DE69729540T2 - Schmelzbehandlungsvorrichtung - Google Patents

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melting
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Yasuo Nishi-ku Hyogo Higashi
Katsuya Nishi-ku Hyogo Akiyama
Tsuyoshi Chuo-ku Noura
Akiyoshi Chuo-ku Yamane
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmelzen, unter Verwendung einer Plasmafackel, einer Vielzahl von allgemeinen Abfällen, enthaltend anorganisches Material, Metall oder organisches Material, Abwässer, festen städtischen Müll, Aschen, die aus der Verbrennung davon resultieren, atomare, radioaktive Abfälle mit niedrigen Niveaus und dgl.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Vielzahl von allgemeinen Abfällen, enthaltend anorganisches Material, Metall oder organisches Material, Abwässer, städtische feste Abfälle und Aschen, die durch die Verbrennung derselben abgeleitet sind, wurden bisher auf bzw. als Deponien in entsprechenden Orten entsorgt. Jedoch aufgrund des beschränkten Raums dieser Orte und auch aufgrund des beschränkten Raums und des Zeitraums für eine Lagerung wurde in letzter Zeit eine starke Nachfrage nach einer Technik zum Reduzieren des Volumens von derartigen Abfällen laut. Zu diesem Zweck existiert ein Erfordernis für die Entwicklung eines Schmelzverfestigungsverfahrens, in welchem der Abfall behandelt wird, um das Volumen verringert zu haben und auf eine Temperatur höher als dem Schmelzpunkt davon erhitzt zu werden, gefolgt durch eine Verfestigung der Schmelze durch Abkühlen. Andererseits waren Schmelzöfen für eine übliche bzw. allgemeine Verwendung dafür ausgelegt, den Abfall durch Verbrennung eines fossilen Brennstoffs zu schmelzen, der aus Kerosin, Schweröl oder anderen Kohlenwasserstoffgasbrennstoffen ge wählt war. Diese Verbrennungsart von Schmelzverfestigung bedingt jedoch eine beschränkte Verbrennungstemperatur und macht es daher schwierig, höher schmelzende Abfälle einer Schmelzverfestigung zu unterwerfen.
  • Im Gegensatz dazu kann ein Erhitzen einer Plasmaart einen gasförmigen Körper von Temperaturen bis zu einigen zehntausend Grad Celsius durch Anregung von Elektrizität entwickeln, wodurch ein leichtes Erhitzen von Abfällen auf Temperaturen über ihre Schmelzpunkte ermöglicht wird. Eine Schmelzbehandlungsvorrichtung, die zum Anwenden einer derartigen Plasmaheiztechnik ausgebildet ist, wird grundsätzlich mit einem Schmelzofen und einer Plasmafackel konstruiert, die darauf in einer derartigen Weise festgelegt bzw. montiert ist, daß ein Material (ein Abfall oder dgl.), das zu erhitzen ist, zum Schmelzen mittels eines Plasmabogens veranlaßt wird, der aus der Spitze der Plasmafackel ausgestoßen wird.
  • Eine Schmelzbehandlungsvorrichtung ist bekannt, in welcher durch die Verwendung eines Schmelzofens, der mit der obigen Plasmafackel versehen ist, eine Schmelze in einer chargenweisen Art behandelt wird. Wie dies in 13A bis 13D der beiliegenden Zeichnungen gesehen werden kann, besteht eine Schmelzbehandlungsvorrichtung 91 aus einem Schmelzofen 97, einer Ofenabdeckung 92 und einer Ofenkammer 93. Eine Plasmafackel, nicht gezeigt, ist frei schwenk- bzw. neigbar an der Abdeckung 92 zum Erhitzen eines zu behandelnden Materials festgelegt. Ein Förderwagen 96 ist an der Kammer 93 derart festgelegt, daß die letztere zu einem Schmelzeauslaß transportiert wird, wo die Schmelze ausgetragen wird. Der Förderwagen 96 ist mit Hebe- und Neiggliedern 94, 95 zum Neigen der Kammer 93 am Ort des Schmelzaus- lasses versehen. Darüber hinaus hat die Schmelzbehandlungsvorrichtung 91 ein Paar von parallelen Schienen, nicht gezeigt, auf welchen installiert dem Förderwagen 96 erlaubt wird zu laufen, um die Kammer 93 zu dem Schmelzeauslaß zu fördern.
  • Die Schmelzbehandlungsvorrichtung 91, die so zusammengebaut ist, erlaubt es, das zu erhitzende Material mittels der Plasmafackel zu schmelzen, die nicht gezeigt ist, wie dies in 13A illustriert ist, und trennt nachfolgend die Abdeckung 92 von der Kammer 93 durch die Tätigkeit der Hebe- und Neigglieder 94, 95, die an dem Förderwagen 96 festgelegt sind, wie dies in 13B gezeigt ist. Die Kammer 93 wird zu dem Schmelzeauslaß durch die Bewegung des Förderwagens 96 transportiert, wie dies in 13C illustriert ist, und die Schmelze wird herausgenommen, indem bzw. wobei die Kammer 93 durch die Tätigkeit der Hebe- und Neigglieder 94, 95 geneigt wird, wie dies in 13D gezeigt ist.
  • Eine weitere Bezugnahme auf 14B zeigt einen Schmelzofen 102, der aus einer Schmelzbehandlungsvorrichtung 101 gebildet ist, die eine Plasmafackel 103 frei neigbar angeordnet aufweist. Wie dies aus 14A deutlich geworden ist, ist der Ofen 102 an einem Seitenabschnitt davon mit einem Schwenkauslaß 105 versehen, um eine heiße Schmelze 106 auszutragen, von welchem Schmelzeauslaßdurchgänge 107 veranlaßt werden, sich zum Austragen der Schmelze 106 zu erstrecken. Unter dem Schmelzeauslaß 105 sind jene Rohre 108, 109 angeordnet, die verwendet werden, um Kühlwasser durchfließen zu lassen, um die Schmelze 106 zu kühlen und zu verfestigen.
  • Die Schmelzbehandlungsvorrichtung 101, die oben diskutiert ist, ist dazu gedacht, mittels einer Plasmafackel ein zu erhitzendes Material zu schmelzen. Und darüber hinaus wird die Schmelze 106, die benachbart der Innenwand des Schmelzofens 102 angeordnet ist, gekühlt und durch das Kühlwasser verfestigt, das durch die Rohre 108, 109 zugeführt wird, mit der Folge, daß ein Damm ausgebildet wird. Dieser Damm wird nachfolgend erhitzt und durch die Verwendung der Plasmafackel 103 so geschmolzen, daß die Schmelze 106 zu einem Fließen veranlaßt wird. So führt die Schmelzbehandlungsvorrichtung 101 einen kontrollierten bzw. gesteuerten Fluß der Schmelze 106 in einer chargenweisen Art durch.
  • Die Schmelzbehandlungsvorrichtung 91, die in 13A bis 13D illustriert ist, ist jedoch in einer derartigen Weise strukturiert, daß die Abdeckung 92 von der Kammer 93 getrennt ist und auch daß die Kammer 93 zu dem Schmelzeauslaß mit Hilfe des Förderwagens 96 gefördert wird. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie eine komplexe Maschinerie und Einrichtung bzw. Ausstattung erfordert und somit in erhöhtem Raum- bzw. Bodenbedarf und in zusätzlichen Kosten resultiert.
