JP2017218652A - Refining raw material pellet with resonance structure and refining raw material using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製錬原料に関し、詳しくは、マイクロ波を加熱源とする金属の製錬技術において用いられる製錬原料ペレット及びこれらを用いた製錬原料に関する。 The present invention relates to a smelting raw material, and in particular, to a smelting raw material pellet used in a metal smelting technique using microwaves as a heating source, and a smelting raw material using these.
従来から、鉱石を還元することによって金属を取り出す製錬技術のうち、加熱炉を用いて鉱石を溶融し、目的の金属を得る乾式製錬が知られている。また、この乾式製錬に用いられる加熱炉として、マイクロ波を加熱源とするものが知られている。 Conventionally, among the smelting techniques for extracting metal by reducing ore, dry smelting is known in which a ore is melted using a heating furnace to obtain a target metal. Moreover, what uses a microwave as a heating source is known as a heating furnace used for this dry smelting.
特許文献１（特開２０１２−１５８７９０）に記載の技術は、
『ヘマタイト又はゲーサイトの少なくともいずれかを含有する製鉄原料を、マイクロ波による加熱を除く加熱方法により１５０℃以上に予熱する第１工程と、予熱された前記製鉄原料を還元性ガスの雰囲気下で周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射して加熱、還元する第２工程を有するマイクロ波を利用した製鉄原料の還元方法』である。
The technology described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-158790)
“A first step of preheating an iron-making raw material containing at least one of hematite or goethite to 150 ° C. or higher by a heating method excluding heating by microwave; and the pre-heated iron-making raw material in an atmosphere of reducing gas It is a “reducing method of iron making raw material using microwaves” having a second step of heating and reducing by irradiating microwaves with a frequency of 2.45 GHz.
この技術によれば、鉄の製錬について、従来のような火力による原料の加熱ではなく、加熱源としてマイクロ波を利用することができる。
しかし、この技術では、マイクロ波が加熱炉内において分散し、ターゲットである原料に集中しないことから、加熱効率が悪いという問題があった。
According to this technique, microwaves can be used as a heating source for iron smelting, rather than heating the raw material by conventional thermal power.
However, this technique has a problem in that the heating efficiency is poor because the microwaves are dispersed in the heating furnace and do not concentrate on the target raw material.
特許文献２（特開２０１１−０１７０８３）に記載の技術は、
『（ａ）鉱石／融剤混合物を形成するために（ｉ）４．０ｍｍ以下の最大サイズを有する所定の粒子サイズ分布を有する鉱石と（ｉｉ）融剤を混合する工程、
（ｂ）団鉱の品質および製造収率を最適化させるために、混合工程（ａ）の前にまたは間に、鉱石の水分含量を調節する工程、
（ｃ）前記鉱石／融剤混合物をプレスして生団鉱にする工程、
（ｄ）焼成された団鉱を形成するために、前記生団鉱を硬化させる工程
を含む高炉または他の直接還元炉の原料としての使用に適切な鉄鉱石団鉱を製造する方法』である。
The technique described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-017083)
“(A) mixing (ii) an ore having a predetermined particle size distribution with a maximum size of 4.0 mm or less and (ii) a flux to form an ore / flux mixture;
(B) adjusting the water content of the ore before or during the mixing step (a) to optimize briquette quality and production yield;
(C) pressing the ore / flux mixture into a green ore;
(D) A method for producing an iron ore briquette suitable for use as a raw material for a blast furnace or other direct reduction furnace, including a step of hardening the raw briquette ore to form a calcined briquette. .
この技術によれば、高速で焼成温度へ到達することができる原料（鉄鉱石団鉱）を得ることができるとされており、良好な団鉱の製造方法に関して開示されている。
しかし、この技術は、従来の製鉄装置である高炉や直接還元炉に関するもので、原料を火力によって加熱する技術であり、マイクロ波による加熱には適性がない。
According to this technique, it is said that a raw material (iron ore briquette) that can reach the calcination temperature at high speed can be obtained, and a method for producing a good briquette is disclosed.
However, this technology relates to a conventional blast furnace or direct reduction furnace, which is a technology for heating raw materials by thermal power, and is not suitable for heating by microwaves.
本発明者らは、マイクロ波を利用した金属の製錬技術において、製錬原料の構造が、マイクロ波による加熱効率に大きく関わることに注目した。
しかし、特許文献１又は２には、マイクロ波を加熱源とした製錬において、効率的な加熱を行うために最適化された製錬原料に関する言及は無く、示唆さえもされていない。
In the metal smelting technology using microwaves, the present inventors have paid attention to the fact that the structure of the smelting raw material is greatly related to the heating efficiency by microwaves.
