Спосіб і пристрій для відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення та застосування цього продукту для одержання водню

1. Спосіб відновлення металовмісного матеріалу, який має ступінь відновлення, нижчий за 25 мас. %, у продукт відновлення у безперервному процесі, який включає стадії, на яких: - створюють газоподібну фазу з вмістом газоподібного CO та щонайбільше 40 мас. % водню шляхом газифікації сполуки з вмістом вуглецю, використовуючи потік газу з вмістом кисню, - подають металовмісний матеріал до реакційної камери реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, при цьому максимальна температура у реакційній камері складає +875 °С, - подають зазначений газоподібний CO до реакційної камери реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром і перетворюють газоподібний СО на твердий вуглець та газоподібний діоксид вуглецю, осаджуючи твердий вуглець на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення, - відновлюють металовмісний матеріал принаймні частково твердим вуглецем у продукт відновлення, при цьому використовуючи металовмісний матеріал та/або продукт відновлення як активатор перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю, - вивантажують кінцевий продукт відновлення з реакційної камери, причому металовмісний матеріал включає сполуку заліза, 2 (19) 1 3 5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що до реактора кінцевої стадії додатково подають газ із вмістом СО/СО2 та/або кисню, причому переважно як газ із вмістом СО/СО2 використовують свіжий синтез-газ та/або оборотний технологічний газ та/або як газ із вмістом кисню використовують повітря або технічний кисень. 6. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб здійснюють як безперервний процес, у якому металовмісний матеріал і газоподібний CO безперервно або порціями подають до реакційної камери, щоб безперервно одержувати продукт відновлення, й у якому кінцевий продукт відновлення вивантажують із зазначеної реакційної камери безперервно або порціями. 7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кінцевий продукт відновлення одержують із ступенем відновлення принаймні 50 мас. %, переважно принаймні 60 мас. %, переважніше принаймні 70 мас. %. 8. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що максимальну температуру у реакційній камері підтримують на позначці переважно +845 °С, переважніше +825 °С, і найпереважніше +800 °С. 9. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що активатор перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю використовують і як активатор відновлення металовмісного матеріалу. 10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як металовмісний матеріал використовують сполуку заліза, переважно залізну руду. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що залізну руду подають у вигляді дрібнозернистої руди переважно з розміром зерен руди 0,1-5000 мкм, переважніше 5-50 мкм. 12. Спосіб за будь-яким із пп. 1-9, який відрізняється тим, що як металовмісний матеріал використовують суміш принаймні двох сполук з групи сполук, яка містить нікелеву сполуку, таку як нікелева руда, кобальтову сполуку, таку як кобальтова руда, залізну сполуку, таку як залізна руда. 13. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газоподібний СО готують шляхом газифікації сполуки з вмістом вуглецю, використовуючи потік газу з вмістом кисню, причому як зазначений потік газу переважно використовують потік гарячого газу. 14. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що вихідний газ відводять з реакційної камери, причому принаймні частину залишкового газоподібного СО та/або СО2 відділяють від вихідного газу для повторного введення зазначеного залишкового газоподібного СО та/або СО2 у реакційну камеру газогенератора. 15. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що вихідний газ відводять з реакційної камери, причому принаймні частину залишкового газоподібного СО та/або СО2 відділяють від вихідного газу для попереднього нагрівання потоку газу перед вводом у газогенератор. 97375 4 16. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відновлений металовмісний матеріал при досягненні ним необхідного ступеня відновлення вивантажують з реакційної камери як кінцевий продукт відновлення. 17. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що відновлення металовмісного матеріалу додатково здійснюють у кількох реакторах з псевдозрідженим шаром, причому кінцевий продукт відновлення попереднього реактора з псевдозрідженим шаром вивантажують і пропускають до наступного реактора з псевдозрідженим шаром для подальшого відновлення до ще вищого ступеня відновлення. 18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що газоподібні фази, які вивантажують з наступного реактора з псевдозрідженим шаром, вивантажують у попередній реактор з псевдозрідженим шаром для подальшої обробки. 19. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реактор з псевдозрідженим шаром являє собою реактор з псевдозрідженим шаром типу зі швидким псевдозрідженням або пневматичним транспортуванням. 20. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кінцевий продукт відновлення додатково відновлюють до ще вищого ступеня металізації принаймні 90 мас. %, переважно принаймні 95 мас. %, переважніше принаймні 98 мас. %, у реакторі кінцевої стадії до кінцевого продукту відновлення практично реакцією твердих компонентів з твердими компонентами між твердим вуглецем і неповністю відновленою частиною продукту відновлення, причому як реактор кінцевої стадії переважно використовують обертову випалювальну піч, карусельну піч або реактор з псевдозрідженим шаром. 21. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кінцевий продукт оброблюють для відділення металевої частини від неметалевої частини, такої як пуста порода або шлак. 22. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кінцевий продукт відновлення додатково оброблюють шляхом формування продукту у пресований продукт, переважно шляхом брикетування, або прокатки у прокатний виріб. 23. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що використовують металовмісний матеріал із вмістом залізно-кисневих сполук і цинково-кисневих сполук, причому спосіб включає наступні стадії: стадію, на якій здійснюють відновлення залізно-кисневих сполук, стадію, на якій твердим вуглецем здійснюють відновлення цинково-кисневих сполук з газоподібного СО у цинк, стадію, на якій цинк випарюють, подальшу стадію, на якій цинк вилучають, факультативно, використовуючи конденсацію цинку з газоподібних станів або використовуючи повторне окислення цинку й збирання як цинково-кисневі сполуки. 24. Спосіб відновлення металовмісного матеріалу, який має ступінь відновлення, нижчий за 25 мас. %, у продукт відновлення у безперервному процесі, який включає стадії, на яких: 5 - створюють газоподібну фазу з вмістом газоподібного CO та щонайбільше 40 мас. % водню шляхом газифікації сполуки з вмістом вуглецю, використовуючи потік газу з вмістом кисню, - подають металовмісний матеріал до реакційної камери реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, при цьому максимальна температура у реакційній камері складає +875 °С, - подають зазначений газоподібний CO до реакційної камери реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром і перетворюють газоподібний СО на твердий вуглець у вигляді вуглецевих нанотрубок і газоподібний діоксид вуглецю, осаджуючи вуглецеві нанотрубки на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення, - відновлюють металоносний матеріал принаймні частково твердим вуглецем у продукт відновлення, при цьому використовуючи металовмісний матеріал та/або продукт відновлення як активатор перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю, - вивантажують кінцевий продукт відновлення з реакційної камери, причому металовмісний матеріал включає сполуку заліза, причому відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем здійснюють у реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром, причому зазначений реактор виконують з підйомним стояком і зворотним стояком, причому металовмісний матеріал та газоподібний СО подають до підйомного стояка реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, та причому потоком газу з вмістом газоподібного СО переміщають металовмісний матеріал в напрямку головним чином вгору через підйомний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і перетворення газоподібного СО у твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю здійснюють принаймні частково під час переміщення головним чином вгору металовмісного матеріалу і газоподібного СО, і причому металовмісний матеріал і продукт відновлення, який одержують при відновленні металовмісного матеріалу, і твердий вуглець вивантажують у зворотний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і металовмісний матеріал, і продукт відновлення, і твердий вуглець переміщають у напрямку головним чином вниз через зворотний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і відновлення металовмісного матеріалу та продукту відновлення твердим вуглецем здійснюють принаймні частково у зворотному стояку реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і причому вуглецеві нанотрубки відділяють від металовмісного матеріалу та/або продукту відновлення у подальшому процесі. 