  • Zusätzlich ist die Schmelzbehandlungsvorrichtung 101, die in 14 gezeigt ist, eingerichtet, um eine Schmelze durch ein Kühlwasser zu kühlen und zu verfestigen, um dadurch einen Damm auszubilden. Wenn das Kühlwasser unter dem Damm (unter dem Schmelzeauslaß 105) durchfließen gelassen wird, wie es hier gezeigt ist, werden auch die Rohre 108, 109 zum Führen des Kühlwassers bei einem Erhitzen des Damms unter Verwendung der Plasmafackel 103 erhitzt bzw. erwärmt. In diesem Fall, wo keine ausreichende Menge an Kühlwasser durch die Rohre 108, 109 fließt, beeinflußt die von über dem Damm herstammende bzw. aufsteigende Wärme stark diese Rohre, wodurch die Rohre beschädigt werden oder eine Gefahr einer gefährlichen Explosion von Dampf, nämlich Wasserdampf, in den Rohren besteht. Weiters würde, da das Kühlwasser nur eine stationäre Größe einer Kühlfähigkeit erzeugt, der resultierende Damm in einigen Fällen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Heizbedingungen zerstört werden (ein kalter, fester Körper wird in einem Bereich in der Nachbarschaft des Schmelzauslasses geschmolzen werden). Dies hat das Problem, daß ein kontrolliertes bzw. gesteuertes Austragen der Schmelze nicht zuverlässig erzielbar ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Indem die vorher genannten Probleme des Standes der Technik berücksichtigt werden, hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen Anstieg in Raum- bzw. Bodenbedarf und in den Kosten vermeidet und eine Freiheit von einer Gefahr einer Dampfexplosion besitzt und weiters einen Schmelzeaustrag zuverlässig steuern bzw. regeln kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Schmelzen und Verfestigen von Material zur Verfügung gestellt, umfassend:
    einen Ofenkörper, der eine Öffnung für einen Eintritt eines zu erhitzenden bzw. zu erwärmenden Materials aufweist;
    eine Plasmafackel, welche einen Plasmabogen so generiert bzw. erzeugt, um das Material zu schmelzen;
    einen Schmelzeaustragsdurchgang, der im wesentlichen horizontal in dem Ofenkörper angeordnet ist, um eine heiße Schmelze auszutragen, die durch ein Schmelzen des Materials unter der Verwendung der Plasmafackel gebildet bzw. abgeleitet ist; und
    Kühlgaseinspritzmittel, die in dem Schmelzeaustragsdurchgang angeordnet sind, um ein Kühlgas einzuspritzen bzw. einzublasen, um die heiße Schmelze zu kühlen, um dadurch einen Damm auszubilden.
  • In der Vorrichtung der Erfindung ist der Schmelzeaustragsdurchgang in dem Ofenkörper so angeordnet, daß das Austragen der Schmelze durch die Wirkung der Schwerkraft bewerkstelligt werden kann, die auf die Schmelze angewandt ist. In vorteilhafter Weise führt dies zu einer vereinfachten Ofenstruktur ohne das Erfordernis einer komplizierten Maschinerie, wodurch somit kein erhöhter Platzbedarf noch zusätzliche Kosten verursacht werden. Darüber hinaus wird ein Kühlgas beim Kühlen der heißen Schmelze angewandt mit dem Ergebnis, daß eine gefährliche Dampfexplosion vermieden werden kann, welche mit der Anwendung von Kühlwasser in dem Stand der Technik erfahren wurde.
  • In einer bevorzugten Ausbildung kühlen die obigen Kühlgassprühmittel das Kühlgas, so daß das Gas nach oben über dem Damm zu der heißen Schmelze fließt, wodurch der Fluß der heißen Schmelze über den Damm verhindert wird.
  • Wenn die heiße Schmelze über den Damm fließt, kann sie daran gehindert werden, fortgesetzt über den Bereich benachbart zu dem zu fließen, wo dem Kühlgas ein Einsprühen erlaubt wird. Dies ist auf den Sprühdruck und auch auf die unterschiedlichen Heizbedingungen zusätzlich zu der Ausbildung des Damms zurückzuführen. So kann ein Austragen der Schmelze zuverlässig gesteuert bzw. geregelt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausbildung ist der heiße Austragsdurchgang an seiner Spitze bzw. Oberseite mit einem Schmelzbehälter und Entgasungsmitteln versehen, um das Kühlgas von dem Schmelzeaustragsdurchtritt abzuführen, um einen Druckanstieg in dem letzteren Durchgang zu verhindern.
  • Da die Entgasungsmittel in dem Schmelzeaustragsdurchgang angeordnet sind, kann der Druckanstieg so in dem letzteren Durchgang ausgeschlossen werden, daß ein stabiler Betrieb ohne ein Gaslecken sichergestellt ist, welches in einer Erstreckung bzw. Verlängerung zwischen der Spitze des Schmelzeaustragsdurchgangs und dem Schmelzbehälter involviert ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausbildung beinhaltet die oben definierte Vorrichtung weiters erste Druckdetektionsmittel, die zum Detektieren des Innendrucks in dem Ofenkörper angeordnet sind, zweite Druckdetektionsmittel, die zum Detektieren des Innendrucks in dem Schmelzeaustragsdurchgang angeordnet sind, Dämpfungsmittel, die in dem Schmelzeaustragsdurchgang angeordnet sind und die betätigt sind, um zu öffnen oder zu schließen, um das Kühlgas auszutragen, und Drucksteuer- bzw. -regelmittel, die zum Einstellen des Innendrucks in dem Schmelzeaustragsdurchgang durch Betätigen der Dämpfungsmittel angeordnet sind, wenn der Innendruck in dem Schmelzeaustragsdurchgang ansteigt, daß er jenen in dem Ofenkörper übersteigt.
  • Mit den durch die Drucksteuer- bzw. -regelmittel gesteuerten bzw. geregelten Dämpfungsmitteln kann der Druckanstieg in dem Schmelzeaustragsdurchgang verhindert werden. Eine stabile Betätigung bzw. ein stabiler Betrieb ist somit ohne ein Lecken des Kühlgases nach außen möglich.
  • In einer weiter bevorzugten Ausbildung umfaßt bzw. beinhaltet die Vorrichtung weiters Beendigungs- bzw. Begrenzungsmittel, die angeordnet sind, um den Schmelzfluß zu einem Ende zu bringen.
  • Diese Konstruktion kann den Fluß der Schmelze selbst dann beenden oder in anderer Weise stoppen, selbst wenn der Damm zerstört wird.
  • In der letzten bevorzugten Ausbildung können die Beendigungs- bzw. Begrenzungsmittel Mittel zum Ausbilden eines zweiten Damms umfassen, der nach bzw. bei einem Laden des hoch schmelzenden Materials von der Schmelze über dem ersten Damm in dem Schmelzeaustrittsdurchgang ausgebildet wird.
  • Selbst in dem Fall, wo der Damm zerstört wird, erlaubt diese Konstruktion eine Ausbildung eines neuen Damms, wenn ein hoch schmelzendes Material in dem Schmelzeaustrittsdurchgang so angeordnet ist, daß der Fluß der Schmelze beendet werden kann.
