【請求項２】
ＣＯ２コンバータ（４）から来るＣＯの第２の部分は、排ガス混合物として更なる処理プロセスに導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を形成するために燃焼されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
炉頂ガスをＣＯ２コンバータ（４）に間接的に導く場合、前記炉頂ガスは、排ガス混合物の形でＣＯ２コンバータ（４）に導かれる前にＣＯ２を含む排ガス混合物を生成するためにまず燃焼され、ＣＯ２コンバータ（４）においてＣＯに還元されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部を前記ＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして更なる処理プロセスに導くことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
炉頂ガスの一部は、ＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして直接的に更なる処理プロセスに導かれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ＣＯの一部は、溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において、溶鉱炉シャフト（２）に供給されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＣＯの一部は、溶鉱炉シャフト（２）に沿って位置する１以上のＣＯ入口で溶鉱炉シャフト（２）に供給されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ＣＯ入口は、溶鉱炉シャフト（２）内の溶融金属のレベルの下方に部分的に位置することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
付加的な炭素は、炭素が溶融金属と接触するように溶鉱炉シャフト（２）の下部領域に供給されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ＣＯ２をＣＯに還元する工程は、Ｃを加えることによって８００℃から１７００℃の温度範囲でＣＯ２コンバータ（４）内で行われることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
更なる処理プロセスは、バイオコンバータにおける生物学的変換プロセスであり、生成物としてケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは他の燃料を生成するために微生物または藻類を用いることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
炭化水素を含む流体を、
ａ）プラズマによって、または
ｂ）熱エネルギーを導入することによって
炭素および水素に分解する工程を備え、
さらに前記水素（Ｈ２）を炭化水素コンバータ（４６）から直接にまたはＣコンバータ（４）を介して生物学的変換プロセスに導くことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
分解工程は別の炭化水素コンバータ（４６）において行われることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
合成ガスは、以下の工程によって生成され、この工程は、
炭化水素を含む流体を、
ａ）プラズマによって、または
ｂ）熱エネルギーを導入することによって、
炭素（Ｃ）および水素（Ｈ２）に分解する工程と、
水素（Ｈ２）の少なくとも一部をＣＯ２コンバータ（４）で生成されたＣＯの少なくとも一部と混合する工程とからなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
溶鉱炉シャフト（２）およびＣＯ２コンバータ（４）の少なくとも一つは、付加的に加熱されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
付加的な加熱は、請求項２、３による燃焼工程および請求項１２乃至１４による工程の少なくとも一つにおいて生成される熱で少なくとも部分的に行われることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
金属生成のための溶鉱炉（１）であって、
第１炉頂ガス出口（１０）と少なくとも一つのＣＯ入口（１４）とを有した溶鉱炉シャフト（２）と、
ＣＯ２を含むガス用のＣＯ２コンバータガス入口（２２）とＣＯ２コンバータ入口（２０）とを備え、ＣＯ２をＣＯに還元するようになっているＣＯ２コンバータ（４）とを備え、
第１炉頂ガス出口（１０）はＣＯ２コンバータガス入口（２２）に直接的に又は間接的に接続されており、
