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JP3180911B2 - 材料を還元条件下で処理するための処理装置 - Google Patents

材料を還元条件下で処理するための処理装置

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JP3180911B2
JP3180911B2 JP28600599A JP28600599A JP3180911B2 JP 3180911 B2 JP3180911 B2 JP 3180911B2 JP 28600599 A JP28600599 A JP 28600599A JP 28600599 A JP28600599 A JP 28600599A JP 3180911 B2 JP3180911 B2 JP 3180911B2
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ジェームズ・ジー・ハット
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ジェームズ・ジー・ハット
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Description

【発明の詳細な説明】発明の分野 本発明は、ガラスの製造、特に、ガラスバッチ材料をサ
イクロン溶融チャンバ内で急速に溶融させる前に、ガラ
スバッチ材料を燃焼予熱器内で予熱する技術に関するも
のである。この装置及び方法は、又その他の材料の溶
融、及び危険物、有毒物又は感染性廃棄物の処理にも適
用可能なものである。
【０００１】背景技術 過去５０−７５年に亘り、ガラス溶融炉の効率を向上さ
せるための多くの試みが為されてきた。しかし、今日ま
で、新規な溶融技術の考えであって、ガラス業界に採用
されているものは殆どない。
【０００２】ガラス溶融／ガラス製造の効率を向上させ
ようとするかかる試みには、異なるガラス溶融技術と共
に使用され、ガラス溶融工程の速度を高めるガラスバッ
チ材料の予熱方法が含まれる。試みられたバッチ材料の
予熱方法には、可動床反応装置、水散布床反応装置、流
動床反応装置、逆流サスペンション反応装置、プラグ流
動型サスペンション反応装置、及び溶融前にバッチ材料
を予熱する火炎ホルダを備えたダンプ燃焼装置を使用す
るものが含まれる。バッチ材料を予熱することにより効
率を増大させようとする試みに加えて、向上又は改良さ
れたガラス溶融方法には、水中燃焼、動くバッチ面の直
接加熱、回転体又はその他の表面の溶融、回転するシリ
ンダ内での溶融、及びサイクロン型式の反応装置内での
溶融技術が含まれる。
【０００３】本発明に特に関係するものは、サイクロン
型式の反応装置内においてガラスを溶融させるものであ
る。従来、サイクロン型式の反応装置に関する特許は、
ファーガソン（Ｆｅｒｇｕｓｏｎ）に付与された米国特
許第２，００６，９４７号、ジャック（Ｊａｃｋ）等に
付与された米国特許第３，０７７，０９４号、ボイベン
ト（Ｂｏｉｖｅｎｔ）の米国特許第３，４４３，９２１
号及び同第３，５１０，２８９号、イトウ（Ｉｔｏ）の
米国特許第３，７４８，１１３号、ニイフィオードン
（Ｎｉｅｆｙｏｄｏｎ）等のソ連国特許第０７０８１２
９号、ハット（Ｈｎａｔ）の米国特許第４，５３５，９
９７号及び同第４，５４４，３９４号がある。これら特
許の各々は最終的なガラス溶融段階用にサイクロン反応
装置を使用することを開示しており、サイクロン溶融チ
ャンバ内に差し込みバーナのような燃焼又はその他の型
式の加熱手段を含み、バッチ材料の温度を必須のガラス
溶融温度まで加熱し得るようにしてある。
【０００４】ハットへの従来の特許は、各種型式のサイ
クロンを使用すると共に、ソーダ灰及びホウ素のような
揮発性鉱物材料の損失を制御する手段として、特別な別
個のバッチ噴射位置を使用することに特に留意してい
る。その他、ガラス製造効率を向上させるための従来の
サイクロン溶融方法は、サイクロン反応装置内で溶融さ
せる前、全体としてフラックス剤、粘土調整剤、精製剤
又は還元剤のような揮発性鉱物材料の損失を制限する手
段を考慮していない。特に、懸濁物の予熱段階にて揮発
性鉱物材料の時間−温度経歴を調整する方法は、従来開
発されていなかった。石炭のような灰を含む燃料を利用
する従来のガラス溶融方法は、石炭のガス化方法の経済
性が劣るため、又は石炭の直炊きの場合、ガラス中の灰
による汚染が品質管理上許容し得ないため、成功するに
は至っていない。典型的な石炭灰は市販のガラスに見ら
れるのと同一成分を含んでいるものの、個々の成分の局
部的な分布状態は著しく異なる。石炭灰中の酸化鉄の典
型的な濃度は、一般的な市販のガラスに見られる濃度よ
り遥かに高い。石炭灰は典型的に１０−２０％の酸化鉄
濃度である一方、殆どのガラス成分の酸化鉄濃度は、
０．１−０．２以下であり、フリント容器ガラス用の酸
化鉄の濃度は許容可能な着色を実現しようとする場合、
概ね０．０２％以下でなければならない。琥珀色及び緑
色ボトルのガラスの品質基準はそれほど厳格ではない
が、品質管理基準から酸化鉄濃度はそれぞれ概ね０．１
％及び０．３％以下であることが必要とされる。
【０００５】絶縁ファイバガラスの場合、より高い値の
酸化鉄が許容可能であり、１−２％の酸化鉄濃度が許容
される。１−２％以上の酸化鉄の値は全体として絶縁特
性を劣化させ、既存の繊維化装置との材料の適合性の問
題点を生じさせる。高炉スラグから形成されることが多
い鉱物綿は石炭灰と同一範囲の酸化鉄濃度を有してお
り、このため、この製品の製造は石炭の灰による汚染に
全く影響されない。しかし、鉱物綿の製造効率は、上述
した高効率の繊維化装置との材料の適合性の問題によ
り、絶縁ファイバガラスの製造時よりも著しく低下す
る。
【０００６】灰による汚染、特に酸化鉄の汚染の問題に
より、相当な量の灰を含む石炭又はその他の燃料を燃料
として使用することで直炊きを考慮し又は成功した従来
のガラス溶融技術の発明は殆どない。実際上、微粉炭を
使用して従来の平炉により直炊きすることは灰が再生装
置に運ばれるため成功していない。更に、炉チャンバ内