  • In dieser letzteren, bevorzugten Ausbildung blockieren die Beendigungs- bzw. Begrenzungsmittel die Schmelze, um dadurch den Fluß der letzteren zu beenden bzw. zu begrenzen, bis die Ausbildung des ersten Damms in dem Austrittsdurchgang beendet ist.
  • Durch die Anordnung der Barrieredämpfungsmittel, die in den Schmelzeaustrittsdurchgang eingesetzt sind, kann der Fluß der Schmelze selbst in dem Fall beendet werden, wo der Damm zerstört ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu erläuternden Zwecken.
  • 2 ist eine Ansicht einer Schmelzeaustragsleitung gemäß der Erfindung.
  • 3 stellt graphisch die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel einer Schmelzeaustragsleitung und der Strömungs- bzw. Flußgeschwindigkeit eines Kühlluftstroms dar, d. h. das Gleichgewichtsausmaß, in welchem ein Damm ausgebildet wird, um dadurch den Fluß einer Schmelze zu behindern.
  • 4 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 5 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 6 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 7 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 8 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 9 ist eine erläuternde Ansicht des Zustands, in welchem die Kühlluft in die Erfindung eingesprüht wird.
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 11 ist eine erläuternde Ansicht der Vorrichtung.
  • 12 ist eine erläuternde Ansicht einer Barrierewand gemäß der Erfindung.
  • 13A bis 13D zeigen schematisch eine Schmelzbehandlungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, um die Verfahrensschritte eines Schmelzeaustrags zu erklären.
  • 14A bis 14C sind Ansichten, die die Verfahrensschritte des Schmelzeaustrags in einer weiteren Schmelzbehandlungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik erläutern.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNGEN
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 12 wird die vorliegende Erfindung nun in ihren bevorzugten Ausbildungen erläutert.
  • Wie dies in 1 gezeigt ist, ist die mit 1 bezeichnete Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus einem Ofenkörper 8, der aus einer Feuerfestkammer gebildet ist, einer Plasmafackel 2, die angeordnet ist, um eine Plasmabogen 13 zu generieren, und einem Kompressor (Kühlgaseinspritzmittel) konstruiert, nicht gezeigt, doch angeordnet, um ein Kühlgas, wie Luft oder dgl., einzuspritzen.
  • Mit ihrer Spitze, die zum Ofenboden gerichtet ist, ist die Plasmafackel 2 bewegbar an dem Ofenkörper 8 an der oberen Oberfläche desselben unter Verwendung einer Anhebe/Neige-Kombinationsvorrichtung 10 gesichert bzw. festgelegt. In Antwort auf den inneren Ofenzustand, der durch ein inneres bzw. internes Ofenbeobachtungssystem, das nicht gezeigt ist, überprüft und übertragen wird, wird die Anhebe/Neigevorrichtung 10 betätigt, um die Plasmafackel 2 von einer Position, in welcher ihre Spitze vertikal von dem Ofenboden angeordnet ist, zu einer Position zu neigen, in welcher ihrer Spitze geneigt zu einem Bereich benachbart einem Schmelzeauslaß 4 bewegt ist. Die Plasmafackel 2 ist auch in einer auf- und abgehenden Weise bewegbar. Hier können Gase zur Verwendung in der Plasmafackel 2 aus Luft, Stickstoff und dgl. gewählt werden.
  • Es ist beabsichtigt, daß die Plasmafackel 2 ein Material 17, das zu erhitzen ist, oder einen resultierenden Damm 12 schmilzt und es ist keinerlei Beschränkung betreffend die Struktur der Plasmafackel 2 auferlegt, solange die letztere frei zu einem Bereich benachbart dem Schmelzeauslaß 4 bewegt werden kann. Darüber hinaus und in akzeptabler Weise kann die Plasmafackel 2 so strukturiert sein, daß sie eine dreidimensionale Funktion anders als eine zweidimensionale aufweist, wie sie in der Ausbildung dargestellt ist. Elektroden zur Verwendung in der Plasmafackel 2 sind von einer verbrauchbaren oder nicht verbrauchbaren Art, wobei jede derselben geneigt verwendbar sein kann. Ein Beispiel der verbrauchbaren Art einer Elektrode kann eine Graphitelektrode sein, während ein Beispiel einer nicht verbrauchbaren Art einer Elektrode eine wassergekühlte Kupferelektrode sein kann.
  • Der Ofenkörper 8 ist im Inneren mit einem Feuerfestmaterial, wie Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder dgl. ausgekleidet. Zusätzlich ist der Ofenkörper 8 mit einem ersten Abgasauslaß 6 zum Austreten bzw. Ausbringen eines Abgases in den Ofenkörper, einer Zufuhröffnung 5 zum Zuführen in den Ofenkörper 8 eines Materials 17, das zu erhitzen ist, einer inneren Ofenzustand-Überwachungseinrichtung, nicht gezeigt, und einem Schmelzeauslaß 4 für ein Austragen einer Schmelze 14 versehen. Auf einem Bett 16 des Ofenkörpers 8 sind ein Pol, nicht gezeigt, jedoch gegenüberliegend der Plasmafackel 2 angeordnet, und eine Schmelzbasis 18 (ein Schmelzbad) angeordnet, um ein gegebenes Ausmaß der Schmelze 14 zu speichern. Kein Gegenpol ist erforderlich, wenn eine nicht verbrauchbare Art einer Elektrode verwendet wird und wenn eine Plasmafackel verwendet wird, wobei die Plasmafackel selbst einen Plasmabogen in einer kontinuierlichen Weise abstrahlen kann.
  • Außen bzw. an der Außenseite am Umfang des Ofenkörpers 8 (einer Ofenkammer, einer Ofenabdeckung und, falls notwendig, einem Ofenboden) ist eine Wasserkühlummantelung 9 angeordnet, um das Feuerfestmaterial zu schützen, das im Inneren an dem Körper 8 ausgekleidet ist. Zusätzlich ist nach außen am Umfang der Schmelzeaustragsöffnung 3 eine Wasserkühlummantelung 9 zum Schützen des Feuerfestmaterials, das im Inneren auf der Leitung 3 ausgekleidet ist, vorgesehen.
  • Die nicht gezeigte, innere Ofenüberwachungseinrichtung überwacht den geschmolzenen Zustand des Materials 17, das in dem Ofenkörper 8 zu erhitzen ist, und überträgt einen derartigen Zustand an die Anhebe/Neigevorrichtung 10, die auf der Plasmafackel 2 festgelegt bzw. montiert ist.
  • Oberhalb von einer der zwei Seitenwände der Schmelzbasis 18 ist ein Schmelzeauslaß 4 angeordnet, der mit dem Inneren des Ofenkörpers 8 und dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 kommuniziert bzw. in Verbindung steht und zum Austragen der Schmelze 14 dient. Um spezifischer zu sein, ist der Schmelzeaustragsdurchgang 3, der in integraler bzw. inniger Beziehung zu dem Ofenkörper 8 gehalten ist, angeordnet, um sich von dem Schmelzeauslaß 4 zu erstrecken. Eine Bodenoberfläche 11 des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 ist in einer geneigten Lage bzw. Stellung derart angeordnet, daß die Schmelze 14 in einer verkürzten Zeitdauer ausgetragen wird.