25. Пристрій для відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення способом за будьяким із попередніх пунктів, який містить: - принаймні один реактор з псевдозрідженим шаром, який містить реакційну камеру, - газогенератор для одержання газоподібної фази, яка містить газоподібний CO, газифікацією сполуки, яка містить вуглець, з використанням потоку газу, який містить кисень, причому газогенератор 97375 6 містить впускний канал для подачі зазначеного газу, який містить кисень, впускний канал для подачі сполуки, яка містить вуглець, випускний канал для газоподібної фази, яка містить газоподібний CO, і факультативний випускний канал для матеріалів твердих відходів, таких як шлак, - перший впускний канал до реакційної камери для подачі металовмісного матеріалу, причому металовмісний матеріал включає сполуку заліза, - другий впускний канал для подачі газоподібного СО у реакційну камеру, - засіб для створення псевдозрідженого шару, що містить металовмісний матеріал і газоподібний СО, у реакційній камері, - засіб для одержання відповідної температури у реакційній камері для уможливлення перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю й осадження твердого вуглецю на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення, й для відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем для одержання продукту відновлення, засіб для направлення принаймні частини складових псевдозрідженого шару до сепараційного засобу для відділення продукту відновлення від псевдозрідженого шару і засіб для направлення вихідного газу з псевдозрідженого шару до рециркуляційного засобу, - зворотну частину для повернення принаймні частини продукту відновлення, відділеного від потоку газу, у реакційну камеру і випускний канал для вивантаження залишкового продукту відновлення з реакційної камери як кінцевого продукту відновлення, - реактор кінцевої стадії для подальшого відновлення продукту відновлення до вищого ступеня відновлення шляхом практично реакції твердих компонентів з твердими компонентами твердого вуглецю з продуктом відновлення, причому переважно реактором кінцевої стадії є обертова випалювальна піч, карусельна піч або реактор з псевдозрідженим шаром. 26. Пристрій за п. 25, який відрізняється тим, що реактор з псевдозрідженим шаром являє собою реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром, який містить: - підйомний стояк для забезпечення переміщення вверх псевдозрідженого шару, причому псевдозріджений шар містить металоносний матеріал і газоподібний CO, - засіб для направлення складових псевдозрідженого шару до сепараційного засобу при досягненні верхньої частини підйомного стояка для відділення продукту відновлення від псевдозрідженого шару і засіб для направлення газоподібних фаз з псевдозрідженого шару до рециркуляційного засобу, і засіб для направлення продукту відновлення у зворотний стояк, - зворотний стояк для забезпечення переміщення вниз продукту відновлення, - засіб для відведення вихідного газу з псевдозрідженого шару для подальшої обробки, - засіб для повернення принаймні частини продукту відновлення із зворотного стояка у реакційну камеру, причому зазначений засіб містить також 7 97375 8 випускний канал для вивантаження залишкового продукту відновлення як кінцевого продукту відновлення з реакційної камери. 27. Пристрій за п. 26, який відрізняється тим, що засіб для повернення принаймні частини продукту відновлення із зворотного стояка у реакційну камеру являє собою гідравлічний затвор. 28. Пристрій за будь-яким із пунктів 25-27, який відрізняється тим, що додатково містить кілька з'єднаних реакторів з псевдозрідженим шаром, причому передбачені засоби для транспортування кінцевого продукту відновлення з попереднього реактора з псевдозрідженим шаром до реакційної камери наступного реактора з псевдозрідженим шаром для подальшого відновлення кінцевого продукту відновлення до ще вищого ступеня відновлення та/або передбачені засоби для подачі газоподібних фаз, вивантажених з наступного реактора з псевдозрідженим шаром, у попередній реактор з псевдозрідженим шаром. 29. Пристрій за п. 28, який відрізняється тим, що передбачені засоби для експлуатації наступного реактора з псевдозрідженим шаром при температурі, вищій, ніж температура попереднього реактора з псевдозрідженим шаром, причому переважно будь-який наступний реактор працює при вищій температурі, ніж будь-який попередній реактор з псевдозрідженим шаром. 30. Пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що оснащений газогенератором, переважно типу з газифікацією у потоці, для одержання газоподібного СО, кількома з'єднаними реакторами з циркулюючим псевдозрідженим шаром, переважно 3, кожен з яких містить реакційну камеру, для одержання продукту відновлення, і реактором кінцевої стадії реактора з псевдозрідженим шаром барботажного типу для подальшого відновлення продукту відновлення, причому існує безперервний зв'язок між газогенератором, реакторами з циркулюючим псевдозрідженим шаром і реактором кінцевої стадії, і, переважно, у пристрої існує надлишковий тиск принаймні 0,2 МПа, переважно принаймні 0,4 МПа. 31. Пристрій за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить рециркуляційний пристрій для рециркуляції Zn та/або Рb, та/або Cd з металовмісного матеріалу, що містить Zn та/або Рb, та/або Cd, причому рециркуляційний пристрій містить засіб для уможливлення відновлення сполук, що містять Zn, Рb та/або Cd, твердим вуглецем у металевий Zn, Pb та/або Cd і випарювання Zn, Pb та/або Cd для одержання газоподібного Zn, Pb та/або Cd. 32. Пристрій за п. 31, який відрізняється тим, що містить: - конденсаційний засіб для конденсації та/або ствердіння газоподібного Zn, Pb та/або Cd у рідкий та/або твердий Zn, Pb та/або Cd, або - окислювальний засіб для окислення газоподібного Zn, Pb та/або Cd у цинково-кисневі сполуки, свинцево-кисневі сполуки та/або кадмієво-кисневі сполуки. 33. Застосування продукту відновлення, який одержують способом за будь-яким із пунктів 6-23, у процесі прямого одержання губчастого заліза для одержання водню як реагента, здатного окислюватися парою з одержанням водню. Цей винахід відноситься до способу відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення. Крім того, винахід відноситься до пристрою для відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення. Відновлення металовмісного матеріалу, такого, як метало-кисневі сполуки (оксиди металу), такі, як, наприклад, оксиди заліза, здійснюється у великих печах з відновною атмосферою. Що стосується відновлення метало-кисневих сполук, упродовж сторіччя найбільш надійним пристроєм для виробництва передільного чавуну з металовмісного матеріалу, такого, як сполуки заліза й кисню або залізна руда, є доменна піч. Основним відновником і джерелом хімічної енергії у цих доменних печах є кокс. Кокс одержують при коксуванні вугілля за відсутності кисню для видалення летючих вуглеводнів і надання коксу важливих властивостей для стабільної роботи доменних печей. Виробництво коксу спричиняє проблеми з точку зору впливу на довкілля, оскільки чимало летючих вуглеводів є шкідливими. Крім того, для виробництва коксу підходять не всі види вугілля. Більш за те, зменшився попит на побічні продукти виробництва коксу. З огляду на вищезазначене, головним напрямком розробок останнього часу стало зменшення витра ти коксу й загальної витрати палива доменної печі. Однією із цих розробок є подача вугілля безпосередньо у доменну піч. Крім того, розроблені нові технології, спрямовані на те, щоб обійтися без процесу доменної печі, такі, як пряме відновлення залізної руди. Пряме відновлення включає виробництво заліза шляхом відновлення залізної руди відновним засобом, який може бути твердим відновним засобом або газоподібним відновним засобом, при температурах нижче температури плавлення заліза. Твердим відновним засобом замість коксу може бути вугілля будь-якого розміру. Прикладами газоподібних відновних засобів є природний газ, водень і монооксид вуглецю (СО). Результатом прямого відновлення залізної руди можуть бути кінцевий продукт відновлення у вигляді твердого заліза прямого відновлення або у сполученні з плавильним пристроєм - рідкий продукт. Кінцевий продукт відновлення процесу прямого відновлення може вивантажуватися до другого реактора для плавлення та факультативного подальшого рафінування або охолоджуватися й зберігатися для використання згодом. На разі пил і шлам з металургійних комбінатів повертається до циклу як сировина на стадії підготовки руди. Ці відходи, які часто називають "дрі 9 б'язками", можуть містити сполуки, що містять залізо, скажімо, оксиди заліза. Однак через високий вміст у дріб'язках інших металів, наприклад, цинку або сполук цинку, накопичення таких елементів й обмеження щодо кількості цих металів для завантаження у доменну піч, ці відходи часто доводиться повторно використовувати іншим способом або утилізувати, що призводить до додаткових витрат або обтяження на довкілля. З WO2005/116273 відомий процес відновлення залізної руди, який базують на подачі твердого вуглецевого матеріалу, такого, як вугілля, й газу з вмістом кисню, у псевдозріджений шар у першій камері, і генеруванні тепла, перетворенні вугілля на напівкокс, і випуску потоку гарячих відхідних газів із вмістом СО, який утворюють частковим окисленням напівкоксу. СО, напівкокс і неминучі залишкові тверді частинки (такі, як зола) потім подають у другу камеру, де металовмісний матеріал принаймні частково відновлюють. Твердий продукт відновлення з вмістом принаймні частково відновлених дріб'язок залізної руди можуть у разі потреби обробляти й далі, наприклад, у псевдозрідженому шарі другої стадії відновлення, для досягнення вищого степеня відновлення. Унаслідок високих технологічних температур принаймні +900°С дріб'язки залізної руди мають тенденцію до утворення охолодей й агломератів. З цією тенденцією до злипання борються шляхом утворення надлишкових кількостей напівкоксу у першій камері. Ще одним недоліком є утворення великих об'ємів складних і шкідливих вуглеводів. При цьому необхідно запобігти конденсації цих вуглеводів, що потребує видалення або подальшого спалювання відхідних газів, і, крім того, необхідно запобігти вторинному окисленню металу. Крім того, через високі робочі температури і, як наслідок, високі втрати тепла енергетичний ККД процесів прямого відновлення є зазвичай низьким, що призводить до високої норми витрати вуглецю. Крім того, високі робочі температури призводять до утворення значних кількостей шкідливих азотно-кисневих сполук (гази NOx), або, у відновлюваній атмосфері, аміачних сполук. Далі, технології прямого відновлення, що базуються на використанні вугілля, пов'язані із проблемами підвищених рівнів сірки через присутність сірки у вугіллі. У патенті США № 3788835 описаний процес відновлення залізної руди, у якому основну частину відновлення здійснюють газоподібним відновником, наприклад, метаном, який при високій температурі дисоціює на водень і CO. Відновлення залізної руди газоподібним відновником здійснюють до досягнення металізації приблизно 