のスラグ形成に起因して、耐火壁の腐食及び閉塞、並び
に溶融体内の結石及びコードの形成という問題が生ず
る。
【０００７】灰による汚染を伴う燃料によりガラス溶融
装置を加熱することは、現在実現され得る燃料の効率及
び高温度の加熱を考慮するとき重要な事項ではあるが、
これら燃料の使用は従来から成功するに至っていなかっ
た。デマレスト（Ｄｅｍａｒｅｓｔ）等の米国特許４，
６３４，４６１号の最近の従来の技術において、急速ガ
ラス溶融法に微粉炭を使用する可能性が教示されている
が、該特許において灰の汚染程度を制御する手段が存在
しないため、石炭灰はガラスのバッチ材料及び最終のガ
ラス製品中に実際に含まれる。
【０００８】発明の目的 本発明の目的は、材料を還元条件下で処理するための処
理装置及び処理方法を提供することにあり、例えば、サ
イクロン溶融炉内に導入する前に、処理すべき材料をサ
スペンション還元チャンバ内で還元状態で加熱するのに
利用することの出来る装置及び方法を提供することであ
る。
【０００９】本発明の他の目的は、還元材料を還元チャ
ンバ内に導入する前に、還元材料を加熱する加熱源が設
けられる、還元チャンバ及びサイクロン溶融炉を利用し
て材料を還元状態で処理する装置及び方法を提供するこ
とである。
【００１０】本発明の更に他の目的は、還元チャンバ内
に導入する前に、固体を含む燃料をスラグ形成ガス化装
置内でガス化することの出来る、還元チャンバ及びサイ
クロン溶融炉を利用して材料を還元状態で処理する装置
及び方法を提供することである。
【００１１】発明の概要 これら目的を達成するため、本発明においては、材料を
還元状態で処理する装置及び方法として、サイクロン溶
融反応装置は予熱器／還元チャンバに接続され、予熱さ
れた還元ガスは還元チャンバ内に十分に撹拌された領域
が形成されるような方法によって還元チャンバ内に導入
される。補助的な熱源からの還元された伝熱ガス及び燃
料ガス化装置からの還元ガスは、又、還元チャンバ内に
導入することも出来る。
【００１２】上述の方法及び装置の外に、本願中には、
ガラスバッチ材料、燃料及び酸化体から選択されたガラ
ス製造材料を酸化状態で処理するための装置及び方法が
開示され、該装置は、又、危険物又は有毒廃棄物のよう
な材料を処理し又は還元状態で溶融させるのに利用する
ことも出来る。この装置は、ガラス製造装置として、液
体ガラス溶融体を形成するサイクロン溶融反応装置と、
ガラス製造材料を受け取りかつ燃料及び酸化体を燃焼さ
せて、ガラスバッチ材料を該ガラスバッチ材料の溶融温
度に少なくとも等しい温度まで加熱する燃焼予熱器とを
備える。この燃焼予熱器は、ガラス溶融反応装置に接続
された出口を有し、又、酸化材料を導入すると共に燃焼
予熱器手段内に十分に撹拌された領域を形成する、少な
くとも１つの入口が燃焼予熱器に設けられる。加熱され
た伝熱ガスを燃焼予熱器内に導入する補助的な加熱源を
設けることができ、又、燃料ガスを燃焼予熱器内に噴射
する前に燃料ガスを発生させる燃料ガス化装置を設ける
ことも出来る。
【００１３】上記のことを背景に、本願中には、酸化状
態にてガラスバッチ材料、燃料及び酸化体からガラス溶
融物を製造する装置にして、サイクロン溶融炉内に導入
する前に、ガラス製造材料がサスペンションチャンバ内
でバッチ材料の溶融温度より高い温度まで予熱され、該
溶融炉内で溶融炉の壁でのバッチ材料の分散が行われて
液体ガラス溶融体が得られるようにする装置が開示され
ている。
【００１４】本願中には、また、十分に撹拌された領域
でバッチ材料、燃料及び酸化体が混合される予熱サスペ
ンションチャンバも開示されている。本願中には、ま
た、加熱された伝熱ガスを導入することにより予熱チャ
ンバを更に加熱することや、石炭、ガス、油及びスラリ
ー燃料のような異なる燃料を使用し得るガラス溶融装置
や、燃料を予熱装置のチャンバ内に導入する前に、燃料
をガス化するガス化装置を追加することにより灰を含ん
だ燃料を使用し得るガラス溶融装置や、予熱器用に燃料
を処理するガス化装置が燃料から固体の汚染粒子を除去
するスラグ形成ガス化装置であるガラス溶融装置や、異
なる溶融点を有するバッチ材料を異なる位置にて予熱チ
ャンバに導入することの出来るガラス溶融装置や、ガラ
スバッチ材料、燃料及び酸化体がサイクロンガラス溶融
装置内に導入される前に、予熱チャンバ内に導入されか
つ該予熱チャンバ内で燃焼されて上記バッチ材料の融点
よりも高温にされるようにするガラス溶融方法や、ガラ
スバッチ材、燃料及び酸化体が予熱チャンバ内で相互に
混合されかつ十分に撹拌された乱流領域内で燃焼される
ようにするガラス溶融方法や、付加的な加熱された伝熱
ガスがガラスバッチ材料、燃料及び酸化体と共に予熱チ
ャンバ内に導入され、該予熱器内での燃料中、その温度
を上昇させることの出来るガラス溶融方法や、予熱チャ
ンバ内に導入する前に、固体を含む燃料をスラグガス化
装置内でガス化することの出来る予熱チャンバ及びサイ
クロン溶融技術を利用するガラス溶融方法、及び、予熱
チャンバ内の温度を調整することの出来る予熱チャンバ
及びサイクロン溶融炉を利用するガラス溶融方法も開示
されている。
【００１５】本発明のその他の目的及びこれに伴う多く
の利点は添付図面と共に以下の詳細な説明を参照するこ
とにより容易に理解されよう。好適な実施例の詳細な説明 以下の本発明の好適な実施例の詳細な説明は、主とし
て、本発明が特に有用であることが判明した酸化状態で
のガラス溶融工程に関するものである。しかし、ガラス
を溶融するのに使用したのと略同一の装置を使用して、
微粉化したフリット、微粉化したスラグ又は細粒灰を溶
融することも出来る。細粒灰及びスラグは典型的に予め
溶融させたガラス製品であるガラスフリットよりも高温
の融点を有しており、このため予熱器及び溶融チャンバ
の作用温度はこれら融点の高い材料に対応し得るように
高温にしなければならない。両工程において、同一の基
本的工程の段階が利用される。細粒灰のような単一成分
の材料を溶融させる場合、供給原材料の溶融温度を低下
させるためフラックス剤を別個に装置に添加しない限
り、供給材料からの蒸発による損失を最小限にする必要
はない。
【００１６】本発明は又、危険物又は有毒廃棄物を酸化