  • Die Neigung der Bodenoberfläche 11 ist so festgelegt bzw. eingestellt, daß sie einen bestimmten Neigungswinkel α in bezug auf eine Außenoberfläche 14a der Schmelze 14 aufweist, so daß die letztere in der Richtung des Austritts fließen gelassen wird. Hier steigt das Schmelzeniveau an, um über der Schmelzbasis (dem Schmelzbad) 18 und über der Bodenoberfläche 11 des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 zu liegen, und dies bedeutet, daß es ausreichend möglich gemacht wird, die Schmelze 14 mittels ihrer Schwerkraft auszutragen, selbst wenn eine derartige Bodenoberflächen nicht geneigt ist. Eine Ausbildung der Bodenoberfläche 11 in einer geneigten Form trägt jedoch stark zu einer weiteren Verkürzung der Zeit für einen Schmelzeaustrag bei. Darüber hinaus erfordert eine vereinfachte Konstruktion des Ofenkörpers keine komplexe Einrichtung, was schließlich einen erhöhten Platz- bzw. Bodenbedarf und zusätzliche Kosten ausschließt. Der Neigungswinkel α kann festlegt werden, um 0° ≤ α ≤ 30° zu erfüllen, mit der Folge, daß derartige Feuerfeststrukturen, die unter der Schmelzeaustrittsleitung 3 angeordnet sind, weniger empfänglich für ein Ätzen sind, und daß die Schmelzbehandlungsvorrichtung 1, die so beschädigt ist, billiger reparierbar ist.
  • Wie dies in 2 gezeigt ist, hat die Bodenoberfläche 11 des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 einen ausgenommenen bzw. vertieften Durchgang 15, der definiert ist, damit der Schmelzfluß 14 dadurch durchtritt, wobei der Durchtritt 15 aus einem verschleißbeständigen Material gefertigt sein kann. Das verschleißverständige Material ist unter Feuerfeststeinen, einer hitzebeständigen Legierung und dgl. gewählt.
  • Eine Düse 7 ist als Mittel zum Einsprühen eines Kühlgases, wie Luft oder dgl. (nachfolgend eine "Kühlluft" bezeichnet) angeordnet und nach unten gerichtet, wodurch der Strahldruck der Kühlluft erhöht wird. Die Düse 7 kann so strukturiert sein, um vollständig den Strahldruck der Kühlluft anzuheben und auch um effizient die Kühlluft im Gegenstrom zu führen. In einem derartigen Fall kann die Spitze der Düse 7 von der Art einer geschlitzten Mündung oder der Art einer einzelnen Mündung sein. Um den Schmelzeaustrittsdurchtritt 3 ausreichend breit auszugestalten, ist es gewünscht, daß eine Mehrzahl von Einzelmündungsdüsen angeordnet ist, um eine gleichmäßige Kühleffizienz sowohl aufgrund des Strahldrucks als auch des Gegenstroms eines verwendeten Kühlgases sicherzustellen. Dies ist dahingehend wünschenswert, daß ein Damm leicht ausgebildet wird.
  • Oberhalb der Düse 7 ist ein Kompressor, nicht gezeigt, angeordnet, der jedoch wirkt, um Kühlluft zu entwickeln. Dieser Kompressor ist so konstruiert, daß ein Kühlgas veranlaßt wird, aus der Düse 7 zu dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 auszuströmen bzw. ausgestoßen zu werden, und die Schmelze 14 wird durch das Kühlgas gekühlt, um dadurch den Damm 12 auszubilden. In der Vorrichtung 1 dieser Ausbildung wird die Kühlluft aus der Düse 7 über einen derartigen, nicht gezeigten Kompressor ausgestoßen. Die Mittel zum Ausstoßen des Kühlgases können von der Art sein, in welcher das Kühlgas in das Innere des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 ausgestoßen wird, um dadurch den Damm 12 auszubilden. Folglich sind die Kühlgasmittel nicht auf die hier illustrierten beschränkt.
  • In der so ausgebildeten Vorrichtung 1 wird das Material 17, das adaptiert ist, um erhitzt und von einer Zuführöffnung 5 zugeführt zu werden, mittels eines Plasmabogens 13 erhitzt (Schmelzbehandlung), der aus der Plasmafackel 2 entwickelt wird bzw. stammt. Die Schmelze 14 wird über die Schmelzbasis 18 in die Schmelzeaustrittsöffnung 3 fließen gelassen, eine Kühlluft wird von der Düse 7, die mit dem nicht ge zeigten Kompressor verbunden ist, so ausgestoßen, daß ein Damm 12 benachbart dem Schmelzeauslaß 4 ausgebildet wird (benachbart der Stelle, wo die Kühlluft ausgestoßen wird). Wenn der Schmelzeaustrag durchgeführt wird, wird der Damm 12 geschmolzen, um die Schmelze 14 auszutragen bzw. auszubringen.
  • Diese oben konstruierte Ausbildung kann entweder kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt bzw. betrieben werden. Die Erläuterung wird hier betreffend die Arbeitsweise einer chargenweisen Behandlung angeboten. Vor einem Laden in den Ofenkörper 8 eines zu erhitzenden Materials 17 wird die Schmelzbasis 18 auf ihrem Bett durch Verwendung der Plasmafackel 2 erhitzt und somit in einen Zustand gebracht, der ausreichend ist, um das Material 17 zu schmelzen. Nachfolgend auf ein Einsprühen einer Kühlluft von der Düse 7 wird das Material 17 in den Ofenkörper 8 so eingebracht, um eine Schmelzbehandlung zu beginnen. Das Material 17 kann in einer kontinuierlichen Weise und mit einer konstanten Geschwindigkeit geladen werden oder kann in einen Behälter, wie eine Trommel oder dgl., eingebracht werden, und mit einem konstanten Intervall eingebracht werden.
  • Der Plasmabogen 13 wird nachfolgend veranlaßt, von der Plasmafackel 2 generiert zu werden, wodurch das Material 17 erhitzt wird. Aufgrund des Wärmetransfers im Gegenstrom des Plasmabogens 13 wird der Bereich, der einem Erhitzen durch einen derartigen Plasmabogen unterworfen ist, stark durch die Positionierung der Plasmafackel 2 beeinflußt. Aus diesem Grund beobachtet bzw. überwacht der innere Ofenmonitor, der nicht gezeigt ist, den Zustand des Materials 17, das in dem Ofenkörper 8 geschmolzen wird, und überträgt dann den geschmolzenen Zustand zu der Anhebe/Neigevorrich tung 10. Beim Abtasten bzw. Erfassen des geschmolzenen Zustands des Materials 17 veranlaßt die Hebe/Neigvorrichtung 10 die Spitze der Plasmafackel, daß sie angehoben oder abgesenkt wird, und auch sich in bezug auf eine gewünschte Position neigt, wobei schließlich das Material 17 erhitzt wird und auch die Geschwindigkeit der Schmelzbehandlung gesteuert bzw. geregelt wird. Die Schmelzbehandlung wird auf diese Weise so fortgesetzt, daß die Schmelze 14 zunehmend in der Schmelzbasis 18 gesammelt wird und somit das Schmelzeniveau angehoben wird. Schließlich steigt die Schmelze 14 über die Schmelzbasis 18 an und beginnt dann zu dem Schmelzeauslaß 4 zu fließen.