However, Patent Document 1 or 2 does not mention or even suggest a smelting raw material optimized for efficient heating in smelting using microwaves as a heating source.
そこで、本発明の課題は、マイクロ波を加熱源とした金属の製錬技術において、マイクロ波を製錬原料ペレット又は製錬原料に集中的に照射することによって、加熱効率を高めることができる製錬原料ペレット及びこれを用いた製錬原料を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal smelting technique using microwaves as a heating source, by intensively irradiating the microwaves to the smelting raw material pellets or the smelting raw material, thereby improving the heating efficiency. It is to provide a smelting raw material pellet and a smelting raw material using the same.
上記本発明の課題は、下記の手段により達成される。
１．マイクロ波を加熱源とする製錬の原料となるペレットであって、
金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に、導電性物質を内包させた構成であり、
ペレット内に、導電性部分と誘電性部分とを設けたことによって、マイクロ波の共振構造を有することを特徴とする製錬原料ペレット。
The object of the present invention is achieved by the following means.
1. A pellet that is a raw material for smelting using microwaves as a heating source,
It is a structure in which a conductive material is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent,
A smelting raw material pellet characterized by having a microwave resonance structure by providing a conductive portion and a dielectric portion in the pellet.
２．導電性物質が、アンテナ形状に成形された集合体であることを特徴とする前記１に記載の製錬原料ペレット。 2. 2. The smelting raw material pellet according to 1 above, wherein the conductive substance is an aggregate formed into an antenna shape.
３．導電性物質の粒子の間隔が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／１０以下に構成されたことを特徴とする前記１又は２に記載の製錬原料ペレット。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用されるマイクロ波の周波数」である。
3. 3. The smelting raw material pellet according to 1 or 2 above, wherein the interval between the conductive material particles is 1/10 or less of the effective wavelength of the microwave frequency used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency of microwave used”.
４．１辺の長さ又は周囲長が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍であることを特徴とする前記１又は２に記載の製錬原料ペレット。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用される周波数」である。
4. The smelting raw material pellet according to the above 1 or 2, wherein the length of one side or the perimeter is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency used”.
５．導電性物質の集合体が、棒形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。 5. 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a rod shape.
６．導電性物質の集合体が、コイル形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。 6). 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a coil shape.
７．導電性物質の集合体が、リング形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。 7). 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a ring shape.
８．導電性物質の集合体が、スプリットリング形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。 8). 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive materials is formed into a split ring shape.
９．前記１〜８のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、１つの集合体として形成された製錬原料であって、
この製錬原料の１辺の長さ又は周囲長が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍であることを特徴とする製錬原料。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ(導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用される周波数」である。
9. A smelting raw material formed as one aggregate using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 8,
The smelting raw material characterized in that the length of one side or the perimeter of this smelting raw material is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency used”.
１０．前記１〜８のいずれかに記載の製錬原料ペレットが複数個用いられ、これらをメタマテリアルの性質を有するように配置して、メタマテリアル層を形成することで、マイクロ波の反射層が形成されると共に、
このメタマテリアル層の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした基材層が配置された構成であり、
前記メタマテリアル層の間に配置された前記基材中で、マイクロ波の共振が生ずること
を特徴とする製錬原料。
10. A plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 8 above are used, and these are arranged so as to have a metamaterial property to form a metamaterial layer, thereby forming a microwave reflection layer. As
Between the metamaterial layer, a base material layer in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed to form a briquette is disposed,
A smelting raw material in which microwave resonance occurs in the base material disposed between the metamaterial layers.
１１．前記５に記載の製錬原料ペレットが複数個用いられ、
これらが、棒状に成形された導電性物質の集合体が直線状となるように配置されると共に、
この複数の製錬原料ペレットによる長さが、１／４波長の整数倍とされることで、マイクロ波の共振構造を有することを特徴とする製錬原料。
11. A plurality of the smelting raw material pellets described in 5 above are used,
These are arranged so that the aggregate of conductive materials formed into a rod shape is linear,
A length of the plurality of smelting raw material pellets is an integral multiple of a quarter wavelength, thereby having a microwave resonance structure.