状態で燃焼させかつガラスカプセル化するためにも使用
することが出来る。有毒又は危険な廃棄物を処理するた
めに本発明を適用することは、相当な量の不活性な鉱物
を含む汚染された土壌又はその他の廃棄物を焼却する場
合である。アスベストファイバからガラス材料を製造す
ることは本発明のもう一つの適用例である。有毒廃棄物
の焼却炉として使用される場合、本装置は鉱物材料の残
留物又は、灰分のスラグ形成温度よりも高温にて作用さ
せ、溶融材料が形成されるようにする。焼却される有毒
な廃棄物いかんにより、微粉化したガラスコレット又は
その他のガラス製造粒子を工程中に添加し、安全な埋め
立てに適した形態とし包装することが出来るガラスマト
リックス材料を形成することができる。製造されたガラ
スカプセル化した材料を処分するのに適した形態は、例
えば、表面対容積比が比較的小さいガラスマーブル又は
粒子寸法のコレットとすることがである。本発明が使用
する供給材料を微粉化することを必要とする限り、供給
材料の粒子寸法を縮小させ、有毒な廃棄物を熱処理装置
まで搬送する手段も設けなければならない。粘着性であ
り又は空気圧手段により搬送することの出来ない材料は
油又は水スラリーの状態で熱処理装置に搬送することが
出来る。搬送用の油スラリーを使用する場合、該油は焼
却工程の燃料として使用することが出来る。処理装置は
典型的に２６００°Ｆ以上の温度で作用するため、有毒
な廃棄物中の炭化水素は追い出され、サスペンション予
熱器組立体内で燃焼され、該予熱器組立体は典型的に、
有毒な廃棄物のサスペンション予熱中、余剰の空気で作
動され、蒸発する炭化水素の燃焼を可能にする。
【００１７】更に同様の部品は同様の参照符号で示した
各種の図面を詳細に参照すると、本発明の溶融装置は全
体として第１図に図示されている。本発明の装置の主た
る構成要素は、サスペンション型式の予熱器チャンバ１
００と、該予熱器チャンバ１００の排出端に設けられた
サイクロン溶融チャンバ２００と、溶融チャンバ２００
の排出端に設けられたサイクロン出口組立体３００と、
スラグ形成サイクロンガス化装置４００と、プラズマト
ーチガス予熱器組立体６００と、ガス化装置４００及び
プラズマトーチ組立体を予熱器チャンバ１００に接続す
るガス化装置／熱器の相互接続組立体５００とを備えて
いる。
【００１８】第１図は上述の構成要素の全ての相互接続
状態を示す一方、基本的機能を行なう装置は円筒状型式
の燃焼予熱器１００と、サイクロン溶融チャンバ２００
と、サイクロン出口組立体３００とだけを備えることが
出来る。この構造は第２図に図示してある。第２図に図
示するように、燃料３０は予熱器１００の頂部又は上端
部１０２内に導入される。燃料３０は予熱器１００の上
端部１０２に配置されかつ予熱器チャンバ１００の縦軸
線を同軸の噴射装置組立体１０４を通じてガラスバッチ
材料１０と共に導入される。
【００１９】予熱段階は本発明にとって極めて重要であ
る。十分に攪拌された／プラグ流動サスペンション予熱
器１００は微粒子への対流による伝熱を促進させる一
方、予熱器容器内で燃焼が行なわれるとき燃焼を安定化
させる。強力な混合のため、燃焼工程中、急激な放熱が
行われる。適正な噴射位置及び速度を選択することによ
り、微粒子の鉱物材料と予熱器の壁との相互作用は最小
又は最大とすることが出来る。軸方向への噴射は予熱器
の壁との相互作用を最小にする一方、特に、大きい渦巻
きを利用する実施例の場合、接線方向への噴射は反応装
置の壁との相互作用を最大にする。
【００２０】第３図に図示するように、予熱された空気
又はその他の適当なガス状酸化材料２０ａ，２０ｂは２
以上の入口ポート１０６ａ，１０６ｂを通じて予熱器１
００内に導入される。これらガス状酸化材料２０ａ，２
０ｂは噴射された燃料３０を酸化材料２０ａ，２０ｂ、
及びガラスバッチ材料１０と乱流状態に混合させ得るよ
うな方法で導入される。その結果、予熱器１００の上方
領域１０８にて、燃料、酸化体及びガラスバッチ材料の
混合が行われる。この上方領域１０８内にて、存在する
ガスは十分に攪拌され又は十分に混合されるが、この領
域１０８内の微粒子（例えばガスバッチ材料）は該領域
１０８の容積全体を通じて必ずしも十分に攪拌され又は
均一に配分される訳ではない。
【００２１】逆方向に回転する予熱器を第２図及び第３
図に図示するように使用する場合、入口ポート１０６
ａ,１０６ｂは容器の壁に対して接線状態となり、かつ異
なる高さで離間される。ジェットは典型的に反応装置の
容器の直径の１／４乃至１程度だけ垂直方向に離間され
る。対向する又は衝突するジェット予熱器を第４図に図
示するように使用する場合、入口ジェットポート１０７
ａ，１０７ｂは同一の高さにあり、約４５°の上向きの
直角に方向決めすることが望ましいが、該角度は３０°
―６０°の範囲とすることが出来る。対向するジェット
予熱器のジェットポート１０７ａ，１０７ｂは、典型的
に、噴射流又はジェットが相互に衝突し又はチャンバ１
００の上端１０２から中心線に沿って噴射される望まし
くは下向きの第３の流れに衝突するように位置決めされ
る。上向きの衝突ジェットとすることが望ましいが、あ
る種の石灰ガス化装置に見られるようにジェットが下向
きとなるようにすることも考えられる。
【００２２】予熱器１００の上方領域１０８内で燃料３
０及び酸化材料２０a,２０bを燃焼させる結果、非常な
熱放出が行われ、更に該領域内のガス流に浮遊する微粒
子材料（例えばガラスバッチ材料）に対して急速な伝熱
が行われる。予熱器内での燃焼は燃料及び酸化体を反応
装置の十分に攪拌した領域内で混合しかつ攪拌させるこ
とにより行われる。点火はパイロットバーナ又は従来の
電気点火組立体の支援により予熱器内で行われる。好適
な実施例において、高温度の予熱空気（>１２００°
Ｆ）は市販の熱回収装置により供給される。これらの場
合、好適な耐火壁をライニングした反応装置の壁からの
輻射熱により各種の燃料及び使用すべき酸化体の混合体
が概ね自動的に点火される。予熱器１００の上方領域１
０８内の強力な再循環は逆方向に回転する渦巻き又は衝
突ジェットにより形成され、これにより予熱器内での炎
を安定させる主たる手段が提供される。この燃焼ガスの