  • Beim Fließen der Schmelze 14 von dem Schmelzeauslaß 4 zu dem Schmelzeauslaßdurchgang 3 wird Kühlluft durch die Düse 7 von dem nicht gezeigten Kompressor eingesprüht und die Schmelze 14 wird am Fließen aufgrund der Kühleffizienz und dem Strahldruck der Kühlluft gehindert. D. h. die Schmelze 14 darf nicht über einen Bereich hinausfließen, wo die Kühlluft eingesprüht bzw. eingeblasen wird, und wird stufenweise bzw. zunehmend gekühlt und in einem Damm 12 verfestigt. Wenn bzw. da das Schmelzeniveau ansteigt, würde die Schmelze 14 manchmal über den Damm 12 hinaustreten und in den Schmelzeaustrittsdurchgang 3 hineinfließen, jedoch nicht über den Bereich, der dem Einblasen der Kühlluft unterworfen ist. Ein Teil der Schmelze 14, die über den Damm 12 hinausgetreten ist, wird daher gekühlt und auf dem letzteren Damm verfestigt. In einem derartigen Fall steigt der Damm 12 bei einem Anstieg des Schmelzeniveaus hinaus, wobei er schließlich dieselbe Höhe wie in dem Schmelzeniveau erreicht und die Schmelze 14 gegen ein Fließen blockiert. Da der Fluß der Schmelze 14, wie hier erwähnt, blockiert werden kann, ist ein chargenweises Austragen der Schmelze 14, nämlich ein gesteuertes bzw. geregeltes Austragen einer derartigen Schmelze, möglich gemacht.
  • In der batch- bzw. chargenweisen Behandlung, die oben ausgeführt wird, wird die Kühlluft kontinuierlich eingesprüht bzw. eingeblasen, bis ein Schmelzeaustragen durchgeführt bzw. bewirkt wird. Daher kann ein nachteiliges Fließen der Schmelze 14 vermieden werden, welches vom Schmelzen des Damms 12 induziert ist, wie dies in der konventionellen Kühlpraxis unter Verwendung von Kühlwasser der Fall ist. Dies ergibt ein kontrolliertes Austragen der Schmelze 14 mit höchster Zuverlässigkeit. Ein derartiges kontrolliertes Austragen wird weiter verstärkt, da die Schmelze 14 gegen ein Fließen nicht nur aufgrund des Damms 12, der durch das Einsprühen der Kühlluft gebildet wird, sondern aufgrund des Strahldrucks der Luft ebenso blockiert wird. Auch vorteilhaft befreit die Verwendung von Kühlwasser von einer gefährlichen Dampfexplosion, welche in der konventionellen Kühlwasserpraxis stattfinden würde.
  • Wenn ein kontinuierliches Neigen der Plasmafackel 2 zwischen dem Schmelzeauslaß 4 und dem Ofenzentrum durchgeführt wird, das vertikal im Querschnitt gesehen wird, wird es der Schmelze 14 ermöglicht, zu dem Schmelzeauslaß 4 aufgrund des Strahldrucks eines Plasmabogens zu fließen. Ein Teil der so fließenden Schmelze 14 wird gekühlt und verfestigt, so daß ein Damm 12 mit einer Höhe von mehr als dem Schmelzeniveau ausgebildet wird. Dieser Damm schützt die Schmelze 14, daß sie fließt, wodurch schließlich ein kontrollierter bzw. gesteuerter Austrag einer derartigen Schmelze sichergestellt wird.
  • Als eine nachfolgende Betätigung wird zum Zeitpunkt, wo ein Austragen der Schmelze 14 (Austrittsbehandlung) durchgeführt wird, der Kompressor, der nicht gezeigt ist, gestoppt, um ein Einblasen der Kühlluft durch die Düse 7 zu stoppen. Ein Erhitzen wird dann mit der Plasmafackel 2 durchgeführt, die zu dem Schmelzeauslaß 4 geneigt ist, so daß der Damm 12 auch erhitzt wird, um zu schmelzen zu beginnen, und somit wird einem Teil der Schmelze 14, die durch den Damm 12 blockiert wird, ein Starten eines Austragens durch den ausgenommenen Durchgang 15 erlaubt. In Übereinstimmung mit der Schmelzbehandlungsvorrichtung 1, die in dieser Ausbildung illustriert ist, wird die Schmelze 14 durch ihr Gewicht bzw. durch die Schwerkraft ausgetragen. Es ist somit keine komplizierte Einrichtung ohne einen Anstieg im Platzbedarf oder den Kosten erforderlich.
  • Obwohl diese Ausbildung auf eine chargenweise Betätigung gerichtet ist, kann die Schmelzbehandlungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung selbstverständlich in einer kontinuierlichen Weise betrieben werden. Der Grund ist, daß die Schmelze 14 ohne den Eintrag einer Kühlluft durch die Düse 7 und bei weggelassenem Damm 12 ausgetragen werden kann.
  • In 3 sind die Ergebnisse gezeigt, welche aus einer Überprüfung erhalten sind, ob die Schmelze 14 gegen ein Fließen durch die Strömungs- bzw. Flußgeschwindigkeit eines Kühlluftstroms blockiert wird, wenn der Neigungswinkel α auf 0°, 8° bzw. 18° festgesetzt ist, und ob der Damm 12 in einem Bereich benachbart dazu ausgebildet wird, wo eine derartige Schmelze blockiert wurde. Das Symbol "o" bezieht sich auf einen Punkt, wo der Damm 12 benachbart dazu ausgebildet wurde, wo die Kühlluft so zu einem Einblasen veranlaßt wurde, daß die Schmelze 14 am Fließen gehindert wurde, und wo ein Schmelzeaustrag nach einem Stoppen bzw. Unterbrechen des Kühlluftstroms durchgeführt wurde. Das Symbol "x" bezieht sich auf einen Punkt, wo die Schmelze 14 ohne eine Ausbildung des Damms 12 geflossen ist. Aus diesen Ergebnissen wurde die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel α der Schmelzeaustragsleitung 3 und der Flußgeschwindigkeit des Kühlluftstroms als eine Kurve in 3 dargestellt. Sowohl eine schattierte Zone als auch eine quer schraffierte Zone bezeichnen jene Bereiche, die den Neigungswinkel α und die Kühlluftströmungsgeschwindigkeit in einer ausgeglichenen Beziehung miteinander halten. Spezifischer fließt, wenn die Werte des Neigungswinkels α und der Kühlluftstromgeschwindigkeit auf jene Bereiche begrenzt sind, die Schmelze 14 nicht über einen Bereich hinaus, der einem Einspritzen der Kühlluft unterworfen ist, und bildet den Damm 12 in einem Bereich benachbart zu dem Schmelzeauslaß 4 (benachbart zu jenem Bereich, der einem Einblasen der Kühlluft unterliegt).