前記１に示す発明によれば、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に、導電性物質を内包させることによって、ペレット内に導電性部分と誘電性部分とが設けられるので、マイクロ波の共振構造を得ることできる。これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the first aspect of the invention, the conductive portion and the dielectric portion are formed in the pellet by encapsulating the conductive material in the base material obtained by uniformly mixing the metal oxide and the reducing agent. Since it is provided, a microwave resonance structure can be obtained. Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
前記２に示す発明によれば、導電性物質を、マイクロ波のアンテナとなる形状（アンテナ形状）に成形した集合体とすることで、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高いペレットを得ることができる。これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the invention described in 2 above, a pellet having a high Q value (an index of microwave absorption ability) is obtained by forming the conductive material into an aggregate formed into a shape (antenna shape) that becomes a microwave antenna. be able to. Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
前記３に示す発明によれば、導電性物質の粒子の間隔を、使用されるマイクロ波周波数の実効波長の１／１０以下になるように、ペレットを形成することによって、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高いペレットを得ることができる。これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the invention described in 3 above, the Q value (microwave absorption) is obtained by forming the pellet so that the interval between the particles of the conductive material is 1/10 or less of the effective wavelength of the microwave frequency used. Pellets having a high performance index) can be obtained. Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
前記４に示す発明によれば、ペレットの１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍に形成すれば、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高いペレットを得ることができる。この場合のペレットは、基材に対して、導電性物質が均一又は偏在して内包された態様である。
これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the invention shown in 4 above, if the length of one side or the peripheral length of the pellet is formed to be an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the microwave frequency used, the Q value (microwave absorption capacity) Pellets with a high index) can be obtained. The pellet in this case is an aspect in which the conductive substance is contained uniformly or unevenly with respect to the base material.
Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
前記５に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、棒形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the invention described in 5 above, the aggregate of conductive materials is formed into a rod-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記６に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、コイル形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the invention described in 6 above, an aggregate of conductive substances is formed into a coil-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent to form a briquette. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記７に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、リング形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the aggregate of conductive substances is formed into a ring-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記８に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、スプリットリング形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。 According to the invention shown in 8 above, an aggregate of conductive materials is formed into a split ring-shaped antenna, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記９に示す発明によれば、前記１〜８のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、共振構造を持つ製錬原料を得ることができる。
即ち、製錬原料ペレットを複数個用いて、１つの集合体（製錬原料）を形成し、この集合体（製錬原料）の１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍に形成すれば、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高い製錬原料を得ることができる。
これにより、この製錬原料はマイクロ波の共振構造となり、これにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料を得ることができる。
According to the invention shown in 9, the smelting raw material having a resonance structure can be obtained by using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 8.
That is, a plurality of smelting raw material pellets are used to form one aggregate (smelting raw material), and the length of one side or the perimeter of this aggregate (smelting raw material) If it is formed to be an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency, a smelting raw material having a high Q value (index of microwave absorption ability) can be obtained.
As a result, the smelting raw material has a microwave resonance structure. When microwaves are irradiated to the smelting raw material, the microwave is concentrated on the smelting raw material in the heating furnace, and the smelting raw material has high heating efficiency. Can be obtained.
前記１０に示す発明によれば、前記１〜８のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、共振構造を持つ製錬原料を得ることができる。
前記１０の構成を詳述すると、先ず、複数の製錬原料ペレットを、メタマテリアルの性質を得るように配置して、メタマテリアル層を形成する。このメタマテリアル層は、マイクロ波の反射層を形成する。
次に、前記メタマテリアル層の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合した団鉱を挟むように配置する。かかる構成の製錬原料に、マイクロ波を照射すれば、前記メタマテリアル層の間に配置された前記団鉱中で、マイクロ波の共振が生ずることになる。
この構成によって、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に集中して照射されるので、加熱効率を高めることができる。
According to the invention shown in 10, the smelting raw material having a resonance structure can be obtained by using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 8.
If the structure of said 10 is explained in full detail, first, a some smelting raw material pellet will be arrange | positioned so that the property of a metamaterial may be acquired, and a metamaterial layer may be formed. This metamaterial layer forms a microwave reflection layer.
Next, it arrange | positions so that the briquette which mixed the metal oxide and the reducing agent uniformly may be pinched | interposed between the said metamaterial layers. When the smelting raw material having such a configuration is irradiated with microwaves, microwave resonance occurs in the briquette disposed between the metamaterial layers.
With this configuration, microwaves are concentrated and irradiated on the smelting raw material in the heating furnace, so that the heating efficiency can be increased.