ＣＯ２コンバータ（４）は、ＣＯ２コンバータ（４）で生成されるＣＯの第１部分を排出するための少なくとも一つの第１ＣＯ出口（２４）を備え、前記第１ＣＯ出口（２４）は溶鉱炉シャフト（２）に直接的に又は間接的に接続されており、
ＣＯ２コンバータ（４）は、
ガスエンジン、ガスタービン、または燃料電池である更なる処理用コンバータ（６）、
バイオコンバーターであって、微生物または藻類を用いた変換プロセスが１以上の以下の基本的な反応式によって行われる更なる処理用コンバータ（６）、
ａ）６ＣＯ＋３Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋４ＣＯ２
ｂ）６Ｈ２＋２ＣＯ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋３Ｈ２Ｏ
ｃ）２ＣＯ＋４Ｈ２→Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
および合成ガスから官能基を有する及び／又は官能基を有さないを生成するようになっている更なる処理用コンバータ（６）、
の１以上の更なる処理用コンバータ（６）にＣＯの第２部分を排出するための少なくとも一つの第２ＣＯ出口（２６）を備えることを特徴とする溶鉱炉（１）。
【請求項１８】
燃焼ガス入口（３８）と、ＣＯ２を含む排ガスを排出する少なくとも一つの排ガス出口（４０）とを有した燃焼器（３６）を備え、
ＣＯ２コンバータ（４）の第２ＣＯ出口（２６）の少なくとも一つは燃焼器（３６）の燃焼ガス入口（３８）に接続され、
燃焼器（３６）はＣＯ２コンバータ（４）からのＣＯによって少なくとも部分的に動作され、
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項１７記載の溶鉱炉（１）。
【請求項１９】
燃焼ガス入口（３８）と、ＣＯ２を含む排ガスを排出する少なくとも一つの排ガス出口（４０）とを有した燃焼器（３６）を備え、
炉頂ガス出口（１０）とＣＯ２コンバータ（４）との間接的な接続部において、溶鉱炉シャフト（２）の第１炉頂ガス出口（１０）は燃焼器（３６）の燃焼ガス入口（３８）に接続され、
燃焼器（３６）は炉頂ガスによって少なくとも部分的に動作されることを特徴とする請求項１７または１８記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２０】
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータ（４）に導くためにＣＯ２コンバータ（４）のＣＯ２コンバータガス入口（２２）に接続されていることを特徴とする請求項１９記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２１】
燃焼器（３６）の排ガス出口（４０）の一つは、ＣＯ２を含む排ガス混合物の一部をＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして更なる処理用コンバータ（６）における更なる処理プロセスに導くために、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項１９または２０記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２２】
ＣＯ２コンバータ（４）の第２ＣＯ出口（２４，２６）の少なくとも一つは、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２３】
ＣＯ２コンバータ（４）をバイパスして更なる処理用コンバータ（６）に直接に接続されている第２炉頂ガス出口（１２）を備えていることを特徴とする請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２４】
溶融金属のレベルの上方で溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において、ＣＯ入口（１４）を備えていることを特徴とする請求項１７乃至２３のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２５】
溶鉱炉シャフト（２）の異なった高さに複数のＣＯ入口（１４）を備えていることを特徴とする請求項１７乃至２４のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２６】
ＣＯ入口（１４）は、溶鉱炉（１）の運転中、溶鉱炉シャフト（２）内の溶融金属のレベルの下方の高さに部分的に位置していることを特徴とする請求項２５記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２７】
溶鉱炉シャフト（２）の下部領域において炭素用のＣ入口（１８）を備えており、
Ｃ入口は、溶鉱炉（１）の運転中、溶融金属のレベルの下方でカーボン（Ｃ）を溶鉱炉シャフト（２）に供給することができるように位置していることを特徴とする請求項１７乃至２６のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２８】