85-90%. У зоні, де досягають основної частини металізації, вуглець осаджують на руду під час відновлення руди. Після досягнення ступеню металізації приблизно 85-90%, вуглецю, який осадили, дозволяють потім взаємодіяти з будь-якими залишковими оксидами на окремій інертній стадії, й у такий спосіб досягають підвищення металізації на 0,5-2,5%. У ЕР 1568793 описаний спосіб відновлення метало-кисневих сполук у реакції відновлення, у якому для відновлення метало-кисневих сполук використовують вуглець, причому як каталізатор 97375 10 для реакції відновлення використовують метал. У ЕР 1568793 описані типи реакторів для здійснення цього способу, які містять шнеки типу екструдера як транспортувальний засіб для твердих реагентів. Метою винаходу є створення способу й пристрою для прямого відновлення металовмісного матеріалу з використанням твердого вуглецю як відновника. Ще однією метою винаходу є створення способу та пристрою для відновлення металокисневих сполук, що можуть здійснюватись і працювати при відносно низьких температурах для підвищення енергетичного ККД та/або утворення менших об'ємів шкідливих відхідних газів, таких, як, наприклад, вуглеводів та/або газів NOx. Метою винаходу є також створення способу та пристрою для відновлення метало-кисневих сполук, що можуть призвести до підвищеної ефективності використання вуглецю на одиницю маси відновленого металу. Для того щоб досягти однієї або кількох із цих цілей, пропонується спосіб відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення, який включає наступні стадії: - стадію, на якій створюють газоподібну фазу з вмістом газоподібного CO шляхом газифікації сполуки з вмістом вуглецю, використовуючи потік газу з вмістом кисню; - стадію, на якій металовмісний матеріал подають до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром; - стадію, на якій зазначений газоподібний CO подають до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром і перетворюють газоподібний СО на твердий вуглець і газоподібний діоксидвуглецю, осаджуючи твердий вуглець на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення; - стадію, на якій металовмісний матеріал відновлюють принаймні частково твердим вуглецем у продукт відновлення, при цьому використовуючи металовмісний матеріал та/або продукт відновлення як активатор перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю; - стадію, на якій кінцевий продукт відновлення вивантажують з реакційної камери, який відрізняється тим, що кінцевий продукт відновлення відновлюють далі у реакторі кінцевої стадії до вищого ступеня металізації практично реакцією твердих компонентів з твердими компонентами між твердим вуглецем і неповністю відновленою частиною продукту відновлення. Твердий вуглець іменується вуглецем Будуара і зазвичай має кристалічну структуру графіту з високим відношенням поверхні до об'єму. Задля ясності слід зазначити, що у контексті цього опису не усяка форма вуглецевої сполуки, наприклад, вугілля або деревне вугілля, вважається твердим вуглецем, навіть якщо вміст вуглецю цих твердих сполук є дуже високим. CO може бути практично чистим СО, але може бути й частиною газоподібної суміші, що містить CO. Твердий вуглець одержують дисоціацією монооксиду вуглецю за реакцією Будуара: 11 2СОС+СО2. Ця реакція, яка є рівноважною реакцією, при правильних умовах, таких, як температура й тиск, зміщується у правий бік, тобто, утворюється вуглець. Крім того, встановлено, що металовмісний матеріал або продукт відновлення також сприяють утворенню твердого вуглецю за реакцією Будуара. Слід підкреслити, що у контексті цього винаходу продукт відновлення не є продуктом із визначеним ступенем відновлення; цей термін вживається для вираження будь-якого стану відновлення між станом відновлення металовмісного матеріалу, який має ступінь відновлення нуль, і кінцевим продуктом відновлення, який має необхідну ступінь відновлення. Це означає, що упродовж пропонованого способу співіснуватимуть продукти відновлення з різним ступенем відновлення. Отже, ступінь відновлення кінцевого продукту відновлення є середнім ступенем відновлення різних фракцій продукту відновлення, що утворюють кінцевий продукт відновлення. Ступінь металізації продукту відновлення у випадку відновлення залізної руди (як приклад, що не обмежує об'єм даного винаходу) як вихідного металовмісного матеріалу визначається як відношення між числом атомів заліза у карбіді заліза й залізі, рафінованому від домішок, до загального числа атомів заліза у продукті відновлення. Співвідношення між залізом, рафінованим від домішок, і карбідом заліза залежить від технологічних умов у реакційній камері. Вважається, що відновлення металовмісного матеріалу може бути пов'язаним з існуванням метастабільного карбіду. Твердий вуглець або вуглець Будуара може реагувати з металовмісним матеріалом з одержанням у результаті метастабільного карбіду, який врешті-решт розпадається на метал металовмісного матеріалу і діоксид вуглецю. Таким чином, у контексті цього винаходу твердий вуглець включає вуглець Будуара і метастабільний карбід металу. Цей процес схематично представлений і спрощений наступними реакціями: МеО+2СОМеС+СО2 МеСMe+С Що стосується вибору відповідних умов у реакційній камері, вважається, що фахівець у цій галузі у змозі вибрати ці відповідні умови. Відомо, що невеликі кількості водню сприяють утворенню твердого вуглецю і діоксиду вуглецю з СО за реакцією Будуара. У випадку використання чистого СО до СО можна, таким чином, додавати невеликі кількості водню. Відповідно до цього винаходу, після кінцевого відновлення у реакторі кінцевої стадії типово понад 50%, переважно, понад 70%, переважніше, понад 80% і, навіть ще переважніше, понад 90% кисню метало-кисневих сполук зв'язують з осадженим твердим вуглецем. Якщо газоподібну суміш з вмістом СО одержують, наприклад, шляхом газифікації вугілля, газоподібну суміш також можуть одержувати і з вмістом водню. Переважно, кількість водню беруть нижчою за 40 об. %, переважно, нижчою за 30 об. %, якщо у 97375 12 газогенераторі як потік газу з вмістом кисню використовують технічний кисень, і переважно нижчою за 8 об. %, переважніше, нижчою за 6 об. %, якщо у газогенераторі як потік газу з вмістом кисню використовують повітря. Через вибрані робочі умови водень не відіграє значної ролі у відновленні метало-кисневих сполук. Переважно, увесь процес газифікації, відновлення й кінцевого відновлення здійснюють при тиску, вище атмосферного. Винахідники встановили, що потрібен надлишковий тиск принаймні 0,3 МПа (3 бара (манометричних)) і, переважно, приблизно 0,5 МПа (5 бар (манометричних)). Через втрату тиску упродовж процесу газогенератор можна використовувати під тиском 0,8 МПа (8 бар (манометричних)), щоб забезпечити у реакторах з псевдозрідженим шаром надлишковий тиск 0,5 МПа (5 бар (манометричних)). Цим уможливлять використання менших реакторних камер, і можуть справляти сприятливий вплив на технологічні умови у цих камерах. Слід зазначити, що при тиску, вище атмосферного, можна здійснювати лише газифікацію і відновлення, а кінцеве відновлення при набагато нижчому тиску, переважно, при тиску, нижче атмосферного, але це призводить до значно більшого реактора кінцевої стадії і, відтак, вищих капіталовкладень й експлуатаційних витрат. Слід зазначити, що у пропонованому способі важливо, щоб вуглець, який утворюють із газоподібного СО у реакційній камері, подавали до реакційної камери у газоподібному вигляді і перетворювали на твердий вуглець у реакційній камері реакцією Будуара. Винахід міг би, таким чином, відрізнятися відсутністю будь-якого додавання вуглецю у твердому вигляді до реакційної камери, якщо твердий вуглець не пропустили через газоподібний стан як оксид вуглецю, і не осадили у реакційній камері переважно на металовмісний матеріал або продукт відновлення, який утворили відновленням металовмісного матеріалу, факультативно, через форму карбіду металу металовмісного матеріалу, або на уже осаджений вуглець реакцією Будуара. Слід зазначити, що на початку реакції будь-якого присутнього продукту відновлення може ще й не бути. Він буде присутнім лише після деякого відновлення металовмісного матеріалу. Крім того, для стимулювання швидшого початку процесу можна додавати попередньо відновлений продукт відновлення. Утворення твердого вуглецю з монооксиду вуглецю - це екзотермічна реакція при певних умовах у реакційній камері. Енергія, що вивільняється цією екзотермічною реакцією, може переважно використовуватися у реакції відновлення металовмісного матеріалу у реакційній камері твердим вуглецем для одержання продукту відновлення. Використання реактора з псевдозрідженим шаром є критичним через високі коефіцієнти тепло- і масообміну, яких можна досягти у ньому завдяки високому відношенню площі поверхні до об'єму частинок. Оскільки у пропонованому способі реагенти зводять дуже щільно, і вони є хімічно високоактивними, й утворення одного з реагентів, тобто, твердого вуглецю, є екзотермічним, умови у реакторі з псевдозрідженим шаром є оптимальни 13 ми для відновлення частинок металовмісного матеріалу. Зрозуміло, що металовмісний матеріал повинен також мати певну морфологію, щоб уможливити псевдозрідження. Максимальний розмір частинок металовмісного матеріалу, який можна ще використовувати, залежить від конструкції і робочих параметрів реактора з псевдозрідженим шаром. Перевага пропонованого способу полягає у тому, що твердий вуглець, потрібний для відновлення металовмісного матеріалу, утворюють на місці у високо хімічно активному вигляді й екзотермічною реакцією. Цим запобігають введенню до реакційної камери твердого вуглецю з вмістом матеріалу менш хімічно активного характеру або навіть характеру, що порушує, або матеріалу, який взагалі не сприяє відновленню, такого, як зола. Цей характер, що порушує, може проявлятися у забрудненні продукту відновлення, наприклад, сіркою, у порушенні реакції відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем або, можливо, у порушенні утворення твердого вуглецю. Оскільки металовмісний матеріал одержують у реакційній камері реактора з псевдозрідженим шаром, і твердий вуглець осаджують з газоподібного монооксиду вуглецю у реакційній камері, переважно, прямо