前記１１に示す発明によれば、導電性物質の集合体を棒状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合した団鉱に内包させた製錬原料ペレットを、この棒状の導電性物質が直線状になるように配置し、この複数の製錬原料ペレットによる長さを、１／４波長の整数倍とすることで、製錬原料がマイクロ波のアンテナとなり、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料を得ることができる。
この構成によって、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に集中して照射されるので、加熱効率を高めることができる。
According to the invention shown in 11 above, a smelting raw material pellet obtained by forming an aggregate of conductive substances into a rod shape and encapsulating the aggregate in a briquette in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed is formed into the rod-shaped conductive material. The material is arranged in a straight line, and the length of the plurality of smelting raw material pellets is an integral multiple of a quarter wavelength, so that the smelting raw material becomes a microwave antenna, and the microwave resonance A smelting raw material having a structure can be obtained.
With this configuration, microwaves are concentrated and irradiated on the smelting raw material in the heating furnace, so that the heating efficiency can be increased.
本発明に係る製錬原料ペレット（以下、単に「製錬原料ペレット」ともいう。）１は、マイクロ波を加熱源とする製錬装置において、マイクロ波によって加熱・還元される金属の製錬原料を構成する小さな塊である。
マイクロ波を加熱源とする製錬装置の構成について、図１４に例示する。なお、製錬原料ペレット１を加熱する製錬装置は、図１４に示される構成に限定されるものではない。
A smelting raw material pellet (hereinafter, also simply referred to as “smelting raw material pellet”) 1 according to the present invention is a smelting raw material of a metal that is heated and reduced by a microwave in a smelting apparatus using a microwave as a heating source. It is a small lump that composes.
The configuration of a smelting apparatus using a microwave as a heat source is illustrated in FIG. In addition, the smelting apparatus which heats the smelting raw material pellet 1 is not limited to the structure shown by FIG.
図１４において例示される製錬装置１０１では、加熱室１０２に載置された原料１０９に対して、マイクロ波が照射される。このマイクロ波照射によって、原料１０９は加熱・還元される。
しかし、従来の原料にマイクロ波を照射しても、加熱効率が不十分であるという問題があった。この原因として、本発明者らは、この加熱・還元の際に、加熱室内１０２においてマイクロ波が分散し、原料１０９付近にマイクロ波が集中しないという問題があることを見出した。
そこで、本発明者らは、装置の構成ではなく、原料の構成に改良を加え、以下に記載する構成を採用することによって、前記問題を解決した。
In the smelting apparatus 101 illustrated in FIG. 14, the raw material 109 placed in the heating chamber 102 is irradiated with microwaves. The raw material 109 is heated and reduced by this microwave irradiation.
However, there is a problem that heating efficiency is insufficient even when the conventional raw material is irradiated with microwaves. As a cause of this, the present inventors have found that microwaves are dispersed in the heating chamber 102 during the heating / reduction, and the microwaves are not concentrated near the raw material 109.
Therefore, the present inventors solved the above-mentioned problem by improving the structure of the raw material instead of the structure of the apparatus and adopting the structure described below.
以下、添付の図面に従って、本発明を詳細に説明する。
製錬原料ペレット１の実施例を表す概略構成図を、図１〜４に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The schematic block diagram showing the Example of the smelting raw material pellet 1 is shown in FIGS.
製錬原料ペレット１は、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした基材２に、導電性物質３が内包された構成である。 The smelting raw material pellet 1 has a configuration in which a conductive material 3 is included in a base material 2 obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent into a briquette.
製錬原料ペレット１は、製錬原料４を構成する小さな塊であり、一般的には、複数の製錬原料ペレットを加熱室における原料容器等に配置して、これを１つの製錬原料４とし、これにマイクロ波が照射されて加熱・還元されるものである。ただし、本発明は、単体の製錬原料ペレット１が、マイクロ波による加熱・還元の対象とされることを除外するものではない。 The smelting raw material pellet 1 is a small lump constituting the smelting raw material 4. Generally, a plurality of smelting raw material pellets are arranged in a raw material container or the like in a heating chamber, and this is used as one smelting raw material 4. This is irradiated with microwaves and heated / reduced. However, the present invention does not exclude that the single smelting raw material pellet 1 is subject to heating and reduction by microwaves.