強力な再循環が為されない場合、予熱器組立体内の不活
性のバッチ材料、又はその他の鉱物材料により炎が沈静
化することに起因して鎮火傾向が生じる。これは加熱時
に相当な量のＣＯ2を発生させる石灰石のような鉱物材
料に特に当て嵌まる。発熱量の少ない燃料を使用する場
合、予熱器内での炎を安定化させる手段として、補助的
なガス噴射装置、別個の点火装置、又はパイロットバー
ナを使用することも出来る。
【００２３】予熱器１００が循環型式の燃焼チャンバで
ある場合、主たる炎及び熱の放出は長さ対直径の比が約
０．５：１−１．５：１、特に１：１であることが望ま
しいチャンバ容積を占める上方領域１０８内にて行われ
る。この領域内にて燃料及び酸化体が強力に混合するこ
とにより、性質上、略不燃性である相当な量の微粉化し
たガラスバッチ材料の存在の下、ガス状、液体、固体又
は液体―固体スラリー型式の燃料を含む、多くの型式の
燃料を効果的に燃焼させることが可能となる。
【００２４】石灰―水スラリー、又は石灰―油スラリー
のようなスラリー燃料を適当な市販の又は改造した噴射
／噴霧組立体を利用することにより、十分に攪拌された
／プラグ流動予熱器１００内で直接燃焼されるか、又は
これら燃料は最初にサイクロンガス化装置内でガス化
し、その後高温の未処理ガスを予熱器内で燃焼させるこ
とが出来る。後者の方法により、燃料中の灰分を分離
し、石炭灰による製品の汚染を最小限にする手段が提供
される。
【００２５】予熱器１００内の上方領域１０８の下流
に、下方又はプラグ流動領域１１０が存在し、該領域内
でガス及び固体又は液体微粒子のプラグ流動が生じ、又
該領域内で燃料３０が最終的に燃焼される。プラグ流動
は、ガス再循環パターンが減少し、主たる流動方向が反
応装置の縦軸線に対して平行であることを意味する。プ
ラグ流動領域１１０の有効な長さ対直径の比は同様に約
０.５：１−１.５：１,特に望ましくは１：１とする。
ガス状材料、燃料３０、酸化体２０ａ，２０ｂ及びこの
プラグ流動領域１１０内に取り込まれたガラスバッチ材
料１０は予熱器チャンバ１００の徐々に細くなる部分１
１２を通って加速する。徐々に細くなる該部分１１２か
ら、ガス及び取り込まれたバッチ材料は更に燃焼するこ
となく、ガラス製品の融点を上廻る平均温度にてサイク
ロン型式の溶融チャンバ２００内に供給され、ここで予
熱されたバッチ材料は、燃料が更に燃焼することなく、
その壁２０２に沿って分離、分散、混合及び溶融が行わ
れる。
【００２６】本発明の目的は、浮遊するバッチ材料を加
熱し、予熱器１００の壁に沿って液体ガラスが形成され
るのを最小限にすることである。しかし、バッチ材料の
一部として融点の低い材料が含まれる場合、蒸気相の凝
縮又は乱流の付着により幾分かの液体ガラス試料が予熱
器の壁に沿って形成される。予熱器の壁に沿って形成さ
れるガラスの量はサイクロン溶融炉内で形成されるガラ
スの量に比して少なくする必要がある（即ち、典型的に
１０％以下とする）。
【００２７】サイクロン溶融チャンバ２００の壁２０２
に形成された溶融ガラス製品、及びサイクロンチャンバ
からの高温ガス３２はサイクロン溶融チャンバの壁に対
して接線方向に配置することが望ましい排出ダクト組立
体３００を通ってサイクロン溶融チャンバ２００から出
る。
【００２８】逆方向に回転する予熱器１００のプラグ流
動下方領域１１０内に適当なプラグ流動を発生させるた
めには、酸化材料の入口流れ２０ａ，２０ｂのモーメン
トを正確に適合させることが必要である。この比例化は
適当な従来の調節弁及び入口位置１０６ａ，１０６ｂの
寸法を調整することで予熱器に入る酸化流２０ａ，２０
ｂの体積流量及び入口速度を調整することにより実現す
ることが出来る。逆方向に回転する渦巻き燃焼装置にお
いて、入口ジェットのモーメントが等しい場合でも必ず
しも十分に攪拌した領域１０８の下流にプラグ流動が生
じるとは限らないことが分かった。故に、予熱器の下流
領域に所望のプラグ流動パターンを実現するためには、
個々の流れのモーメントを調整することを要する。ジェ
ット衝突型式の反応装置において、全体として、酸化体
のジェットはモーメントを等しくし、予熱器の下方領域
に十分なプラグ流動（即ち、最小の残留渦巻き流）が形
成されるようにする必要がある。
【００２９】上方及び下方領域におけるガス流動パター
ンが適正に設定されたならば、噴射されて予熱器から出
るガラスバッチ材料の時間―温度経歴はバッチ材料の入
口位置、位置の方向、入口におけるバッチ材料の速度、
及び個々のバッチ材料の粒子寸法の分布状態を適正に調
整することにより制御することが出来る。バッチ材料１
０と予熱器の壁との相互作用を最小にすること（例え
ば、ガラスコレット又はガラスフリットの溶融中）が必
須でない場合、これら材料を酸化体と共に、入口ポート
１０６ａ,１０６ｂを通じて予熱器内に導入することが
許容し得る。例えば、第３図に図示するように、入口１
０６′、１０６″は入口ポート１０６ａ，１０６ｂ設け
ることが出来る。入口１０６′を使用して付加的なバッ
チ材料１０を入口ポート内に噴射し予熱器１００内に噴
出することが出来、又付加的な燃料３０を入口に噴射す
る入口１０６″を設けることも出来る。この実施例にお
いて、再循環する渦巻き流内の微粒子の濃度はより大き
く、従って微粒子と予熱器の壁との相互作用もより大き
くなる。導入された材料が容易に溶融しかつ反応装置の
壁に沿って液体のガラス層を形成し、この層は連続的に
除去され、微粒子と反応装置の壁との相互作用は重要で
はない。しかし、バッチ材料を予熱する好適な方法は予
熱器と壁と相互作用する微粒子の量を最小にすることで
ある。
【００３０】融点の低いバッチ材料を予熱器１００の出
口領域１１６又はサイクロン組立体２００への入口２０
４の付近で別個に噴射することも可能である。かかる位
置は徐々に細くなる部分１１２の壁１１８を通る入口１
１４に図示してある。
【００３１】燃焼予熱器１００内に浮遊するガラスバッ
チ材料への対流による伝熱は主たる伝熱機構である。こ
の型式の方法において、輻射熱による伝熱は従来の平炉
型式の炉におけるより役割は小さい。予熱器１００内の
平均ガス温度は貫通するバッチ材料により達成され得る
最高の予熱温度に影響する。故に、予熱器の温度は本発