на металовмісний матеріал або продукт відновлення, загроза утворення охолодей й агломератів відсутня. В одному варіанті здійснення винаходу кінцевий продукт відновлення після вивантаження з реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром має ступінь відновлення принаймні 50%. Ця кількість забезпечує добру вихідну точку для відновлення у реакторі кінцевої стадії. В одному варіанті здійснення відновлення у реакторі кінцевої стадії здійснюють у неінертній атмосфері. Неінертна атмосфера важлива для створення належних реакційних умов, щоб кінцевий продукт відновлення можна було додатково відновлювати у реакторі кінцевої стадії до необхідного ступеня відновлення або металізації наприкінці процесу. В одному варіанті здійснення до реактора кінцевої стадії подають потік гарячого газу з вмістом газоподібного CO. Встановлено, що введення потоку гарячого газу з вмістом газоподібного CO, наприклад, який походить з газогенератора, або повторно використовуваний технологічний газ, призводить до належних реакційних умов у реакторі кінцевої стадії. В одному варіанті здійснення до реактора кінцевої стадії подають газ із вмістом СО/СО2 та/або кисню, причому переважно як газ із вмістом СО/СО2 використовують свіжий синтез-газ та/або оборотний технологічний газ та або/як газ із вмістом кисню використовують повітря або технічний кисень. До реактора кінцевої стадії подають продукт відновлення з останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром разом зі свіжим синтез-газом або повторно використовуваним технологічним газом із вмістом СО і технічним киснем або повітрям, які вдувають у реактор кінцевої стадії. Реакція у реакторі кінцевої стадії є ендотермічною, і тепло, що вивільняється як результат вдування кисню, переважно вдування через днище до реактора кінцевої стадії, сприяє 97375 14 створенню умов для уможливлення досягнення потрібного ступеня відновлення або металізації наприкінці процесу. В одному варіанті здійснення винаходу реактор з псевдозрідженим шаром представляє собою реактор з псевдозрідженим шаром типу зі швидким псевдозрідженням або пневматичним транспортуванням, або тороїдального типу. Ці типи реактора з псевдозрідженим шаром уможливлюють утворення швидкого псевдозрідженого шару, який забезпечує високу швидкість реакції для газифікації і достатню для завершення реакцій тривалість перебування твердих речовин. В одному варіанті здійснення винаходу спосіб здійснюють як безперервний процес, у якому металовмісний матеріал і газоподібний СО безперервно або порціями подають до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром, щоб безперервно одержувати продукт відновлення, й у якому кінцевий продукт відновлення можуть вивантажувати із зазначеної реакційної камери безперервно або порціями. У цьому варіанті здійснення можна оптимально використовувати екзотермічний характер утворення твердого вуглецю, і процес можна здійснювати найекономічнішим чином. Продуктивність реактора, виражена в одиницях маси на одиницю часу продукту відновлення, є одним із параметрів, з якими можна досягти оптимальної ефективності процесу і, відтак, його економічності. Кінцевий продукт відновлення, який вивантажують із реакційної камери у твердому вигляді і який має ступінь відновлення, яка, природно, вища за ступінь відновлення металовмісного матеріалу, який подавали до реакційної камери як завантажуваний матеріал. Слід зазначити, що кінцевий продукт відновлення можна використовувати як металовмісний матеріал у подальшому процесі для відновлення навіть до вищого ступеня відновлення. В останньому випадку ступінь відновлення потрібно визначати відносно до ступеня відновлення металовмісного матеріалу, що передував першому процесу відновлення, який зазвичай приймають як 0. Ступінь відновлення 50% продукту відновлення вказує на те, що з металовмісного матеріалу видалили 50% кисню металовмісного матеріалу. 50% металізації означає, що 50% атомів металу, присутніх спочатку у металовмісному матеріалі, є у металічному вигляді та/або як карбід металу. Інші 50% ще й досі перебувають у більш-менш окисленому стані. Задля ясності, ступінь відновлення 50% може означати, що ступінь металізації ще й досі є 0, якщо (наприклад) увесь МеО2 відновився у МеО. Слід зазначити, що переваги винаходу повністю використовуються, якщо металовмісний вихідний матеріал має ступінь відновлення 0%, але зрозуміло, що якщо ступінь відновлення металовмісного вихідного матеріалу вже вища, наприклад, через операцію попереднього відновлення, вихідний ступінь відновлення може бути вищим 0. У випадку залізної руди 100% Fe2O3 мали б ступінь відновлення 0%. Переважно, ця вихідна ступінь відновлення металовмісного матеріалу є нижчою за 25%, переважно, нижчою за 15, переважніше, нижчою за 5% і, найпереважніше, є 0%. 15 В одному переважному варіанті здійснення кінцевий продукт відновлення після вивантаження з реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром має ступінь відновлення принаймні 50%, переважно, принаймні 60%, переважніше, принаймні 70%. Хоча оптимальний ступінь відновлення наближався б до повного відновлення, тобто, принаймні, ступенем відновлення 90 або 95% або навіть вищим, і в реакторі з псевдозрідженим шаром технічно досяжною було б практично повне відновлення або повна металізація,це, ймовірно, не є найбільш економічно ефективний процес. Крім того, з підвищенням ступеня металізації підсилюється тенденція відновлених частинок до злипання. Встановлено, що переважно мати на меті дещо нижчий ступінь відновлення кінцевого продукту відновлення - принаймні 50%, переважно, принаймні 60%, переважніше, принаймні 70%, і здійснювати кінцеву стадію до практично повного ступеня відновлення принаймні 90 або 95% на спеціальній технологічній стадії у реакторі кінцевої стадії. В одному переважному варіанті здійснення, як металовмісний матеріал використовують сполуку заліза, переважно, залізну руду. Винахідники встановили, що пропонований процес можна було б переважно здійснювати, використовуючи як металовмісний матеріал сполуку заліза, переважно, залізну руду, оскільки переважний температурній діапазон утворення твердого вуглецю з газоподібного СО і переважний температурній діапазон для відновлення сполуки заліза, переважно, залізної руди, у металеве залізо принаймні частково співпадають. Це призводить до економічно високоефективного процесу одержання кінцевого продукту відновлення з високим ступенем відновлення або металізації або навіть практично металевого заліза. В одному варіанті здійснення винаходу максимальну температуру у реакційній камері, особливо при використанні як металовмісний матеріал сполуки заліза, підтримують на позначці +875°С, переважно, 845°С, переважніше, +825°С і, навіть переважніше, +800°С або +790°С. Встановлено, що відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем для одержання продукту відновлення можна було здійснювати навіть при цих низьких температурах у реакційній камері. Екзотермічна реакція утворення твердого вуглецю здатна у значній мірі підтримувати реакцію, а переважні наслідки низької температури полягають у тому, що обмежуються втрата енергії через високі температури технологічного процесу, і що відвертається утворення шкідливих азотно-кисневих сполук (гази NOx). Ще одна перевага низьких робочих температур полягає у тому, що розчинність різних елементів у металі із зниженням температури зменшується, що призводить до одержання металу вищої чистоти. Встановлено, що при температурах у реакційних камерах нижче +400°С будь-яке значне відновлення не спостерігається. При температурі приблизно +450°С і вище, наприклад, +500°С, швидкість відновлення значно підвищується. Встановлено, що підходящою мінімальною температурою реакційної камери є +640°С, переважно, 97375 16 +690°С. Втім, хоча при температурах нижче +500°С будь-яке значне відновлення не спостерігається, при температурі +400 ... +500°С відбувається дуже швидке осадження вуглецю, оскільки присутність металовмісного матеріалу або продукту відновлення, утвореного відновленням металовмісного матеріалу, сприяє осадженню твердого вуглецю з газоподібного CO, факультативно, через форму карбіду металу металовмісного матеріалу або на вже осаджений вуглець, реакцією Будуара. При вищій температурі рівновага реакції Будуара зміститься у лівий бік (бік CO), і при температурі вище +600°С це зміщення стає помітним. Встановлено, що при цих температурах і вищих вуглець осаджується, лише якщо вже присутній твердий вуглець. В одному переважному варіанті здійснення активатор перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю діє і як активатор відновлення металовмісного матеріалу. Цей активатор має функцію забезпечення, щоб утворення твердого вуглецю з газоподібного монооксиду вуглецю та/або відновлення металовмісного матеріалу відбувалося швидше, повніше або при нижчій температурі (або їх сполучення), шляхом каталізу або іншим механізмом реакції. Слід зазначити, що пропонований процес підходить для процесу, в якому як металовмісний матеріал використовують нікелеву сполуку, переважно, нікелеву руду, кобальтову сполуку, переважно, кобальтову руду, або їх суміші, що дає у результаті економічний спосіб виробництва металевого кобальту, нікелю або їх сплавів. В одному варіанті здійснення винаходу, металовмісний матеріал або, конкретніше, залізну сполуку або залізну руду, подають у вигляді дрібнозернистої сполуки або руди, у якому переважно розмір зерен сполуки або руди дорівнює 0,1-5000 мкм. Підходящим максимальним розміром зерен є 200 мкм, переважно 100 мкм. Переважно, розмір зерен є принаймні 5 мкм, переважно, не більше 50 мкм, переважніше, 5-50 мкм. Використання цих типів руд є особливо привабливим з економічної точки зору, оскільки дрібнозернисті руди зазвичай дешевші за великогрудкову руду, а також оскільки ці дрібнозернисті руди підходять для обробки у реакторах з псевдозрідженим шаром. Оскільки при зниженні температури розчинність різних елементів, наприклад, вуглецю, у феритовій морфології заліза значно зменшується, і для вуглецю складає приблизно 0,02% при температурі +720°С, одержаний кінцевий продукт відновлення у вигляді заліза містить дуже малі кількості можливо небажаних елементів. Відповідно до одного варіанту винаходу, як металовмісний матеріал використовують суміш принаймні двох сполук із групи сполук, яка містить нікелеву сполуку, таку, як нікелева руда, кобальтову сполуку, таку, як кобальтова руда, залізну сполуку, таку, як залізна руда. При використанні цієї суміші сполук результуючий (кінцевий) продукт відновлення після повного відновлення металовмісного матеріалу одержують як суміш відповідних металів, і, відтак, забезпечують економічний і простий шлях виробництва сплавів. 