上述のとおり、基材２は、金属酸化物と還元剤を均一に混合し、これを任意の形状に成形したものである。基材２の形状に限定はないが、図１〜４に示されるように、円柱形を例示することができる。基材２を円柱形に成形することにより、複数の製錬原料ペレット１を任意の方向や間隔で配列し易いという利点がある。 As above-mentioned, the base material 2 mixes a metal oxide and a reducing agent uniformly, and shape | molds this in arbitrary shapes. Although there is no limitation in the shape of the base material 2, a cylindrical shape can be illustrated as FIG. By forming the base material 2 into a cylindrical shape, there is an advantage that a plurality of smelting raw material pellets 1 can be easily arranged in an arbitrary direction and interval.
基材２を形成する金属酸化物は、加熱・還元によって取り出したい金属の酸化物であり、例えば、マグネシウムを取り出したい場合は、酸化マグネシウム（ドロマイト等）ということになる。 The metal oxide forming the substrate 2 is a metal oxide to be taken out by heating and reduction. For example, when taking out magnesium, it is magnesium oxide (dolomite or the like).
基材２を形成する還元剤は、導電性の有無を問わない。還元剤の種類に限定はないが、例えば、フェロシリコンを挙げることができる。 The reducing agent that forms the substrate 2 may be conductive or not. Although there is no limitation in the kind of reducing agent, For example, ferrosilicon can be mentioned.
基材２に内包される導電性物質に限定はなく、公知公用の導電性を有する物質を特別の制限無く採用することができる。本発明に用いることができる導電性物質として、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム又はフェロシリコンを挙げることができる。 There is no limitation on the conductive substance included in the base material 2, and a known and publicly-used conductive substance can be employed without any particular limitation. Examples of the conductive substance that can be used in the present invention include calcium, magnesium, aluminum, and ferrosilicon.
導電性物質３は、製錬原料ペレット１が、マイクロ波のアンテナとなるために内包される。即ち、製錬原料ペレット１は、基材２に、導電性物質３が内包されることにより、ペレット内に、導電性部分と誘電性部分とが設けられ、これにより、マイクロ波の共振構造を有するものである。
本発明において、マイクロ波のアンテナ（または、単に「アンテナ」。）とは、マイクロ波を共振させる構造をいう。
The conductive material 3 is included so that the smelting raw material pellet 1 becomes a microwave antenna. That is, the smelting raw material pellet 1 is provided with a conductive portion 3 and a conductive portion 3 in the base material 2 so that a conductive portion and a dielectric portion are provided in the pellet. It is what you have.
In the present invention, a microwave antenna (or simply “antenna”) refers to a structure that resonates microwaves.
導電性物質３を、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした基材２に内包させる態様について、以下に説明する。 A mode in which the conductive material 3 is encapsulated in the base material 2 in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed to form a briquette will be described below.
先ず、導電性物質３を、マイクロ波のアンテナとなり得る形状（アンテナ形状）に成形した集合体３１とし、これを基材２に内包させる態様を挙げることができる（以下、かかる態様を「アンテナ型」という。）。この構成により、製錬原料ペレット１は、マイクロ波の共振構造を有する。
導電性物質の集合体３１が、アンテナ形状となるためには、例えば、図１に示される棒形状、図２に示されるコイル形状、図３に示されるリング形状、図４に示されるスプリットリング形状を挙げることができる。
First, the conductive material 3 may be an aggregate 31 formed into a shape that can be a microwave antenna (antenna shape), and may be included in the base material 2 (hereinafter, this mode is referred to as “antenna type”). "). With this configuration, the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure.
In order for the conductive material assembly 31 to have an antenna shape, for example, the rod shape shown in FIG. 1, the coil shape shown in FIG. 2, the ring shape shown in FIG. 3, the split ring shown in FIG. The shape can be mentioned.
棒形状の導電性物質の集合体３１ａは、図１に示されるように、円柱又は角柱からなる直線状の形状である。基材２の形状が円柱形である場合には、基材２と導電性物質の集合体３１ａの高さ方向が、同じ方向であることが好ましい。 As shown in FIG. 1, the rod-shaped conductive substance aggregate 31 a has a linear shape made of a cylinder or a prism. When the shape of the base material 2 is a cylindrical shape, it is preferable that the height direction of the base material 2 and the aggregate | assembly 31a of an electroconductive substance is the same direction.
コイル形状の導電性物質の集合体３１ｂは、図２に示されるように、螺旋状の形状であり、ループアンテナの如き形状である。基材２の形状が円柱形である場合には、基材２と導電性物質の集合体３１ｄの高さ方向が、同じ方向であることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the coil-shaped conductive substance aggregate 31b has a spiral shape, such as a loop antenna. When the shape of the base material 2 is a cylindrical shape, it is preferable that the height direction of the base material 2 and the aggregate 31d of conductive materials is the same direction.