明のもう１つの制御変数である。予熱器１００の温度は
燃焼化学量論、酸化体の含有量、酸素付与量及び利用す
る燃料の種類を制御することにより調整される。燃焼化
学量論は燃料／空気比を調整することにより制御され
る。これは従来の燃料及び空気流量調整技術により行わ
れる。酸素付与量は外部の酸素供給源を利用しかつ該方
法に使用される空気及び酸素の量を混合しかつ比例させ
る従来の技術を使用して調整される。本発明にて提示す
るように、空気及び酸素は予熱器内に導入する前に混合
される。又、温度は補助的な熱源を使用して制御するこ
とが出来る（以下に説明するように）。
【００３２】従来の平炉において、補助加熱は電気ブー
スタ装置により溶融工程に付与されることが多い。通常
の電気的ブースタ手段は、炉内の溶融ガラス体内に対の
電極を埋め込むことである。本発明において、プラズマ
トーチ６００又は電気アーク放電装置を使用して、ガラ
ス溶融工程に付与される熱入力を増大させることが出来
る。プラズマトーチは当該技術分野で周知であり、ガス
プラズマを発生させる装置である。ガスプラズマは非常
にイオン化させたガスである。即ち、大きい割合の電子
をガスの原子からはぎ取り、これによりガスを導電性に
するものである。最も一般的な形式のプラズマトーチは
伝熱アーク型式又は非伝熱アーク型式の何れかである。
伝熱アーク型式において、プラズマ支持ガスは電極（典
型的に陰極）と電極（典型的に陽極）として機能する処
理材料との間を通す。熱は主として対流によりプラズマ
から処理材料に伝達される。非伝熱アーク装置におい
て、プラズマ支持装置は自己密閉型電極（陰極及び陽
極）を通し、熱はプラズマ支持ガスに伝達され、該支持
ガスは輻射及び対流により処理材料に熱を伝達する。本
発明において、非伝熱プラズマトーチは現在考えられる
適用例に好適な型式である。時間と共に変化する磁界を
利用する電極無しのプラズマ発生装置のようなその他の
型式のプラズマ発生装置も実験室では利用することが出
来るが、現在、商業的には使用することが出来ない。
【００３３】第５図に図示した形態において、プラズマ
トーチ６００は、燃料３０及びバッチ材料１０をそれぞ
れ予熱器１００内に供給するための入口１２０、１２２
と共に、逆方向に回転する渦巻き予熱器１００の上端部
１０２に取り付けられている。プラズマトーチ６００を
使用することによる熱の増強は通過する伝熱ガス４０を
予熱器１００内の平均ガス温度より高い温度まで加熱
し、加熱された伝熱ガス４０′を予熱器１００内に噴射
することにより行なうことが出来る。噴射された伝熱ガ
ス４０′の温度は補助的な加熱を行なわずに得られる温
度よりも高温となる。加熱された伝熱ガス４０′を噴射
されたバッチ材料１０と混合させることにより、燃料３
０及び酸化体は予熱器１００内を流れ２０ａ、２０ｂと
して流動し、予熱器１００の上方領域１０８には、より
高温のガス−固体の懸濁材が形成される。
【００３４】伝熱ガスは空気、燃料ガス又はイナートガ
スとすることが出来る。典型的な適用例において、伝熱
ガス（即ち、酸化体、燃料又はイナートガス）の性質は
予熱器内の全体的な燃焼化学量論を画定するときに考慮
される。予熱器内に酸化状態を維持することが望ましい
適用例において、伝熱ガスは一般に空気とされる。予熱
器内に還元状態を維持することが望ましい適用例の場
合、伝熱ガスは典型的に還元ガス又燃料ガスとする。
【００３５】電気アーク放電装置のような高い熱量を発
生させ得るプラズマトーチ又はその他の熱源を使用する
ことにより、熱回収装置を介して燃焼ガスの予熱温度又
は酸素付与程度を増加させることなく、燃焼予熱器のチ
ャンバの温度を上昇させることが出来る。熱回収装置を
使用して燃焼空気の温度及び酸素付与量を増加させるこ
とは燃焼工程中に高温を実現する一般的な手段である。
熱回収量及び酸素付与量は経済的見地から決定されるこ
とが多い。熱回収装置により高温の空気予熱温度を実現
することは構造材料及びその他の技術的理由により制約
を受けることが多い。故に、プラズマ発生装置を使用す
ることは更なる熱回収装置又は酸素貯蔵／発生装置を必
要とせずに、燃料ガス又は酸化体に付加的な熱を提供す
る何れかにより反応装置の温度を増加させる手段を提供
するものである。本発明において、プラズマ発生装置は
該工程にとって主たる熱源でなく、工程のトリム又は調
整入力として使用される。このように、プラズマトーチ
を使用することにより、該装置及び方法のその他の点は
第２図に図示した装置に関して説明したものと同一であ
る。
【００３６】第６図に図示した本発明の実施例におい
て、逆方向に回転する予熱器１００の上方領域１０８内
に高温の燃料ガス４０３を噴射するスラグ形成ガス化装
置４００が含めてある。スラグ形成ガス化装置４００は
予熱器１００に緊密に結合され、相互接続するダクト内
の熱損失を最小にする。又その他の型式のガス化装置も
使用することが出来るが、一般にこれらはより低温度で
作用し、熱効率が良くなく、しかもより高価である。故
に、緊密に結合させたスラグガス化装置は好適なガス化
装置ではあるが、該方法にとって唯一の燃料ガス供給源
ではない。スラグ形成サイクロンガス化装置４００は溶
融スラグ４０１の形態の大部分の燃料灰を除去すること
が出来るため、かかるガス化装置４００は又好適であ
る。
【００３７】サイクロンガス化装置４００において、燃
料３０（典型的に微粉端）は適当な噴射組立体４０８
（市販の石炭噴射装置のような）を通じてガス化装置の
４０６から導入される。更に、予熱された燃焼空気又は
その他の酸化材料２０は入口４０９を通じて円筒状ガス
化装置４００の内部に接線状態に導入し、ガス化装置４
００内で強力な渦巻き動作を生じさせることが望まし
い。ガスがガス化装置内で渦巻き動作する結果、殆どの
燃焼灰は溶融スラグ４０１の形態にて石炭からガス化装
置の壁に分離される。かかるスラグは適当なスラグトラ
ップ４１０を通じてガス化装置から除去される。典型的
に少量の石炭灰（即ち３０％以下）はサイクロンガス化
装置内で分離されず、加熱された燃料ガス４０３と共に
バッチ予熱器１００に運ばれる。
【００３８】未処理の燃料ガス４０３及び運ばれた灰は
ガス化装置４００から出て、予熱器１００に導入される