17 В одному варіанті здійснення винаходу твердий вуглець осаджують на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення у вигляді вуглецевих нанотрубок. Винахідники з подивом встановили, що твердий вуглець, утворений з газоподібного СО, має морфологію вуглецевих нанотрубок. При відповідній розробці реакційної камери і відповідному виборі параметрів технологічного процесу, пропонований процес можна, як альтернативу виробництву металу як продукту відновлення шляхом відновлення частинок металовмісного матеріалу, використовувати і для одержання твердого вуглецю у вигляді вуглецевих нанотрубок, продовжуючи утворення твердого вуглецю з газоподібного СО і використовуючи металовмісний матеріал та/або продукт відновлення як підкладку для утворення вуглецю та/або активатор утворення вуглецю. У подальшому процесі твердий вуглець можна відділити від підкладки. Підкладку можна потім повторно використовувати у процесі, а нанотрубки можна використовувати у різних цілях. В одному варіанті здійснення винаходу газоподібний СО, який подають до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром, готують шляхом газифікації сполуки з вмістом вуглецю, використовуючи потік газу з вмістом кисню, причому як зазначений потік газу переважно використовують потік гарячого газу. Переважно, як потік газу з вмістом кисню використовують технічний кисень, наприклад, з вмістом кисню принаймні 85%, переважно, принаймні 90%, переважніше, принаймні 95%. Перевага використання кисню над використанням повітря полягає у тому, що реактори можна виконати меншими, і що процес є ефективнішим з точку зору витрати енергії, оскільки повітря містить 80% інертного азоту, який необхідно нагрівати й охолоджувати. При використанні окремої стадії газифікації газоподібний СО, який подають до реакційної камери, можна очистити від небажаних компонентів, таких, як летючі вуглеводні, або сірчані сполуки, що присутні у сполуці з вмістом вуглецю або утворені газифікацією сполуки з вмістом вуглецю. Стадію газифікацію можна здійснювати у стандартному газогенераторі, але переважніше використовувати газогенератор з газифікацією у потоці, оскільки основну частку золи видаляють як шлак, бо робоча температура газогенератора з газифікацією у потоці набагато перевищує температуру плавлення золи. Зрозуміло, що це залежить від того, як працює газогенератор, якою є фактична кількість газоподібного СО у газі, що виходить із газогенератора (тобто, вихідний газ або 'синтез-газ'). Синтез-газ може, наприклад, містити змінні концентрації CO, СО2, Н2, Н2О і N2. Кількість газоподібного СО у вихідному газі газогенератора залежить й від природи газу, що подають до газогенератора для газифікації вугілля. Якщо використовують чистий кисень, рівень СО у відхідному газі вищий, ніж коли використовують повітря. Переважно, кількість газоподібного СО у вихідному газі газогенератора є принаймні 10% (об. %). Рівновага СО/СО2 у вихідному газі газогенератора є принаймні 2, переважно, принаймні 5, переважніше, принаймні 10. СО/Н2 має 97375 18 бути принаймні 1, переважно, вище 3. Як сполуку з вмістом вуглецю можуть використовувати кокси, вугілля, деревне вугілля, масло, полімери, природний газ, папір, біомасу, бітумінозні піски або сильно забруднені джерела енергії з вмістом вуглецю. Таким чином пропонований процес може сприяти ефективному використанню матеріалів відходів або інакше економічно не виправданих джерел вуглецю. Слід зазначити, що температура відхідного газу газогенератора може бути дуже високою, скажімо, +1300 ... +1600°С, або приблизно +1500°С. Для того щоб він був підходящим для подачі до реактора з псевдозрідженим шаром для відновлення металовмісного вихідного матеріалу, відхідний газ газогенератора необхідно охолодити. Відхідний газ газогенератора охолоджують переважно шляхом його змішування з оборотним технологічним газом охолоджувача або з охолодженим свіжим синтез-газом, або шляхом його охолодження у теплообмінному пристрої. Результуючу газоподібну фазу температурою приблизно +800°С подають до реактора з псевдозрідженим шаром, у якому газоподібну фазу вводять у процес відновлення. Зрозуміло, що унаслідок змішування з оборотним газом склад газоподібної фази можуть змінити, оскільки оборотний технологічний газ є газоподібною фазою, яку могли вже очистити і вимити з неї СО2 після виходу з реактора з псевдозрідженим шаром після взаємодії з металовмісним вихідним матеріалом у реакторі з псевдозрідженим шаром. В одному варіанті здійснення винаходу вихідний газ відводять з реакційної камери, причому принаймні частину залишкового газоподібного СО та/або СО2 відділяють від вихідного газу для повторного введення зазначеного залишкового газоподібного CO та/або СО2 у реакційну камеру газогенератора. СО2 можуть використовувати як джерело для подачі CO зворотною реакцією Будуара через реакцію з вуглецем сполуки з вмістом вуглецю у газогенераторі. Можливе й повторне використання лише сполуки CO з вихідного газу. Це домислює, що CO необхідно відділити від вихідного газу, наприклад, з використанням засобів сепарації, таких, як скрубер. Оборотний газ CO можуть повторно вводити до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром або безпосередньо, або після пропускання через газогенератор або теплообмінний пристрій. Замість рециркуляції вуглецю з вихідного газу, можна також рециркулювати будь-яку залишкову хімічну та (або) теплову енергію, що ще й досі присутня у вихідному газі, шляхом спалювання вихідного газу та (або) використовуючи теплову енергію, наприклад, для повторного нагрівання потоку газу з вмістом кисню, який вводять до газогенератора, наприклад, шляхом подачі гарячого вихідного газу, який виводять з реакційної камери, через теплообмінний пристрій для повторного нагрівання потоку газу з вмістом кисню до введення до газогенератора. В одному переважному варіанті здійснення відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем здійснюють реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром, причому зазначений ре 19 актор виконують з підйомним стояком і зворотним стояком, причому металовмісний матеріал і газоподібний CO подають до підйомного стояка реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і потоком газу з вмістом газоподібного CO переміщають металовмісний матеріал в напрямку вгору через підйомний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і перетворення газоподібного СО у твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю здійснюють принаймні частково під час переміщення вгору металовмісного матеріалу і газоподібного CO. При використанні реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром реагенти циркулюють через реакційну камеру, причому реакційну камеру виконують з підйомним стояком і зворотним стояком реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і при цьому перетворення газоподібного СО у твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю здійснюють принаймні частково під час переміщення вгору металовмісного матеріалу і газоподібного CO, і відновлення металовмісного матеріалу здійснюють, головним чином, під час більш або менш застійної фази у зворотному стояку перед повторним введенням у підйомний стояк. Отже, в одному варіанті здійснення винаходу металовмісний матеріал і продукт відновлення, який одержують при відновленні металовмісного матеріалу, і твердий вуглець вивантажують у зворотний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і металовмісний матеріал і продукт відновлення і твердий вуглець переміщають у напрямку вниз через зворотний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, і відновлення металовмісного матеріалу і продукту відновлення твердим вуглецем здійснюють принаймні частково і переважно головним чином у зворотному стояку реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Оскільки відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем є реакцією твердих компонентів з твердими компонентами, швидкості реакції є нижчими, ніж швидкості реакції утворення твердого вуглецю з газоподібного CO, яка є реакцією газу з твердими компонентами. Ці різні швидкості реакції пояснюються різницею тривалості перебування у підйомному стояку і зворотному стояку. Тривалість перебування металовмісних частинок у реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром вибирають такою, щоб уможливити велику кількість циркуляцій залежно від необхідного ступеню відновлення або металізації. Реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром можуть виконати з сепараційним засобом, таким, як циклон, для відділення твердих частинок, таких, як металовмісний матеріал, продукту відновлення, який одержують у результаті відновлення металовмісного матеріалу, і твердого вуглецю, від потоку газу, який подають вгору, потоку газу з вмістом газоподібного CO і газоподібного діоксиду вуглецю. Це розділення переважно здійснюють біля верхньої частини підйомного стояка реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром переважно одним або кількома циклонами. 