リング形状の導電性物質の集合体３１ｃは、図３に示されるように、円形状である。基材２の形状が円柱形である場合には、基材２と導電性物質の集合体３１ｃの径方向が、同じであることが好ましい。 As shown in FIG. 3, the ring-shaped conductive substance aggregate 31c has a circular shape. When the shape of the base material 2 is a cylindrical shape, it is preferable that the radial directions of the base material 2 and the aggregate 31c of the conductive material are the same.
スプリットリング形状の導電性物質の集合体３１ｄは、図４に示されるように、円形状の一部を欠いた形状、換言すれば、Ｃ字の如き形状である。基材２の形状が円柱形である場合には、基材２と導電性物質の集合体３１ｄの径方向が、同じであることが好ましい。 As shown in FIG. 4, the split ring-shaped conductive material aggregate 31 d has a shape lacking a part of a circular shape, in other words, a shape like a C-shape. When the shape of the base material 2 is a cylindrical shape, it is preferable that the radial directions of the base material 2 and the aggregate 31d of the conductive material are the same.
導電性物質の集合体３１が成形されるアンテナ形状は、図１〜４に示される形状に限定されず、マイクロ波のアンテナとして、即ち、ＩＳＭ帯で使用が許されているマイクロ波の周波数（約２．４５ＧＨｚ、約５．８ＧＨｚ又は直近で使用が許可された約９１５ＭＨｚ。）で共振する構造として、公知公用の形状を特別の制限なく採用することができる。 The shape of the antenna on which the aggregate 31 of the conductive material is formed is not limited to the shape shown in FIGS. 1 to 4, and is used as a microwave antenna, that is, a microwave frequency allowed to be used in the ISM band ( As a structure that resonates at about 2.45 GHz, about 5.8 GHz, or about 915 MHz permitted to be used recently, a publicly known shape can be adopted without any particular limitation.
製錬原料ペレット１内の導電性物質３が、マイクロ波のアンテナの役割を果たせば、製錬原料ペレット１は、マイクロ波の共振構造となり、ここにマイクロ波が集中することになる。 If the conductive material 3 in the smelting raw material pellet 1 plays the role of a microwave antenna, the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure, and the microwave is concentrated here.
次に、導電性物質３を、基材２に混合させる態様であって、基材２の中に、導電性物質の粒子３２が均一に配される態様を挙げることができる（以下、かかる態様を「均一型」という。）。この構成によっても、製錬原料ペレット１は、マイクロ波の共振構造を有する。
図５に、上記した均一型の製錬原料ペレット１の実施例を表す概略断面図を示す。この図では、導電性還元剤の粒子３２の配置を理解するため、図１等のような円筒形の製錬原料ペレット１を、中央から縦に切った場合の断面図を示す。
図５に示されるように、導電性物質の粒子３１が、基材２の中に略等間隔で均一に配されている。
Next, an embodiment in which the conductive material 3 is mixed with the base material 2 and the conductive material particles 32 are uniformly arranged in the base material 2 can be cited (hereinafter, this mode). Is called "uniform type"). Also with this configuration, the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of the above-described uniform smelting raw material pellet 1. In this figure, in order to understand the arrangement of the conductive reducing agent particles 32, a sectional view of a cylindrical smelting raw material pellet 1 as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the conductive material particles 31 are uniformly arranged in the substrate 2 at substantially equal intervals.
次に、導電性物質３を、基材２に混合させる態様であって、基材２の中に、導電性物質
の粒子３２が偏在して配される態様を挙げることができる（以下、かかる態様を「偏在型」という。）。この構成によっても、製錬原料ペレット１は、マイクロ波の共振構造を有する。
図６に、上記した偏在型の製錬原料ペレット１の実施例を表す概略断面図を示す。この図では、導電性還元剤の粒子３２の配置を理解するため、図１等のような円筒形の製錬原料ペレット１を、中央から縦に切った場合の断面図を示す。
図６に示されるように、導電性物質の粒子３１が、基材２の中に不規則に偏在して配されており、粒子の密度が高い箇所と低い箇所とに分かれている。
Next, a mode in which the conductive material 3 is mixed with the base material 2 and a mode in which the conductive material particles 32 are unevenly distributed in the base material 2 can be exemplified (hereinafter referred to as such). The aspect is referred to as “unevenly distributed type”). Also with this configuration, the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the above-described uneven-type smelting raw material pellet 1. In this figure, in order to understand the arrangement of the conductive reducing agent particles 32, a sectional view of a cylindrical smelting raw material pellet 1 as shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the particles 31 of the conductive substance are irregularly distributed in the base material 2, and are divided into places where the density of the particles is high and places where the density is low.