  • Die oben erwähnte Kurve zeigt weiters, daß, um den Neigungswinkel α und die Kühlluftstromgeschwindigkeit gut auszubalancieren bzw. auszugleichen, ein größerer Neigungswinkel α eine höhere Kühlluftgeschwindigkeit erfordert. Wenn der Neigungswinkel α größer ist, wird nämlich das Schmelzeniveau relativ zu einem unteren Bereich der schattierten Zone höher, so daß die potentielle Energie der Schmelze 14 größer ist. Dies bedeutet, daß die Schmelze 14, die auf der geneigten Bodenoberfläche 11 des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 fließt, eine höhere Austragsgeschwindigkeit besitzt. So zeigt die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel α und der Kühlluftstromgeschwindigkeit, daß selbst in dem Fall einer höheren Austragsgeschwindigkeit ein Damm 12 durch eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft gegebenenfalls mit einem Blockieren der Schmelze 14 gegenüber einem Fließen ausgebildet werden kann. Obwohl sie für einen ausgeglichenen Bereich zwischen dem Neigungswinkel α und der Kühlluftstromgeschwindigkeit hinweisend ist, ist die quer schraffierte Zone unerwünscht, da Feuerfestmaterialien unter der Schmelzeaustragsleitung 3 möglicherweise geätzt werden.
  • Die in 3 gezeichnete Kurve bezieht sich auf einen Fall, in welchem ein Abstand H zwischen dem Einspritzpunkt von Kühlluft und dem Blaspunkt der letzteren Luft, d. h. ein Abstand von der Spitze 19 der Düse 7 zu einer Bodenoberfläche des ausgenommenen Durchtritts 15 auf 280 mm festgelegt ist. Die Kurve würde sich zu einer linken Seite verlagern, wenn H kürzer als 280 mm ist, und zu einer rechten Seite, wenn H länger als 280 mm ist. Wenn der Wert von H variiert, würde sich der ausgeglichene Bereich zwischen dem Neigungswinkel α und der Kühlluftstromgeschwindigkeit ebenso zu einer linken oder einer rechten Seite verlagern. Trotz dieser möglichen Verlagerung stellt eine strikte Beobachtung des Bereichs in der schattierten Zone sicher, daß die Schmelze 14 nicht über einen Bereich hinausfließen sollte, der einem Einsprühen der Kühlluft unterliegt, und einen Damm 12 in einem Bereich benachbart dem Schmelzeauslaß 4 ausbilden sollte (benachbart zu einem Bereich, der einem Einspritzen der Kühlluft unterliegt). Die Vorrichtung 1 dieser Ausbildung ist, wie oben beschrieben, derart konstruiert, daß der Damm 12 durch Kühlen der Schmelze 14 ausgebildet wird, um dadurch das Austragen einer derartigen Schmelze zu steuern bzw. zu regeln. Diese Vorrichtung sollte daher nicht auf einen Abstand H von 280 mm zwischen dem Einspritzpunkt der Kühlluft und dem Blaspunkt der letzteren Luft beschränkt erachtet werden.
  • Die obige Ausbildung ist getätigt, um eine bevorzugte Form der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu illustrieren und sollte daher nicht als einschränkend konstruiert sein. Jedoch anstelle des nicht gezeigten Kompressors, der jedoch angeordnet ist, um die Kühlluft einzusprühen, und der Düse 7 kann eine Plasmafackel 21 an einer Außenoberfläche des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 in der Vorrichtung 20 angeordnet sein. Die Vorrichtung 20 ist so strukturiert, daß ein Plasmabetätigungsgas zum Einspritzen von der Spitze der Plasmafackel 21 veranlaßt wird, um so eine Schmelze 14 zu kühlen und somit den Damm 12 auszubilden. Dies verwendet den Charakter, welcher ein Einspritzen eines Plasmabetätigungsgases aus der Spritze der Plasmafackel 21 ermöglicht. In dem Fall, wo die Plasmafackel 21 daran eine Anhebe/Neige-Kombinationsvorrichtung 22, wie in der Plasmafackel 2, festgelegt aufweist, kann der Damm 12 an jedem gewünschten Bereich ausgebildet werden, wenn dem Plasmabetätigungsgas erlaubt wird, von der Spitze der Plasmafackel 21 ausgestoßen zu werden, die in einer geneigten Position durch die Verwendung den Anhebe/Neigevorrichtung 22 angeordnet ist.
  • Die Verwendung von nur einer Plasmafackel 2 würde es in einigen Fällen aus einem mechanischen Grund oder aus dem Gesichtspunkt eines Innenraums des Ofenkörpers 8 schwierig machen, ein Erhitzen eines Bereichs benachbart dem Schmelzeauslaß 4 zum Zeitpunkt des Schmelzeaustrags durchzuführen. Ein Erhitzen wird leicht durch die Anordnung der Plasmafackel 21 durchgeführt. Wenn die Plasmafackel 21 an ihrer Spitze gezündet wird, um einen Plasmabogen 13 auszustoßen und dann den Damm 12 direkt zu bestrahlen, wodurch ein derartiger Damm geschmolzen wird, kann ein Schmelzeaustrag in einem kürzeren Zeitraum vervollständigt sein. Zusätzlich kann, wenn ein Erhitzen durchgeführt wird, während die Plasmafackel in der Schmelzeaustragsleitung 3 geneigt wird, der Schmelzeaustragsdurchgang 3 gegen ein Verklumpen geschützt werden, welches während eines Schmelzeaustrags auftreten könnte.
  • Alternativ kann ein Ofenkörper 23 geeignet verwendet werden, in welchem ein Ofenbett 16 eben in der Form und sich mit dem Schmelzeauslaß 4 gemeinsam erstreckend angeordnet ist, wobei eine Schmelzbasis 18 weggelassen ist. Die Vorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, daß die Schmelze 14 zur Gänze beim Schmelzeaustrag entnommen wird. Es kann nämlich, da diese Vorrichtung nicht von einer Struktur ist, worin die Schmelze 14 in der Schmelzebasis 18 (dem Schmelzbad) gesammelt wird, die gesamte Schmelze 14 beim Schmelzen des Damms 12 ausgetragen werden.
  • Die Vorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung ist, wie in 5 gesehen, derart konstruiert, daß ein Ofenbett 31 eines Ofenkörpers 32 und eine Bodenoberfläche 11 des Schmelzeaustrittdurchgangs 3 so angeordnet sind, daß sie leicht geneigt sind. Ähnlich der Bodenoberfläche 11 der Schmelzeaustragsleitung 3 ist das Ofenbett 31 geneigt, um die Schmelze 14 zu veranlassen darauf zu fließen. Der Neigungswinkel β ist 0° ≤ β ≤ 10°. Hier ist der Grund, daß der Neigungswinkel β in einem derartigen Bereich festgelegt wird, jener, daß, selbst wenn kleiner Neigungswinkel β festgelegt wird, die Schmelze 14 zu der Schmelzeaustrittsleitung 3 fließen kann und daß ein größerer Neigungswinkel β von mehr als 10° es schwierig macht, den Damm 12 an der Bodenoberfläche 11 der Schmelzeaustragsleitung 3 auszubilden. Das geneigte Ofenbett 31 führt zu einem verkürzten Austragen der Schmelze 14, ebenso wie zu einem vollständigen Austragen der letzteren, ohne daß irgendein verfestigter Körper in dem Ofenbett an seinen Ecken zurückbleibt.