97375 20 Пропонований процес можна здійснювати як періодичний технологічний процес у тому сенсі, що при досягненні продуктом відновлення необхідного ступеню відновлення або металізації його вивантажують з реакційної камери як кінцевий продукт відновлення. Цей кінцевий продукт відновлення можуть подавати до наступної технологічної стадії для подальшого відновлення або металізації. В одному варіанті здійснення винаходу відновлення металовмісного матеріалу здійснюють у кількох реакторах з псевдозрідженим шаром (тобто, у 2 або більше), при цьому кінцевий продукт відновлення попереднього реактора з псевдозрідженим шаром (і) вивантажують і пропускають до наступного (і+1) реактора з псевдозрідженим шаром для подальшого відновлення до ще вищого ступеню відновлення або металізації. Температуру у (і+1)-ому реактору з псевдозрідженим шаром переважно підтримують вищою, ніж у і-ому реакторі з псевдозрідженим шаром. У цьому варіанті здійснення умови технологічного процесу і конструкцію реактора з псевдозрідженим шаром можуть оптимізувати для досягнення відповідного ступеню відновлення або металізації кінцевого продукту відновлення. Також можуть передбачати й таке рішення, що попередній реактор або реактори з псевдозрідженим шаром можуть оптимізувати з огляду на виробництво твердого вуглецю, а наступний реактор або реактори можуть оптимізувати з огляду на досягнення необхідного ступеню відновлення або металізації металовмісного матеріалу. В одному переважному варіанті здійснення газоподібні фази, які вивантажують з наступного реактора з псевдозрідженим шаром, вивантажують у попередній реактор з псевдозрідженим шаром для подальшої обробки. У такий спосіб для газоподібних фаз досягають процесу із протитечією, таким чином досягаючи найбільш економічно ефективного використання тепла, присутнього у газі, і газу СО у газоподібних фазах. При цьому газоподібні фази з найвищою концентрацією CO подають до реактора з псевдозрідженим шаром з вмістом продукту відновлення з найвищим ступенем відновлення або металізації. Отже, цей варіант здійснення характеризується загальною протитечією газоподібних фаз і металовмісних частинок, навіть попри те, що у реакторі з псевдозрідженим шаром газоподібні фази й металовмісні частинки не є у протитечії, а протікають в одному напрямку. В одному варіанті здійснення винаходу кінцевий продукт відновлення додатково відновлюють до ще вищого ступеню відновлення або металізації принаймні 90%, переважно, принаймні 95%, переважніше, принаймні 98%, у реакторі кінцевої стадії до кінцевого продукту відновлення практично реакцією твердих компонентів з твердими компонентами між залишковим твердим вуглецем і неповністю відновленою частиною продукту відновлення, причому як реактор кінцевої стадії переважно використовують обертову випалювальну піч, карусельну піч або реактор з псевдозрідженим шаром. Встановлено, що процес, в якому викорис 21 товують 4, переважно 3, наступних реактора псевдозрідженим шаром, переважно реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, є достатнім для відновлення металовмісного вихідного матеріалу з вихідним ступенем відновлення нижче 25%, переважно, нижче 15, переважніше, нижче 5% і, найпереважніше, 0% в економічно ефективний спосіб до ступеню відновлення або металізації і кількості осадженого твердого вуглецю, прийнятних для досягнення кінцевого відновлення у реакторі кінцевої стадії до металу прямого відновлення, такого, як залізо прямого відновлення. В цьому варіанті здійснення металовмісний матеріал майже повністю відновлюють до відповідного металу. Встановлено, що вигідно здійснювати кінцеве відновлення у реакторі кінцевої стадії до ще вищого степеню відновлення або металізації принаймні 90%, переважно, принаймні 95%, переважніше, принаймні 98%. Ідеально, ступінь металізації буде ще вище, тобто, вище 99% або навіть вище 99.5%. Доведено, що подальше відновлення в обертовій випалювальній печі, карусельній печі або ще одному реакторі з псевдозрідженим шаром є переважним. Крім того, вищого ступеню металізації можна досягти, піддаючи продукт операції плавлення. Кінцевий продукт відновлення, який одержують пропонованим процесом, має велику площу поверхні як прямий наслідок процесу. При використанні залізо-кисневих сполук або залізної руди як металовмісного матеріалу проміжний та/або кінцевий продукт відновлення міститиме металеве залізо або сильно відновлені залізо-кисневі сполуки. У пропонованому процесі одержують залізо із дуже малою кількістю забруднювачів і дуже великою питомою площею поверхні. Це робить продукт відновлення украй підходящим для процесу прямого одержання губчастого заліза для одержання водню. Процес прямого одержання губчастого заліза - це добре відома технологія для одержання водню. Він включає стадію, на якій залізо або відновлений оксид заліза повторно окислюють парою для утворення магнетиту й водню. Одержаний водень має високий ступінь чистоти, який відповідає вимогам до благородних металів-каталізаторів паливних елементів. Тому цей процес є дуже цікавим для виробництва й очищення водню для використання у високо- й низькотемпературних паливних елементах. Звичайно водень можна використовувати й для інших цілей. Кінцевий продукт відновлення у вигляді заліза або у вигляді сильно відновлених залізо-кисневих сполук з дуже великою питомою площею поверхні, який одержують пропонованим процесом, використовують як паливо у транспортному засобі, причому продукт відновлення окислюють парою для утворення водню, який можна використовувати, наприклад, для заправки паливного елемента й приведення до руху транспортного засобу або приведення двигуна або пристрою. Водень, який можуть одержувати з використанням кінцевого продукту відновлення у вигляді заліза або сильно відновлених залізокисневих сполук, одержаних пропонованим процесом, є економічнішим, ніж водень, який одержу 97375 22 ють, наприклад, з природного газу, і, крім того, з меншим одержанням діоксиду вуглецю. Кінцевий продукт відновлення можуть піддавати сепараційній обробці для відділення металевої частини від неметалевої, такої, як пуста порода або шлак. При цій сепараційній обробці можуть використовувати такі методи, як вагові обробки, гранулометричні обробки або магнітна обробка. Кінцевий продукт відновлення можуть додатково обробляти шляхом формування у пресований продукт, переважно, шляхом брикетування, або прокатки у прокатний виріб. Цей брикетований або прокатний виріб можуть використовувати в операції плавлення. Прокатний виріб можуть використовувати як вихідний матеріал у подальшій операції прокатки, або його можуть навіть використовувати для прямого застосування за умови, що цей прокатний виріб має необхідні властивості для цього прямого застосування. Відповідно до другого аспекту винаходу, пропонується пристрій для відновлення металовмісного матеріалу у продукт відновлення пропонованим способом, який містить: - принаймні один реактор з псевдозрідженим шаром, який містить реакційну камеру; - газогенератор для одержання газоподібної фази, яка містить газоподібний CO, газифікацією сполуки, яка містить вуглець, з використанням потоку газу, який містить кисень, причому газогенератор містить впускний канал для подачі зазначеного газу, який містить кисень, впускний канал для подачі сполуки, яка містить вуглець, випускний канал для газоподібної фази, яка містить газоподібний CO, і факультативний випускний канал для матеріалів твердих відходів, таких, як шлак, - перший впускний канал до реакційної камери для подачі металовмісного матеріалу; - другий впускний канал для подачі газоподібного СО у реакційну камеру; - засіб для створення псевдозрідженого шару, що містить металовмісний матеріал і газоподібний СО, у реакційній камері; - засіб для одержання відповідної температури у реакційній камері для уможливлення перетворення газоподібного СО на твердий вуглець і газоподібний діоксид вуглецю, й осадження твердого вуглецю на металовмісний матеріал та/або на продукт відновлення, й для відновлення металовмісного матеріалу твердим вуглецем для одержання продукту відновлення; - засіб для направлення принаймні частини складових псевдозрідженого шару до сепараційного засобу для відділення продукту відновлення з псевдозрідженого шару і, факультативно, засіб для направлення вихідного газу з псевдозрідженого шару до рециркуляційного засобу; - зворотну частину для повернення принаймні частини продукту відновлення, відділеного з потоку газу, у реакційну камеру і випускний канал для вивантаження залишкового продукту відновлення з реакційної камери як кінцевого продукту відновлення. Реактор з псевдозрідженим шаром представляє собою дуже ефективний пристрій, який дозволяє металовмісному матеріалу діяти у якості 23 місць, де може осаджуватися твердий вуглець, через високі коефіцієнти тепло- і масообміну завдяки високому відношенню площі поверхні до об'єму частинок. Оскільки реагенти зводяться дуже щільно, і вони є хімічно високоактивними, й утворення одного з реагентів, тобто, твердого вуглецю, є екзотермічним, умови у реакторі з псевдозрідженим шаром є оптимальними для відновлення частинок металовмісного матеріалу. Зрозуміло, що частинки металовмісного матеріалу також повинні бути певного розміру, щоб уможливити псевдозрідження. Максимальний розмір частинок металовмісного матеріалу, який можна ще використовувати, залежить від конструкції і робочих параметрів реактора з псевдозрідженим шаром. Крім того, оскільки твердий вуглець осаджується з газоподібного монооксиду вуглецю у реакційній камері реактора з псевдозрідженим шаром, переважно, прямо на металовмісний матеріал або принаймні частково відновлений металовмісний матеріал, відсутня небезпека утворення охолодей й агломератів. Впускний канал для подачі газу, що містить кисень, і впускний канал для подачі сполуки, що містить вуглець, у газогенератор можна об'єднати у один впускний канал. В одному переважному варіанту здійснення реактор з псевдозрідженим шаром представляє собою реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром, який містить: - підйомний стояк для забезпечення переміщення вгору псевдозрідженого шару, причому псевдозріджений шар містить металовмісний матеріал і газоподібний СО; - засіб для направлення складових псевдозрідженого шару до сепараційного засобу при досягненні верхньої частини підйомного стояка для відділення продукту відновлення з псевдозрідженого шару і засіб для направлення газоподібних фаз з псевдозрідженого шару до рециркуляційного засобу і засіб для направлення продукту відновлення у зворотний стояк; - зворотний стояк для забезпечення переміщення вниз продукту відновлення; - засіб для відведення вихідного газу з псевдозрідженого шару для подальшої обробки; - засіб для повернення принаймні частини продукту відновлення із зворотного стояка у реакційну камеру, причому зазначений засіб містить також випускний канал для вивантаження залишкового продукту відновлення