ＣＯ２コンバータ（４）は、Ｃを加えることによって８００℃〜１７００℃の温度でＣＯ２をＣＯに還元するようになっていることを特徴とする請求項１７乃至２７のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項２９】
更なる処理用コンバータ（６）は、微生物または藻類を用いる変換プロセスを行ってケロシン、ディーゼル油、ガソリン、メタノールまたは別の燃料を生成するバイオコンバータであることを特徴とする請求項１７記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３０】
プラズマによってまたは熱エネルギーによって動作される炭化水素コンバータ（４６）を備え、
炭化水素コンバータ（４６）は、炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口（４８）と、少なくとも炭素用の少なくとも一つの出口（５０，５４，５０／５２）を備え、
少なくとも炭素用の出口（５０，５４，５０／５２）の少なくとも一つは、ＣＯ２コンバータ入口（２０）に接続されていることを特徴とする請求項１７乃至２９のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３１】
炭化水素コンバータ（４６）は、水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）を備えたことを特徴とする請求項１７乃至３０のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３２】
炭化水素コンバータ（４６）の水素（Ｈ２）用のＨ２出口（５２）の一つは、更なる処理用コンバータ（６）に接続されていることを特徴とする請求項３１記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３３】
合成ガスは、炭化水素コンバータからの水素とＣＯ２コンバータからのＣＯとの混合物であることを特徴とする請求項１７記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３４】
プラズマによって又は熱エネルギーによって操作される炭化水素コンバータ（４６）をさらに備え、
炭化水素コンバータ（４６）は、炭化水素を含む流体用の少なくとも一つの炭化水素入口（４８）と、炭素用の少なくとも一つのＣ出口（５０，５４）と、水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）とを備え、
水素（Ｈ２）用の少なくとも一つのＨ２出口（５２）は、ＣＯ２コンバータ入口（１２０）に接続されていることを特徴とする請求項１７、１９、２０、２５、２６および２７のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３５】
溶鉱炉シャフト（２）またはＣＯ２コンバータ（４）の還元ゾーンおよび／または溶融ゾーンを加熱するようになっている補助ヒーターをさらに備えたことを特徴とする請求項１７乃至３４のいずれか一項に記載の溶鉱炉（１）。
【請求項３６】
補助ヒーターは、
ａ）請求項１８乃至２１のいずれか一項による燃焼器（３６）の一つ、および／または
ｂ）請求項１７によるガスエンジンまたはガスタービンである燃焼器として実施される、または請求項１７、３３による合成ガスから官能基を有する及び／又は官能基を有さない炭化水素を生成するようになっているＣＯコンバータとして実施される更なる処理用コンバータ（６）、および／または
ｃ）プラズマまたは熱エネルギーによって運転される請求項３０、３２、３４による炭化水素コンバータ（４６）、
において生成される熱を使用することを特徴とする請求項３５記載の溶鉱炉（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
金属生成の分野では、原料と加熱材料とを可能な限り減らすことが一般的な目的である。というのは、これらの原料や加熱材料は高価であり、これら原料や加熱材料を輸送することも高価であるからである。製造の際、使用されるコークスおよび石炭の量を減らす多くの努力がなされている。一つのアプローチは、炭塵を溶鉱炉に吹き込むことであった。他のアプローチは、溶鉱炉自身の中で又は溶鉱炉の外側の別のガス化反応炉内で還元ガスとしての一酸化炭素を生成することであった。欧州特許出願公開第０９３１８４０１号明細書から、金属鉱石を還元するために必要な炭素の一部を代用還元材料の形で溶鉱炉に吹き込むことが知られている。この意味では、例えば天然ガス、重油、粉炭および高い炭素含有量を持った類似の材料を代用還元材料として使用してもよい。これらの材料は溶鉱炉シャフトに直接に吹き込んでもよく、あるいは溶鉱炉シャフトの外側で還元ガスを形成するために別のガス化反応炉でガス化してもよい。続いて、そのような反応ガスは溶鉱炉シャフトに導入してもよい。欧州特許出願公開第０９３１８４０１号明細書から知られている方法は、石炭またはコークスの消費量を減らす可能性を提供することが可能であり、また代用還元材料として処理することが難しい材料を使用する可能性を提供することが可能である。しかしながら、金属生成においてＣＯ２が多く生成されるという問題は解決されてはいない。