前に、ガス化装置／予熱器の相互接続組立体５００に入
る。該相互接続組立体５００は又バッチ材料１０を高温
の未処理ガス４０３内に射出する入口５０２、５０４を
有している。高温の未処理ガス４０３及びバッチ材料１
０が相互接続組立体内で混合する結果、高温のガス−固
体の懸濁材４０４が生じ、かかる懸濁材は予熱器１００
の上方領域１０８に導入される。ガス−固体の混合体は
予熱器１００の縦軸線に沿って配置されたダクト又はノ
ズル５０６を通じ予熱器内に噴射される。
【００３９】サイクロンガス化装置から出る渦巻きガス
に対する整流機構を提供すると共に、壁の伝熱損失を最
小にする相互接続組立体５００が設けられる。かかる整
流は渦巻き方向と同一流である接線方向出口５０５を提
供することにより実現される。これは又バッチ材料５０
２、５０４を導入し、及びプラズマトーチ（第８図）の
取り付け箇所として便宜な位置である。全ての場合、バ
ッチ材料の好適な導入は相互接続組立体の出口ダクトと
一致するように行われるようにすることである。第６図
に図示した予熱器１００、及びその作用は第２図の実施
例について説明したものと略同一である。
【００４０】スラグ形成ガス化装置４００が設けられる
第６図に図示した本発明の実施例に加え、第８図に図示
するように、プラズマトーチ６００はスラグガス化装置
４００を燃焼予熱器１００に接続する相互接続組立体５
００に接続することが出来る。又電気アーク放電装置を
使用してこの工程を電気的に増進させることも出来る
が、これらはコンパクトではなく、又工程の装置と相互
接続するのに便宜でなく、設計に盛り込むには繁雑であ
る。プラズマトーチ６００を使用して、貫通して導入さ
れる伝熱ガス４０に熱エネルギを提供することが出来
る。加熱された伝熱ガス４０′（即ち、プラズマ支持ガ
ス）は典型的に7000(Ｆ乃至17,000(Ｆの範囲の温度に加
熱される。熱回収装置により予熱された空気は典型的に
1200(Ｆ乃至2200(Ｆの温度に制限される。圧力装置内で
実現可能な極限温度は壁密閉材料の耐火性の程度により
決められる。プラズマトーチにより加熱された高温の伝
熱ガス４０′は相互接続組立体（第９図）の内側に対し
て接線方向に配置することが望ましい入口６０２を通じ
て円筒状の相互接続組立体５００に導入される。ガス４
０′、４０３の混合はバッチ材料１０と共に、相互接続
面に沿って行われ、より高温のガス−固体の懸濁材４０
４′を形成する。このガス−固体の懸濁材４０４′は補
助的な熱源／プラズマトーチを使用せずに実現可能な温
度よりも高温となる。
【００４１】第８図に示した実施例のその他の構成要素
は上述したものと同一である。第１図乃至第９図に関し
て説明した方法及び装置は主としてガラスバッチ又はそ
の他の鉱物材料を僅かに化学量論以下、又は酸化状態で
溶融させるために提供されるものである。酸化状態と
は、燃料を完全燃焼させるのに必要な量よりも多くの酸
素が必要であることを意味する。故に、酸素は燃焼生成
物の１つの成分であり、燃焼生成物中に一酸化炭素又は
炭化水素は殆ど存在しない。一方、還元状態とは、酸素
が完全燃焼には不十分であることを意味する。還元状態
下にて、炭化水素及び一酸化炭素の含有率は著しく大き
く、利用可能な遊離酸素は実質上皆無である。
【００４２】ガスが溶融する雰囲気はガラス溶融工程の
化学に影響を及ぼす可能性がある。例えば、酸化鉄の酸
化還元反応状態は燃焼化学量論により影響され、この燃
焼化学量論は又製造されるガラスの色に影響を与える。
ある適用例、例えば金属含有鉱石又は金属含有廃棄物
（例えば電気アーク炉からの塵埃）を精錬する場合、相
当レベルの還元を実現しようとするならば、溶融工程は
非常な還元状態で行なうことが必要である。第１０図乃
至第１２図に図示した実施例において、金属含有鉱物又
は廃棄物の還元を許容する装置が図示されている。ここ
で、その他の場合と同様、同様の構成要素は同様の参照
番号で図示した。
【００４３】還元の実施例の１つの目的は、鉱石又は金
属含有廃棄物から鉄又はその他の金属を経済的に製造す
ることである。微粉化した鉱石を精錬かつ電気アーク炉
の塵埃から金属を回収することはこの技術に適した適用
例の一つに過ぎない。本発明において、プラズマトーチ
６００ａ−ｃは還元工程に補助的エンタルピーの入力を
提供する手段として使用される。しかし、還元工程の主
たるエネルギ源は石炭を高温にてガス化することにより
得られる。電気的に駆動されるプラズマのみを使用する
従来の試みは、これら工程が経済的に有利でないため成
功するに至っていない。
【００４４】本発明を利用して、鉱石又はその他の金属
酸化物を含有する材料を還元する場合、サスペンション
予熱チャンバ１００及びサイクロン精練装置２００は非
常な還元状態でかつ高温にて作動させなければならな
い。還元工程の好適な実施例は、還元チャンバ１００′
であるサスペンション予熱器に高温の還元ガスを提供す
るスラグ形成サイクロンガス化装置４００と、サイクロ
ン精練装置２００と、工程ヒータに対してエンタルピー
を増大させかつ付加的な高温の還元ガスを提供するプラ
ズマトーチ６００ａ−ｃとから成っている。スラグ形成
サイクロンガス化装置４００は通常、サイクロンガス化
装置に導入された石炭灰の７０％を除去し、これにより
工程の金属除去段階で必要とされるスラグ除去量を軽減
する。ガス化装置からの公称の出口温度は２８００゜Ｆ
−３５００゜Ｆの範囲であり、化学量論は典型的に６０
％以下である。還元すべき材料は、ガス化装置４００及
び還元チャンバ１００′組立体を接続する相互接続組立
体５００内に導入され、これにより還元ガスの温度を低
下させる。次に、ガス−固体の懸濁材４０４は十分に攪
拌された／プラグ流動還元チャンバ１００′に入り、こ
こでプラズマトーチ６００ｂ−６００ｃを通じて更なる
高温の還元ガスが噴射され、これにより、予熱器組立体
内に保持されたガス及び鉱物材料に付加的なエンタルピ
ーを提供する。好適な還元ガスは水素及び一酸化炭素で
あり、これらガスは天然ガスを改質することにより得る
ことが出来る。
【００４５】予熱器組立体から出るガス−固体の懸濁材
の平均温度は還元すべき材料の種類により決まる。鉄を