як кінцевого продукту відновлення з реакційної камери. Тривалість перебування металовмісних частинок у реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром є такою, що уможливлюється велика кількість циркуляцій залежно від необхідного ступеню металізації продукту відновлення. Реактор з циркулюючим псевдозрідженим шаром може виконуватися з сепараційним засобом, таким, як один або кілька циклонів, для відділення твердих частинок, таких, як металовмісний матеріал, продукт відновлення і твердий вуглець, від потоку газу, який подається вгору, потоку газу, що містить газоподібний СО і газоподібний діоксид вуглецю. Це розділення переважно здійснюється біля верхньої частини підйомного стояка реактора з циркулюю 97375 24 чим псевдозрідженим шаром переважно одним або кількома циклонами. В одному варіанті здійснення винаходу засіб для повернення принаймні частини продукту відновлення із зворотного стояка у реакційну камеру представляє собою гідравлічний затвор або клапан гідравлічного затвору. Перевага гідравлічного затвора полягає у тому, що його можна використовувати, щоб вибірково повертати частини продукту відновлення до реакційної камери. При використанні складного гідравлічного затвору частини продукту відновлення можна також вивантажувати як кінцевий продукт відновлення. В одному варіанті здійснення пропонований пристрій містить кілька з'єднаних реакторів з псевдозрідженим шаром, причому передбачені засоби для транспортування кінцевого продукту відновлення з попереднього реактора з псевдозрідженим шаром до реакційної камери наступного реактора з псевдозрідженим шаром для подальшого відновлення до ще вищого ступеня відновлення. У контексті цього винаходу «кілька» слід розуміти як два або більше. Отже, можуть використовуватися два, три, чотири або більше з'єднаних реакторів з псевдозрідженим шаром. Крім того, можуть передбачатися засоби для подачі газоподібних фаз, вивантажених з наступного реактора з псевдозрідженим шаром, для подальшої обробки у попередній реактор з псевдозрідженим шаром і, таким чином, уможливлення створення газового потоку у цілому у протитечії. В одному варіанті здійснення передбачені засоби для експлуатації наступного реактора з псевдозрідженим шаром при температурі, вищій, ніж температура попереднього реактора з псевдозрідженим шаром, причому переважно будь-який наступний реактор працює при вищій температурі, ніж будь-який попередній реактор з псевдозрідженим шаром. В одному варіанті здійснення пристрій оснащений рециркуляційним засобом для відділення принаймні частини залишкового газоподібного СО та/або СО2 від вихідного газу, наприклад, для його повторної подачі до реакційної камери реактора з псевдозрідженим шаром, або до реакційної камери одного або кількох реакторів з псевдозрідженим шаром, або до газогенератора, або до теплообмінного пристрою для рекуперації принаймні частини теплової або хімічної енергії, що ще й досі присутня у вихідному газі, наприклад, шляхом спалювання горючих компонентів, і використання цього тепла для повторного нагрівання газоподібної фази, що входить до пристрою, або шляхом повторної подачі CO та/або СО2 до газогенератора для його використання як джерело вуглецю. В одному варіанті здійснення пристрій оснащений реактором кінцевої стадії для відновлення кінцевого продукту відновлення до ще вищого ступеня відновлення або металізації практично реакцією твердих компонентів з твердими компонентами твердого вуглецю з неповністю відновленою частиною продукту відновлення, причому переважно реактором кінцевої стадії є обертова випалювальна піч, карусельна піч або реактор з псевдозрідженим шаром. Твердий вуглець переважно проходить з реакторів з псевдозрідженим шаром, 25 де він був утворений з продуктом відновлення, до реактора кінцевої стадії, хоча твердий вуглець міг би додаватися до продукту відновлення й до подачі продукту відновлення до реактора кінцевої стадії у випадку, якщо кількості твердого вуглецю, що передається з реактора з псевдозрідженим шаром, недостатньо для досягнення необхідного ступеню відновлення або металізації кінцевого продукту відновлення після виходу з реактора кінцевої стадії. В одному варіанті здійснення пропонований пристрій містить засіб для відділення металевої частини кінцевого продукту відновлення від решти продукту, наприклад, ваговими, магнітними або гранулометричними засобами. В одному переважному варіанті здійснення пристрій для здійснення пропонованого процесу містить газогенератор, переважно типу з газифікацією у потоці, три послідовних реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром і реактор кінцевої стадії типу обертової випалювальної печі або типу реактора з псевдозрідженим шаром, переважно, типу реактора з псевдозрідженим шаром барботажного типу. Описується варіант здійснення для відновлення залізної руди, але цей опис є так само дійсним для випадків відновлення інших металовмісний матеріалів, потребуючи лише незначних змін параметрів технологічного процесу. До газогенератора подаються технічний кисень і пилоподібне вугілля. У газогенераторі з газифікацією у потоці сухе пилоподібне вугілля газифікується технічним киснем у супутній течії потоку. Реакції газифікації відбуваються у густій хмарі дрібних частинок. Високі температури й тиски означають, що можна досягти вищої продуктивності, і що у вихідному газі газогенератора не присутні дьоготь і летючі вуглеводні, такі, як метан. Газогенератор з газифікацією у потоці видаляє основну частину золи як шлак, оскільки робоча температура набагато перевищує температуру плавлення золи. Менша частка золи утворюється як дуже дрібна суха зола-винос, яка транспортується газоподібним СО до останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Вихідний газ газогенератора, що містить CO, має дуже високу температуру на виході з газогенератора приблизно +1300...+1600°С, переважно, приблизно +1400...+1500°С. Факультативно, як регулятор для регулювання температури у газогенераторі може подаватися холодний газ, що містить СО2. Звичайно використовувана пара не є переважною як регулятор, оскільки вона справить негативний вплив на відношення СО/Н2. Вихідний газ газогенератора охолоджується переважно шляхом його змішування з оборотним технологічним газом охолоджувача або з охолодженим свіжим синтез-газом, або у теплообмінному пристрої. Результуючий охолоджений вихідний газ газогенератора має температуру приблизно +800°С і подається до останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, у якому вихідний газ газогенератора (синтез-газ) входить до процесу відновлення. Перед подачею до останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром вихідний газ газогенератора може вже бути обробленим для видалення з газу сірки, напри 97375 26 клад, шляхом очистки кальцієм для утворення CaS. Сполука заліза або залізна руда подається у вигляді дрібнозернистої сполуки або руди, переважно, з розміром зерен 5-200 мкм. Цей матеріал подається до реакторів з циркулюючим псевдозрідженим шаром у протитечії до вихідного газу газогенератора і, відтак, входить до пристрою у першому реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Температура у цьому першому реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром є найнижчою й оптимізованою з метою осадження твердого вуглецю на сполуку або руду. Температура у першому реакторі з циркулюючим псевдозрідженим шаром регулюється у межах між +350°С і +600°С, переважно, між +400°С і +500°С, щоб утворювати твердий вуглець (тобто, вуглець Будуара та/або карбід заліза). Відновлення залізної руди, особливо відновлення гематиту (червоного залізняку) у магнетит (магнітний залізняк) починається вже при цих низьких температурах, і починає утворюватися карбід заліза (FexC). Сполука заліза та/або продукти її відновлення діють як каталізатори для утворення твердого вуглецю при низьких температурах. Умови у зворотному стояку реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром є такими, що уможливлюється наступна реакція: FeO+FexC(1+х)Fe+CO Після виходу з останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром (який через принцип протитечії для твердих фаз є першим, а для газоподібної фази - останнім) продукт відновлення вже досяг необхідного ступеня відновлення принаймні 50%, переважно, принаймні 60%, переважніше принаймні 70%, та (або) завантажується з достатньою кількістю твердого вуглецю для уможливлення кінцевого відновлення у залізо прямого відновлення у реакторі кінцевої стадії до ступеню відновлення або металізації принаймні 90%, переважно, принаймні 95%, переважніше, принаймні 98%. Так, параметри технологічного процесу можуть вибиратися таким чином, що при виході з останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром залізна руда не досягає необхідного степеню відновлення 50%, а замість цього завантажується з достатньою кількістю твердого вуглецю для уможливлення кінцевого відновлення у залізо прямого відновлення до зазначеного ступеню відновлення або металізації принаймні 90%. У цьому випадку реактори з циркулюючим псевдозрідженим шаром використовуються не для відновлення залізної руди, а для одержання твердого вуглецю, необхідного для відновлення залізної руди, і відновлення залізної руди відбувається пізніше у реакторі кінцевої стадії. До реактора кінцевої стадії подаються продукт відновлення з останнього реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром разом зі свіжим синтез-газом або оборотним технологічним газом, що містить СО, і технічній кисень або повітря, який або яке вдувається в реактор кінцевої стадії. Реакція у реакторі кінцевої стадії є ендотермічною, і тепло, що вивільняється як результат вдування кисню, переваж 27 но, вдування через днище до реактора кінцевої стадії, сприяє створенню умов для уможливлення досягнення вищезазначеного кінцевого відновлення. Оскільки реактор кінцевої стадії представляє собою реактор з псевдозрідженим шаром, виникнення ділянок місцевого перегріву відвернене, і ризики процесу забивання через коагуляцію дрібних частинок у реакторі зведені до мінімуму. Ризик забивання у разі потреби можна ще зменшити, шляхом додання до псевдозрідженого шару добавок, як описано у патенті США № 3615352. Температура у