製錬原料ペレット１が均一型又は偏在型である場合において、製錬原料ペレット１が、マイクロ波の共振構造を有するためには、以下の構成となることが好ましい。 In the case where the smelting raw material pellet 1 is of a uniform type or an uneven distribution type, the smelting raw material pellet 1 preferably has the following configuration in order to have a microwave resonance structure.
導電性物質３を含む製錬原料ペレット１が、マイクロ波の共振構造となるためには、導電性物質３の粒子３２の間隔が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／１０以下となるように構成される。ここでいう実効波長とは、「自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」から算出され、自由空間波長は、「光速度／使用される周波数」から算出される。
なお、使用されるマイクロ波の周波数は、電波法の規定の範囲内であって、マイクロ波が照射される加熱炉等において漏れが生じない範囲であればよい。例えば、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は９１５ＭＨｚを挙げることができる。
In order for the smelting raw material pellet 1 containing the conductive material 3 to have a microwave resonance structure, the interval between the particles 32 of the conductive material 3 is 1/10 or less of the effective wavelength of the microwave frequency used. It is comprised so that. The effective wavelength here is calculated from “free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, and the free space wavelength is calculated from “light velocity / frequency used”.
Note that the frequency of the microwave used may be in a range that does not cause leakage in a heating furnace or the like to which microwaves are applied, within the range specified by the Radio Law. For example, 2.45 GHz, 5.8 GHz, or 915 MHz can be mentioned.
上記の構成は、均一型の製錬原料ペレット１に用いられることが好ましい。 The above configuration is preferably used for the uniform smelting raw material pellet 1.
次に、導電性物質３を含む製錬原料ペレット１が、その１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍とすることが好ましい。ここでいう実効波長とは、「自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」から算出され、自由空間波長は、「光速度／使用される周波数」から算出される。
なお、使用されるマイクロ波の周波数は、電波法の規定の範囲内であって、マイクロ波が照射される加熱炉等において漏れが生じない範囲であればよい。例えば、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は９１５ＭＨｚを挙げることができる。
Next, it is preferable that the smelting raw material pellet 1 containing the conductive substance 3 has the length of one side or the peripheral length of an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used. The effective wavelength here is calculated from “free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, and the free space wavelength is calculated from “light velocity / frequency used”.
Note that the frequency of the microwave used may be in a range that does not cause leakage in a heating furnace or the like to which microwaves are applied, within the range specified by the Radio Law. For example, 2.45 GHz, 5.8 GHz, or 915 MHz can be mentioned.
上記の構成は、均一型又は偏在型のいずれの製錬原料ペレット１に用いられてもよい。なお、導電性物質の粒子３１が偏在する（偏在型）場合には、アンテナ長が不揃い又は不規則となり、これにより、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）に反映される。詳しくは、後述する。 The above configuration may be used for the smelting raw material pellet 1 of either a uniform type or an uneven distribution type. When the conductive material particles 31 are unevenly distributed (locally distributed type), the antenna lengths are uneven or irregular, which is reflected in the Q value (index of microwave absorption ability). Details will be described later.
偏在型ペレットの特徴として、使用される周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）近辺の幅広い帯域についてマイクロ波を吸収することができ、マグネトロン等の周波数が不安定な電源による製錬に適することがいえる。 As a feature of the ubiquitous pellet, microwaves can be absorbed in a wide band in the vicinity of the used frequency (for example, 2.45 GHz), and it can be said that the pellet is suitable for smelting by a power source with unstable frequency such as magnetron.
一方で、アンテナ形状の導電性物質を内包するペレット（アンテナ型）は、利用可能な周波数の帯域は狭いが、所定の周波数のマイクロ波を正確に照射した場合には、エネルギー効率が高いという利点がある。 On the other hand, pellets (antenna type) containing an antenna-shaped conductive material have a narrow frequency band that can be used, but have the advantage of high energy efficiency when precisely irradiated with microwaves of a predetermined frequency. There is.