  • Die Vorrichtung 40 der vorliegenden Erfindung ist, wie in 6 gezeigt, derart konstruiert, daß zusätzlich zu der Konstruktion der Schmelzbehandlungsvorrichtung 1, die oben beschrieben ist, ein Schmelzbehälter 42 für eine Sammlung von Schmelze 14 angeordnet ist, um mit der Schmelzeaustragsöffnung 3 in Verbindung zu stehen. Zusätzlich ist oberhalb von dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 eine zweite Abgasöffnung (Entgasungsmittel) 41 angeordnet, um ein Abgas (inklusive Kühlluft) austreten zu lassen. Die zweite Abgasöffnung 41 ist mit einer zweiten Abgasleitung versehen, die nicht gezeigt ist, jedoch damit verbunden ist, wobei die zweite Abgasleitung mit einer ersten Abgasleitung, die nicht gezeigt ist, gekoppelt ist, die jedoch mit der ersten Abgasöffnung 6 verbunden ist, welche in dem Ofenkörper 8 angeordnet ist. Da die zweite Abgasöffnung 41 oberhalb von dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 angeordnet ist, tritt Kühlluft aus der zweiten Abgasöffnung 41 aus, ohne daß eine derartige Luft zurück in den Schmelzbehälter 42 fließt mit dem Ergebnis, daß die Kühlluft am Lecken nach außen aus dem Ofenkörper 8 gehindert werden kann. Die Vorrichtung 40 ist nicht auf einen Fall beschränkt, in welchem die zweite Abgasöffnung 41 in der Konstruktion der zweiten Abgasöffnung 41 definiert ist. Die zweite Abgasöffnung 41 kann auch in der Schmelzbehandlungsvorrichtung 20, 30 angeordnet sein.
  • Wie oben ausgeführt, ist die zweite Abgasöffnung 41 oberhalb von dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 angeordnet. Dies deshalb, da die Kühlluft am Zurückfließen gehindert werden kann, was stattzufinden tendiert, wenn der Druck in der Schmelzeaustrittsleitung 3 ansteigt, wenn der Damm 12 anwächst. Spezifischer wächst, wenn das Material 17 fortgesetzt in einer chargenweisen Behandlung erhitzt wird, der Damm 12 durch ein Aussetzen an Kühlluft, die aus der Düse 7 eingespritzt wurde. In diesem Fall ist der Schmelzeauslaß 4, der angeordnet ist, um mit dem Inneren des Schmelzkörpers 8 und des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen, durch den Damm 12 so blockiert, daß ein Druckunterschied in dem Ofenkörper 8 und in dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 auftritt. Wenn der Damm 12 klein dimensioniert ist (wenn der Schmelzeauslaß nicht blockiert ist), tritt nämlich die Kühlluft durch das Innere des Ofenkörpers 8 durch und tritt aus der ersten Abgasöffnung 6 aus. Wenn der Damm 12 wächst, wird der Schmelzeaus-laß 4 durch einen derartigen Damm so blockiert, daß die Kühlluft weniger fähig wird, in den Ofenkörper 8 zu fließen, wodurch ein Anstieg in dem Innendruck in dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 veranlaßt wird. Somit fließt die Kühlluft in dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 zurück in den Schmelzbehälter 42 und leckt schließlich aus einer Verbindung zwischen dem Schmelzbehälter 42 und dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3. In der chargenweisen Behandlung involviert ein fortgesetztes Erhitzen des Materials 17 ein Lecken der Kühlluft nach außen. In dem Fall, wo das zu erhitzende Material 17 ein gefährliches Material, wie ein radioaktiver Abfall oder dgl. ist, enthält auch die Kühlluft das gefährliche bzw. schädliche Material. Dementsprechend sollte diese Art Kühlluft notwendigerweise am Lecken gehindert werden.
  • Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die erste Abgasöffnung 6 in einer Ofenwand definiert, die oberhalb von dem Schmel zeaustrittsdurchgang 3 angeordnet ist. Der Grund für diese Positionierung ist, um eine reduzierte Heizeffizienz des Materials 17, das zu erhitzen ist, zu verhindern. Wenn die erste Abgasöffnung 6 über dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 positioniert ist, fließt nämlich die Kühlluft, die durch den Schmelzeauslaß 4 hindurchgetreten ist, weiter als solche nach oben, ohne eine Außenoberfläche der Schmelze 14 zu kühlen, wobei sie schließlich aus der ersten Abgasöffnung 6 austritt. So kann die Heizeffizienz des zu erhitzenden Materials 17 an einer Reduktion gehindert werden.
  • Eine Vorrichtung 50 gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie dies in 7 illustriert ist, derart konstruiert, daß zusätzlich zu der Konstruktion der oben erwähnten Vorrichtung 40 eine Druck-Einstellungsdämpfungseinrichtung (Schaltmittel) 51 der Öffnungs-Schließ-Art an der zweiten Abgasöffnung 41 festgelegt bzw. montiert ist. In der Vorrichtung 50 ist ein erstes Manometer für den Innendruck des Ofenkörpers (erste Innendruck-Detektionsmittel für den Ofenkörper) 52 an einer Innenwandoberfläche des Ofenkörpers 8 zum Messen eines Innendrucks P1 eines derartigen Ofenkörpers angeordnet und ein zweites Manometer für den Innendruck der Schmelzeaustrittsleitung (zweite Innendruck-Detektionsmittel für die Schmelzeaustrittsleitung) 53 ist an einer Innenwand des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 zum Messen eines Innendrucks P2 einer derartigen Schmelzeaustrittsleitung angeordnet. Eine Drucksteuer- bzw. -regeleinrichtung (Drucksteuer- bzw. -regelmittel) 54 ist auch außerhalb des Ofenkörpers 8 angeordnet. Die Drucksteuer- bzw. -regeleinrichtung bzw. der Druckcontroller 54 erfaßt jene Signale, die durch die obigen Manometer detektiert sind, wodurch die Druckeinstellungsdämpfungseinrichtung 51 gesteuert bzw. geregelt wird, um dieselbe zu öffnen oder zu schließen. Wenn der Druck P2 in dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 ansteigt, wenn der Damm 12 anwächst, arbeitet die Drucksteuer- bzw. -regeleinrichtung 54, um die Druckeinstelldämpfungseinrichtung 51 zu öffnen, um Abgas austreten zu lassen. Die Heizeffizienz des Materials 17, das zu erhitzen ist, kann gegen eine Reduktion geschützt werden. Darüber hinaus kann mit der vorgesehenen Drucksteuer- bzw. -regeleinrichtung 54 die Druckeinstellungsdämpfungseinrichtung 51 als eine Notfallssicherheitsvorrichtung verwendet werden, wenn der Druck abnormal in dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 ansteigt. Die Druckeinstellungsdämpfungseinrichtung 51 ist üblicherweise geschlossen und die zweite Abgasöffnung 41 ist operativ verwendet.