製造する場合、予熱器組立体からのガス−固体の懸濁材
の出口温度は典型的に２８００゜Ｆ以上である。次に、
予熱された鉱物材料はサイクロン精練装置２００に入
り、ここで微粒子材料は精練装置の壁２０２に沿って分
離及び付着される。
【００４６】高レベルの還元を実現するためには、コー
クス又は石炭のような微粒化した固体炭素燃料を鉱物と
共に、相互接続組立体５００に導入するか、又は還元チ
ャンバ１００′内に別個に導入することが有利である。
固体炭素が液体の鉱物材料と相互作用する結果、金属酸
化物の高レベルの還元が行われる。鉄の還元について、
その反応は次式で表すことが出来る。
【００４７】 FeO ＋ C ＝ Fe ＋ CO： Ｈ ＝ +37084 cal／mole 一酸化炭素は反応生成物の１つであるため、一般に炭素
による酸化鉄の還元は一酸化炭素により間接的に行わ
れ、それにより形成された二酸化炭素は炭素と反応し、
次のよう 一酸化炭素を改質させると考えられる。
【００４８】 FeO ＋ CO ＝ Fe ＋ CO2： Ｈ ＝ −4136 cal／mole Ｃ ＋ CO2 ＝ 2CO： Ｈ ＝ ＋41220 cal／mole ＣＯ2による炭素ガス化は極めて大きな吸熱作用を伴
い、許容可能な速度で進むためには高温を必要とするた
め、全体的な還元速度は炭素ガス化速度により決まる。
炭素のガス化速度は炭素の反応度、還元を維持するため
の温度及びその熱の利用可能性によって決まる。故に、
固体炭素による還元速度は最終的に熱源から反応材料へ
の伝達速度いかんによる。本発明において、懸濁中に加
熱された微粒子を使用し、サイクロン精練装置内に形成
された液体層を対流により混合させることは、全体的な
還元工程の速度を促進させる働きをする。
【００４９】金属酸化物の還元の有効なレベルを実現す
るためには、次のような還元ガス比（ＲＧＲ）とするこ
とが公知である。即ち、 RGR ＝ (CO+H2) ／ (CO＋CO2＋H2＋ H2O) は少なくとも0.6以上であること。
【００５０】上述のように、これら実施例の主たる構成
要素はスラグ形成サイクロンガス化装置４００と、ガス
化装置４００を予熱器／還元チャンバ１００′に接続す
るガス化装置／予熱器相互接続装置５００と、還元チャ
ンバ１００′の出口に設けられたサイクロン溶融チャン
バ２００と、サイクロン溶融チャンバ２００の出口に設
けられたサイクロン出口組立体３００と、１つの組立体
６００ａが相互接続装置５００に接続され、他方の組立
体６００ｂ、６００ｃが還元チャンバ１００′に接続さ
れた１又は幾つかの補助的なガス加熱組立体とを備えて
いる。
【００５１】予熱器／還元溶融チャンバ１００′は予熱
器１００と略同一であるが、チャンバ１００′の耐火性
ライニングはその内部の強力な還元状態に耐え得るよう
に別のものとする必要があろう。
【００５２】スラグ形成サイクロンガス化装置４００は
還元チャンバ１００′に導入される微粉化した鉱石又は
金属含有廃棄物の主たる還元物となる高温の還元ガス４
０３を発生させる。微粉炭、微粉コークス、液体炭化水
素燃料又はガス状炭化水素燃料のような鉱石含有鉱物材
料１５及び付加的な還元体５０は入口５０２、５０４か
ら相互接続組立体５００に導入される。
【００５３】第１０図乃至第１２図に図示するように、
相互接続組立体５００を出て、還元チャンバ１００′の
上方領域１０８に入るガス−固体の懸濁材４０４の温度
を上昇させることが有利であることが多いため、還元チ
ャンバ１００′に取り付けられた入口６０６ｂ、６０６
ｃから噴射された還元ガスを加熱するため、プラズマト
ーチ６００ｂ、６００ｃが設けられている。これらプラ
ズマトーチを使用してチャンバ１００′内にて所望の高
温度（３０００°Ｆの範囲）を達成することが出来る。
還元チャンバ内で非常な還元状態を維持するためには、
上述の実施例におけるように、付加的な酸化材料をチャ
ンバ１００′に導入することは望ましくない。しかし、
付加的な還元体の導入は許容され、しかも望ましいこと
である。これら付加的な還元体は導入し、プラズマトー
チ６００ｂ、６００ｃ又はその他の加熱手段により加熱
し、更に入口６０６ｂ、６０６ｃから還元チャンバに導
入することが出来る。これら入口の機能は第１図及び第
２図に図示した実施例における燃焼チャンバへの入口１
０６ａ、１０６ｂの機能と同様である。即ち、コークス
又は石炭微粒子のような懸濁された液体−固体材料／又
はその他の還元体が予熱器内のガスにより全体的に加熱
される箇所である領域をチャンバ１００′内に発生させ
ることである。還元チャンバ／予熱器１００′の典型的
な形態は第１１図に図示するように、逆方向に回転する
渦巻き反応装置である。かかる反応装置において、予熱
器１００に関して上述したように、体積流量及びチャン
バへの流入速度を調節することによりチャンバ１００′
の上方領域１０８内での混合を制御することが可能とな
る。
【００５４】還元チャンバ１００′の別の形態は第１０
図に図示した対向ジェット型式であり、ここでプラズマ
トーチ６００ｂ、６００ｃからの加熱された還元ガスは
相互の方向に向けて上方にチャンバ１００′の上方領域
１０８に噴射され、ガスは４５°の角度にて衝突するこ
とが望ましく、該上方領域１０８内に十分に混合された
状態を発生させる。プラズマトーチ６００ｂ、６００ｃ
の傾斜角度は４５°とすることが好適であるが、かかる
角度は３０°−６０°の範囲とすることが出来る。この
形態は第４図に関して説明したものと同様である。
【００５５】補助的な加熱源６００ａ、６００ｂ、６０
０ｃにより加熱すべき好適な還元ガスには、水素、一酸
化炭素、天然ガス又はその各種の混合体が含まれる。天
然ガスは燃料及び還元ガスとして使用することが出来
る。しかし、プラズマトーチにより天然ガスを直接、還
元ガスとして使用することの欠点はＣＨ4が分解すると
きに煤が発生することである。水素及び一酸化炭素の混
合体はこの問題点がない。時間−温度関係の必要条件が
要求するならば、付加的な鉱物材料をチャンバ１００′
の出口端１１８に隣接したダクト１１４を通じて噴射す
ることが出来る。又、付加的な鉱物材料を入口１１４か
ら予熱器に噴射すると同時に、付加的な還元体５０をチ
ャンバ１００′内の懸濁材に添加することも出来る。懸