реакторі кінцевої стадії є переважно між +680 і +850°С, наприклад, приблизно +750°С±20°. Вважається, що більшість відновних реакцій у реакторі кінцевої стадії є чистими реакціями твердих компонентів з твердими компонентами, а не реакціями газу з твердими компонентами. Присутні гази просто допомагають створити умови для уможливлення реакцій твердих компонентів з твердими компонентами шляхом регулювання діаграми стійкості СО-СО2-Т для заліза та його оксидів. Винахідники встановили, що відношення після згоряння газоподібної фази, що входить до реактора кінцевої стадії, є практично таким, як відношення після згоряння (СО+Н2О)/(СО2+СО+Н2О+Н2) газоподібної фази, що виходить з реактора кінцевої стадії унаслідок утворення СО під час кінцевого відновлення. Слід зазначити, що хоча описується варіант здійснення з 3 реакторами з циркулюючим псевдозрідженим шаром, можливе використання й 2, 4, 5 або більше реакторів з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Винахідники встановили, що використання 3 або 4 реакторів з циркулюючим псевдозрідженим шаром забезпечує добре сполучення низькотемпературного реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром для осадження вуглецю на металовмісний вихідний матеріал, середньотемпературного реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром для подальшого осадження вуглецю і кінцевого «високотемпературного» реактору з циркулюючим псевдозрідженим шаром для завершення відновлення металовмісного вихідного матеріалу до необхідного ступеню відновлення або металізації і кількості осадженого твердого вуглецю для одержання доброго продукту відновлення для подачі у реактор кінцевої стадії. Кінцевий продукт відновлення, що виходить із реактора кінцевої стадії, може містити ще й пусту породу, шлак, CaS або інші небажані речовини, і їх можна відділяти від металевої фази операцією магнітної сепарації. Кінцевий вихідний газ процесу, який вже не можна далі вводити у процес, може ще й досі утримувати деяку хімічну або теплову енергію, яка може використовуватися, наприклад, через її спаленням та/або використання тепла. В одному варіанті здійснення пристрій містить рециркуляційний пристрій для рециркуляції Zn та/або Pb та/або Cd з металовмісного матеріалу, що містить Zn та/або Pb та/або Cd, причому рециркуляційний пристрій містить засіб для уможливлення відновлення сполук, що містять Zn, Pb та/або Cd твердим вуглецем у металевий Zn, Pb 97375 28 та/або Cd і випарування Zn, Pb та/або Cd для одержання газоподібного Zn, Pb та/або Cd. В одному варіанті здійснення пристрій містить - конденсаційний засіб для конденсації та/або ствердіння газоподібного Zn, Pb та/або Cd у рідкий та/або твердий Zn, Pb та/або Cd, або - окислювальний засіб для окислення газоподібного Zn, Pb та/або Cd у цинково-кисневі сполуки, свинцево-кисневі сполуки та/або кадмієвокисневі сполуки. Цей варіант здійснення уможливлює обробку, наприклад, багатих на залізо відходів сталеливарної промисловості. Ці матеріали, такі, як багатий на залізо пил із виробництва сталі, можна використовувати як металовмісний матеріал у пропонованих процесі й пристрої. Окрім залізно-кисневих сполук, ці матеріали можуть містити ще й цинковокисневі, свинцево-кисневі або кадмієво-кисневі сполуки. Ці сполуки регенеруються з металовмісного матеріалу відновленням залізно-кисневих сполук у сполуки заліза. У ході процесу відновлюються також Zn, Cd або Pb, які приводяться у газоподібний стан. Відновлення цинково-кисневих, свинцево-кисневих або кадмієво-кисневі сполук може здійснюватися твердим вуглецем або безпосередньою реакцією з газоподібним CO або Н2. Після цього метали Zn, Cd або Pb можуть конденсуватися з газоподібних станів або окислюватися й збиратися як цинково-кисневі, свинцево-кисневі та/або кадмієво-кисневі сполуки. В одному переважному варіанті здійснення пристрій містить пристрій видалення цинку, причому пристрій видалення цинку містить нагрівальний засіб, призначений для нагрівання металовмісного матеріалу або продукту відновлення, або кінцевого продукт відновлення для відновлення сполук, що містять Zn, у металевий Zn і для випарювання Zn для одержання газоподібного Zn або окислювання Zn для одержання цинково-кисневої сполуки, такої, як ZnO або Zn(OH)2. Цей варіант здійснення є особливо переважним для обробки багатих на цинк відходів, у яких вміст Zn є занадто високим для їх використання у звичайному виробництві заліза і сталі. Цей процес можна налаштувати й для екстракції Zn, Cd та (або) Pb з дріб'язок і використання дріб'язок у звичайному технологічному ланцюгу виробництва заліза із залученням доменної печі. В одному варіанті здійснення пристрій містить конденсаційний засіб для конденсації та/або ствердіння газоподібного Zn у рідкий та/або твердий Zn. Далі винахід додатково пояснюється із посиланнями на наступні фігури, що не обмежують об'єм винаходу. На Фіг. 1 показана базова схема розміщення реактора з псевдозрідженим шаром. На Фіг. 2 показана базова схема розміщення повного пристрою для здійснення пропонованого способу. На Фіг. 3 показана базова схема розміщення пристрою для здійснення пропонованого способу, який містить принаймні два реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром і реактор кінцевої стадії. На Фіг. 4 показана базова схема розміщення пристрою, показаного на Фіг. 2, який додатково містить рециркуляційний пристрій, призначений 29 для рециркуляції Zn із металовмісного матеріалу, що містить Zn. На Фіг. 5 і 6 показані альтернативні варіанти здійснення пристроїв на Фіг. 2 і 3 відповідно. На Фіг. 1, до реактора з псевдозрідженим шаром, у цьому прикладі реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, 1 подаються металовмісний матеріал 2 і потік газу, що містить газоподібний CO, 3. Після проходження металовмісного матеріалу 2 і потоку газу, що містить газоподібний CO, вгору через підйомний стояк реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром 1 матеріал направляється до засобу 5 для розділення газу і твердих частинок. Вихідний газ відводять із засобу 5, що вказано стрілкою уверх із засобу 5. Тверді частинки, які містять твердий вуглець, утворений з газоподібного CO, і металовмісний матеріал реагують так, щоб відновити металовмісний матеріал у продукт відновлення. Цей продукт відновлення опускається через зворотний стояк до засобу 7, такого, як гідравлічний затвор, для повернення принаймні частини продукту відновлення до реакційної камери реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром для одного або кількох додаткових циклів. Альтернативно, принаймні частина продукту відновлення може вивантажуватися як кінцевий продукт відновлення, що вказано стрілкою вправо із засобу 7. На Фіг. 2 частина продукту відновлення, яка може вивантажуватися із засобу 7, подається до засобу 4. Засобом 4 може бути реактор кінцевої стадії, такий, як обертова випалювальна піч, карусельна піч або реактор з псевдозрідженим шаром. Альтернативно, засобом 4 може бути один або кілька додаткових циклів, що містить або містять частини 1, 5, 6 і 7, причому 6 - це схематичне представлення зворотного стояка реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром, 1 - підйомний стояк, і 5 - сепараційний засіб, такий, як циклон. Цей випадок схематично показаний на Фіг. 3. Засіб 4 може бути представлений й одним або кількома реакторами з циркулюючим псевдозрідженим шаром і реактором кінцевої стадії. На Фіг. 2 і 3 потоки газу схематично вказані пунктирними або штриховими стрілками ('g'), а негазові потоки - суцільними стрілками ('s'). Газоподібні продукти, відділені засобом 5, можуть направлятися до газоочисного пристрою 11 і відводитися назовні, або вони можуть направлятися з газоочисного пристрою 11 до джерела газу 12, такого, як газогенератор, для 97375 30 повторного використання газу та/або для попереднього нагрівання. На Фіг. 2 газ, який містить газоподібний CO, виробляється у джерелі газу 12, наприклад, газифікацією вугілля, і потік гарячого газу 8, який містить газоподібний CO, подається через засіб 4 у загальній або повній протитечії до металовмісного матеріалу та/або продукту відновлення. Це вказано потоком газу 3. У підйомному стояку реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром потік металовмісного матеріалу та/або проміжного продукту відновлення відбувається одночасно з потоком газу, як вказано жирною стрілкою у підйомному стояку 1 і 1а. На Фіг. 4 пристрій, показаний на Фіг. 2, об'єднаний із пристроєм для рециркуляції Zn та/або Pb та/або Cd із металовмісного матеріалу, що містить Zn та/або Pb та/або Cd. Кінцевий продукт відновлення 9, який ще й досі містить металовмісний матеріал, що містить Zn та/або Pb та/або Cd, подається до засобу 13 разом із потоком гарячого газу 8, що містить газоподібний CO, який використовується для відновлення цинково-кисневих сполук або свинцево-кисневих сполук або кадмієвокисневих сполук у металевий свинець, цинк або кадмій. Цей металевий свинець, цинк або кадмій може потім приводитися у газоподібний стан і подаватися до засобу 15. У засобі 15 метали можуть конденсуватися з газоподібних станів або окислюватися й збиратися як цинково-кисневі сполуки, свинцево-кисневі сполуки та/або кадмієво-кисневі сполуки. На Фіг. 5 представлений варіант здійснення, альтернативний показаному на Фіг. 2, у якому синтез-газ із газогенератора після охолодження приблизно до +800°С подається до реактора з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Синтез-газ відділяється від твердих частинок 5, і рециркулюючий газ очищається у газоочисному пристрої 11. Після газоочисного пристрою рециркулюючий технологічний газ може подаватися до реактора кінцевої стадії 4 або до газогенератора 12. Рециркулюючий газ може подаватися прямо до газогенератора або може використовуватися для охолодження свіжого синтез-газу, виробленого газогенератором, приблизно до +800°С. Засіб 4 може мати такі самі альтернативні призначення, як представлено для Фіг. 2. Альтернативний потік газу, представлений на Фіг. 5, може бути застосовним й до варіанту здійснення на Фіг. 3 (див. Фіг. 6) і Фіг. 4. 31 97375 32 33 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 97375 Підписне 34 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601