  • Eine Vorrichtung 60 der vorliegenden Erfindung ist, wie dies in 8 illustriert ist, derart konstruiert, daß nur die zweite Abgasöffnung 61 oberhalb von dem Schmelzeaustrittsdurchgang 3 angeordnet ist, wobei die erste Abgasöffnung 6 weggelassen ist. In einer derartigen Konstruktion sollte der Schmelzeauslaß 4 an einer derartig ausreichenden Höhe positioniert sein, daß er nicht vollständig verschlossen wird, selbst wenn die Höhe des Damms 12 aufgrund einer chargenweisen Behandlung hoch wird. Hier kollidiert Kühlluft, die von der Düse 7 eingespritzt wird, mit dem Damm 12, fließt zu einer zweiten Abgasöffnung 61 (wie dies durch einen Pfeil 62 angedeutet ist) und tritt dann daraus aus. So fließt bzw. strömt die Kühlluft nicht in den Ofenkörper 8, noch kühlt sie eine Außenoberfläche der Schmelze 14 und dies verhindert eine reduzierte Heizeffizienz des Materials 17 in dem Ofenkörper 8. Weiters ist, da die Kühlluft nicht in den Ofenkörper 8 fließt, es weniger wahrscheinlich, daß flüchtiges Material, das von dem zu erhitzenden Material 17 abgeleitet ist bzw. stammt, sich in der Nachbarschaft des Schmelzauslasses 4 abscheidet, woraus resultiert, daß ein Verklumpen der Schmelzeaustrittsleitung 3 vermeidbar ist. Die Kühlluft wird in divergierender Form von der Düse 7, wie dies in 9 ersichtlich ist, eingespritzt bzw. eingeblasen und ein Raum 63 ist benachbart der Spitze der Düse 7 definiert. Abgas in dem Ofenkörper 8 tritt somit durch den Schmelzeauslaß 4 durch und tritt aus der zweiten Abgasöffnung 61 aus.
  • Eine Vorrichtung 70 der vorliegenden Erfindung ist, wie dies in 10 gezeigt ist, derart konstruiert, daß ein Trichter (Beendigungsmittel) 71 oberhalb des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 angeordnet ist. Über der Schmelzeaustrittsleitung 3 ist eine Beladungs- bzw. Zufuhröffnung 73 angeordnet, die mit einer Öffnung des Trichters 71 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Ein Schiebertor 72 ist an der Öffnung des Trichters 71 so angelenkt, daß, wenn das Schiebertor 72 geöffnet ist, Sand, Wasser und dgl., das im Trichter 71 gespeichert ist, auf die Bodenoberfläche 11 der Schmelzeaustrittsöffnung 3 aufgebracht wird. In diesem Fall wird, selbst wenn der Damm 12 durch eine Fehlmanipulation bzw. -bedienung der Plasmafackel 2 oder dgl. während der chargenweisen Behandlung zerstört wird, das Schiebertor 72 geöffnet, um Sand oder Wasser auf die Bodenoberfläche des Schmelzeaustrittsdurchgangs 3 aufzubringen, was schließlich unmittelbar die Ausbildung eines Damms 72 bewirkt, so daß ein Austragen der Schmelze 14 in dem Ofenkörper 8 beendet wird.
  • Eine Vorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung ist, wie dies in 11 und 12 illustriert ist, derart konstruiert, daß anstelle des Trichters 71 eine Barrierewand-Dämpfungseinrichtung (Beendigungsmittel) 81 über dem Schmelzeaus trittsdurchgang 3 angeordnet ist. In dem Fall einer Zerstörung des Damms 12 wird die Barrierewand-Dämpfungseinrichtung 81 in den Schmelzeaustrittsdurchgang 3 eingesetzt und somit wird es möglich gemacht, ein Austragen der Schmelze 14 in den Ofenkörper 8 zu beenden. Selbst wenn der Damm 12 durch eine Fehlmanipulation der Plasmafackel 2 oder dgl. während der chargenweisen Behandlung zerstört wird, wird der Schmelzeaustrittsdurchgang 3 vollständig durch das Einsetzen der Barrierewand-Dämpfungseinrichtung 81 blockiert. Es ist somit möglicht, ein Austragen der Schmelze 14 in dem Ofenkörper 8 zu beenden.
  • Anstelle der Barrierewand-Dämpfungseinrichtung 81 kann eine Barrierewand, die aus einer anorganischen Struktur, wie Feuerfeststein oder dgl. gebildet ist, gegen die Bodenoberfläche des Schmelzeaustrittsdurchtritts 3 gepreßt werden, so daß es möglich gemacht wird, ein Austragen der Schmelze 14 zu beenden.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Schmelzen und Verfestigen von Material, umfassend: einen Ofenkörper (8), der eine Öffnung (5) für einen Eintritt eines zu erhitzenden Materials (17) aufweist; eine Plasmagenerator bzw. -fackel (2), welche einen Plasmabogen (13) so generiert bzw. erzeugt, um das Material (17) zu schmelzen; einen Schmelzeaustragsdurchgang (3), der im wesentlichen horizontal in dem Ofenkörper (8) angeordnet ist, um heiße Schmelze (14) auszutragen, die durch ein Schmelzen des Materials (17) unter der Verwendung der Plasmafackel (2) gebildet bzw. abgeleitet ist; und gekennzeichnet durch Kühlgaseinspritzmittel (7, 21), die in dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) angeordnet sind, um ein Kühlgas einzuspritzen bzw. einzublasen, um die heiße Schmelze (14) zu kühlen, um dadurch einen Damm bzw. eine Sperre (12) auszubilden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühlgaseinspritzmittel (7, 21) das Kühlgas so einspritzen, daß das Gas nach oben über den Damm (12) zu der heißen Schmelze (14) fließt, wodurch der Fluß der heißen Schmelze (14) über den Damm (12) gehindert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmelzeaustragsdurchgang (3) an seiner Spitze mit einem Schmelzebehälter (42) und Entgasungsmitteln (41, 61) zum Austragen des Kühlgases von dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) versehen ist, um einen Druckanstieg in dem letzteren Durchgang zu verhindern.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiters beinhaltend erste Druckdetektionsmittel (52), die zum Detektieren des Innendrucks des Ofenkörpers (8) angeordnet sind, zweite Druckdetektionsmittel (53), die zum Detektieren des Innendrucks in dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) angeordnet sind, Dämpfungsmittel (51), die in dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) angeordnet sind und betätigt sind, um zu öffnen oder zu schließen, um das Kühlgas auszutragen, und Drucksteuer- bzw. -regelmittel (54), die zum Einstellen des Innendrucks in dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) angeordnet sind, indem die Dämpfungsmittel (51) manipuliert werden, wenn der Innendruck in dem Schmelzeaustragsdurchgang (3) soweit ansteigt, daß er jenen in dem Ofenkörper (8) übersteigt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiters beinhaltend Beendigungs- bzw. Begrenzungsmittel (71, 72), die angeordnet sind, um den Schmelzefluß (14) zu einem Ende zu bringen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Begrenzungsmittel einen Trichter (71) umfassen, der einen Gleitschieber bzw. ein Gleitschiebertor (72) aufweist, wobei ein zweiter Damm bzw. eine zweite Sperre (74) bei bzw. nach einem Austritt von hoch schmelzendem Material aus dem Trichter (71) ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Begrenzungsmittel die Schmelze (14) abblocken, um dadurch den Fluß der letzteren zu beenden, bis die Ausbildung des Damms (12) in dem Austragsdurchgang (3) beendet ist.
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