濁された鉱物材料及び加熱した還元ガスから成る予熱さ
れたガス−固定の懸濁材１１６は適当な入口ダクト組立
体２０４によりチャンバ１００′を出てサイクロン熔融
チャンバ２００に入る。ここに説明した本発明の前の実
施例と同様、予熱された鉱物材料は鉱物材料の熔融が行
われるサイクロン熔融炉の壁２０２に沿って分離、分散
及び混合が行われる。
【００５６】高レベルの還元に達するためには、溶融工
程中、固体炭素はサイクロンチャンバ内の熔融した鉱物
材料と物理的な接触状態とし、液体−固体還元反応を行
わせることが必要である。サイクロン熔融チャンバ２０
０内で固体炭素材料が利用可能であるようにするため、
予熱器内に導入される微粉化した炭素を含む材料の時間
−温度経歴を上述のように制御することが出来る。固体
還元体５２を導入するのに適した好適な別の位置は相互
接続組立体５００の入口５０２、５０４、還元チャンバ
１００′の入口１２２の上端及びチャンバ１００′の入
口１１４の出口付近である。
【００５７】本発明は十分に説明したので、これ以上説
明せずとも、今後の知識を応用し、本発明を各種の使用
状態に応じて適用することが可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１図は好適な実施例の主たる構成要素を示
す、本発明のガラス溶融装置の等寸法図。
【図２】 第２図は反対方向に回転する渦巻きサスペン
ション予熱器及びサイクロン溶融炉を備える本発明の一
実施例の概略図的な断面図。
【図３】 第３図はガス／空気入口の反対の乱流方向を
示す、第２図の線３−３に沿った逆方向に回転する渦巻
きサスペンション予熱器の断面図。
【図４】 第４図は衝突するジェット渦巻きサスペンシ
ョン予熱器及びサイクロン溶融炉を備える本発明の一実
施例の概略図的な断面図。
【図５】 第５図は逆方向に回転する渦巻きサスペンシ
ョン予熱器の上端に設けられたプラズマトーチの切欠き
図を含む本発明の一実施例の概略図的な断面図。
【図６】 第６図は逆方向に回転する渦巻きサスぺンシ
ョン予熱器に接続されたスラグ形成サイクロンガス化装
置を備える本発明の一実施例の概略図的な断面図。
【図７】 第７図はバッチ噴射入口及び高温の未処理ガ
ス出口の方向を示す、第６図の線７―７に沿ったスラグ
形成サイクロンガス化装置の断面図。
【図８】 第８図はスラグ形成サイクロンガス化装置に
取り付けられたプラズマトーチの切欠き図を含む本発明
の一実施例の概略図的な断面図。
【図９】 第９図はガス化装置の出口組立体に関するプ
ラズマトーチの方向を示す、第８図の線９―９に沿った
断面図。
【図１０】 第１０図は衝突するジェットサスぺンショ
ン予熱器／還元チャンバのガス−空気入口に固定された
プラズマトーチを含む本発明の一実施例の等寸法図。
【図１１】 第１１図は逆方向に回転する渦巻きサスペ
ンション予熱器／還元チャンバのガス／空気入口に固定
されたプラズマトーチの切欠き図を含む本発明の一実施
例の概略図的な断面図。
【図１２】 第１２図は第１１図の線１２―１２に沿っ
た本発明の一実施例の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 6/00 C03B 3/02 F27D 13/00 H05H 1/24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 材料を還元条件下で処理するための処理
    装置であって、高温の還元ガスを発生させるガス化装置
    （４００）と、還元される前記材料を受け入れて還元ガ
    スにより処理する還元容器（１００）であって、出口
    （１１６）を有する前記還元容器（１００）と、前記還
    元ガスを前記還元容器に導入するため前記ガス化装置と
    前記還元容器とを連結する接続装置（５００）と、エン
    タルピーを増大させ、かつ、前記還元容器内に高温の還
    元ガスを導入するために、前記還元容器に連結されたエ
    ンタルピー増大装置（６００ａ、６００ｂ、６００ｃ）
    と、還元される前記材料を前記接続装置に導入する第１
    の装置（５０２）と、前記還元容器から微粒子を受け入
    れかつ前記微粒子を前記還元容器の壁に分離させると共
    に付着させるため、前記還元容器の前記出口に設けられ
    た熔融装置（２００）とを有する、前記処理装置におい
    て、前記エンタルピー増大装置が、前記還元容器に対し
    て接線方向に配向され、かつ、互いに間隔を置いて配置
    された、少なくとも２つのプラズマ発生装置（６００
    ｂ、６００ｃ）を有するように構成されるか、あるい
    は、前記エンタルピー増大装置が、前記還元容器の壁を
    介して３０度ないし６０度の角度で配置された、少なく
    とも２つのプラズマ発生装置（６００ｂ、６００ｃ）を
    有するように構成され、前記プラズマ発生装置から流出
    した前記高温の還元ガスが３０度ないし６０度の角度で
    前記還元容器内に導入され、前記還元容器の内部に十分
    に撹拌された領域を生成するように構成したことを特徴
    とする、材料を還元条件下で処理するための処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の処理装置において、還
    元される前記材料を前記還元容器（１００）内に直接導
    入するための第２の装置を有し、前記還元容器は、縦方
    向に配置され、かつ、上端（１０８）に前記十分に撹拌
    された領域を備えた、筒状の容器を有する、前記処理装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の処理装置におい
    て、高温の還元ガスを前記接続装置（５００）に導入す
    るために、前記接続装置（５００）に連結された付加的
    なエンタルピー増大装置（６００ａ）を有し、前記付加
    的なエンタルピー増大装置はプラズマ発生装置を有す
    る、前記処理装置。
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