先行技術は、炉頂ガスまたは炉頂ガスの特定の成分が溶鉱炉シャフトから外部に導かれ、ＣＯ２コンバータにおいて処理された後に溶鉱炉シャフトに再び導かれる方法を開示している。欧州特許出願公開第２５４３７４３号明細書は、炉頂ガスが溶鉱炉から外部に導かれ、ＣＯとＣＯ２とを分離する分離装置に導かれる方法を開示している。分離されたＣＯ２のみがＣＯ２コンバータにおいて改質される。改質は主としてＣＯおよびＨ２Ｏを生成し、Ｈ２Ｏは分離され、ＣＯ２は溶鉱炉シャフトに導かれる。国際公開第２０１１／０８７０３６号明細書は、第１炉頂ガスがＣＯとＣＯ２を分離する分離装置に導かれる方法を開示している。ＣＯ２コンバータにおいて、ＣＯ２はＯ２とＣＯに変換される。前記変換からのＣＯおよび先に分離されたＣＯは、ともに溶鉱炉シャフトに導かれる。米国特許第３９０９４４６号明細書は、溶鉱炉シャフトからの炉頂ガスがＣＯ２コンバータにおいてコーク炉ガスと混合される方法を開示している。これゆえ、ＣＯおよびＨ２からなるガス混合物が生成され、ガス混合物は溶鉱炉シャフトに再び導かれる。国際公開第２０１０／０４９５３６号明細書は、粒子を含む炭素が溶鉱炉シャフトに再び導かれる類似の方法を開示している。米国特許第２５９８７３５号明細書は、溶鉱炉シャフトからの炉頂ガスがガス発生器において炭素／石炭および酸素と混合される方法を開示している。炭素の一部は酸素の存在の下で燃焼され、炭素の別の部分は炉頂ガスからのＣＯ２および燃焼した炭素からのＣＯ２をＣＯに還元する。前記ＣＯは、還元剤として溶鉱炉シャフトに再び導かれる。これら文献のいずれも、変換されたＣＯの一部の更なる処理が行われる方法を開示してはいない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この問題は、請求項１による金属鉱石の処理方法および請求項１７による溶鉱炉によって解決される。
ここに記載される金属鉱石の処理方法は、金属鉱石、特に金属酸化物を還元し、溶鉱炉シャフトにおいてＣＯ２を含む炉頂ガスを生成し、溶鉱炉シャフトから炉頂ガスを排出し、炉頂ガスの少なくとも一部を直接的にまたは間接的にＣＯ２コンバータに導き、ＣＯ２コンバータにおいて炉頂ガス中に含まれるＣＯ２を還元してＣＯを生成し、ＣＯ２コンバータからのＣＯの第１部分を溶鉱炉シャフトに導くことからなる。この方法は上記特定の問題を解決し、かつ溶鉱炉シャフトに容易に供給することが可能なガス状の還元材料としてＣＯを生成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
さらに、ＣＯの少なくとも第２の部分は、ＣＯ２コンバータから更なる処理プロセスに導かれる。ＣＯ２コンバータのタイプによっては、ＣＯ２をＣＯに変換する工程は、溶鉱炉シャフトにおいて金属鉱石を還元するために必要とする以上のＣＯを生成する。付加的に生成されたＣＯは、更なる処理プロセスにおいて原料またはエネルギーキャリアとして使用することが可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここに記載される金属生成のための溶鉱炉は、第１炉頂ガス出口と少なくとも一つのＣＯ入口とを有した溶鉱炉シャフトと、ＣＯ２を含むガス用のＣＯ２コンバータガス入口とＣＯ２コンバータ入口とを有しＣＯ２をＣＯに還元するＣＯ２コンバータとを備え、炉頂ガス出口はＣＯ２コンバータガス入口に直接的に又は間接的に接続されており、ＣＯ２コンバータは、ＣＯ２コンバータで生成されたＣＯの第１部分を排出するための少なくとも一つの第１ＣＯ出口を備え、第１ＣＯ出口は溶鉱炉シャフトに直接的に又は間接的に接続されている。この溶鉱炉は上述の問題を解決し、さらに容易に溶鉱炉シャフトに供給することが可能であるガス状の還元物質としてＣＯを生成することが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
さらに、ＣＯ２コンバータは、ＣＯの第２部分を更なる処理用コンバータに排出するための少なくとも一つの第２ＣＯ出口を備えている。ＣＯ２コンバータのタイプによっては、ＣＯ２の変換は、溶鉱炉シャフトにおける金属鉱石の還元のために必要である以上のＣＯを有することになる。付加的に生成されるＣＯはＣＯの第２の部分として転換されうる。前記ＣＯの第２の部分は、原料またはエネルギーキャリアとして更なる処理プロセスにおいて使用可能である。
【国際調査報告】
2016524654.tif 000009
2016524654.tif 000010
2016524654.tif 000011
2016524654.tif 000012
2016524654.tif 000013
2016524654.tif 000014