本発明に係る製錬原料ペレット１について、上記の構造でマイクロ波の共振構造となっていることを確認するために、加熱室内における電場分布のシミュレーション実験を行った。
上記電場分布のシミュレーション画像を、図７〜８に示す。図７は、従来の構造の製錬原料ペレットＰ（金属酸化物と還元剤が均一に混合された団鉱であって、導電性物質の集合体を内包しないもの）についてのシミュレーション結果であり、図８は、本発明に係る
製錬原料ペレット１（金属酸化物と還元剤が均一に混合された団鉱であって、導電性物質の集合体が内包されたもの）についてのシミュレーション結果である。
In order to confirm that the smelting raw material pellet 1 according to the present invention has a microwave resonance structure with the above structure, an electric field distribution simulation experiment was performed in the heating chamber.
Simulation images of the electric field distribution are shown in FIGS. FIG. 7 is a simulation result of a smelting raw material pellet P having a conventional structure (a noble ore in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed and does not include an aggregate of conductive substances) FIG. 8 is a simulation result of the smelting raw material pellet 1 according to the present invention (a briquette in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed, and an aggregate of conductive substances is included). .
図７では原料ペレットＰを、図８では製錬原料ペレット１を、それぞれ５つ縦に積み上げている。
これらのシミュレーション結果の画像は、淡色の部分ほど電場のエネルギー密度が高く、濃色の部分ほど電場のエネルギー密度が低いことを表わしている。
In FIG. 7, five raw material pellets P are stacked vertically, and in FIG. 8, five smelting raw material pellets 1 are stacked vertically.
The images of these simulation results indicate that the light color portion has a higher electric field energy density and the darker color portion has a lower electric field energy density.
まず、従来の構造の製錬原料ペレットＰについて、上記シミュレーション画像について説明する。従来の構造の製錬原料ペレットＰは、本発明における基材２と同じく、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした構成である。
図７に示されるように、電場のエネルギー密度が高い箇所が、加熱室全体に及んでおり、これにより、マイクロ波が加熱室全体に散逸することがわかった。また、このシミュレーション実験によれば、ペレットＰの到達温度は、５００〜６００℃程度であった。
First, the simulation image of the smelting raw material pellet P having a conventional structure will be described. The smelting raw material pellet P having a conventional structure has a structure in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed into a briquette like the base material 2 in the present invention.
As shown in FIG. 7, it was found that the portion where the energy density of the electric field is high reaches the entire heating chamber, and thereby, microwaves are dissipated throughout the heating chamber. Moreover, according to this simulation experiment, the reached temperature of the pellet P was about 500-600 degreeC.
続いて、本発明に係る製錬原料ペレット１について、上記シミュレーション画像について説明する。使用された製錬原料ペレット１は、図１に示されるように、円筒形の基材２に、棒形状の導電性物質の集合体３１（３１ａ）が内包された構成である。 Then, the said simulation image is demonstrated about the smelting raw material pellet 1 which concerns on this invention. As shown in FIG. 1, the used smelting raw material pellet 1 has a structure in which a rod-shaped conductive substance aggregate 31 (31 a) is included in a cylindrical base material 2.
図８に示されるように、製錬原料ペレット１を使用したシミュレーション実験では、従来の製錬原料ペレットＰを使用した場合に比べて、電場のエネルギー密度が高い箇所が、製錬原料ペレット１の近辺に集中しており、加熱室内の他の箇所では、電場のエネルギー密度が低いことが確認された。これを換言すれば、マイクロ波が、製錬原料ペレット１の近辺に集中することが分かった。また、このシミュレーション実験によれば、製錬原料ペレット１の到達温度は、１０００℃以上に達し、従来のペレットＰよりも高温に加熱され、加熱効率が著しく改善されることが確認された。 As shown in FIG. 8, in the simulation experiment using the smelting raw material pellet 1, compared with the case where the conventional smelting raw material pellet P is used, the portion where the energy density of the electric field is higher is the smelting raw material pellet 1. It was concentrated in the vicinity, and it was confirmed that the energy density of the electric field was low in other parts of the heating chamber. In other words, it was found that microwaves were concentrated in the vicinity of the smelting raw material pellet 1. Further, according to this simulation experiment, it was confirmed that the ultimate temperature of the smelting raw material pellet 1 reached 1000 ° C. or higher and was heated to a higher temperature than the conventional pellet P, and the heating efficiency was remarkably improved.
上記のとおり、製錬原料ペレット１が、マイクロ波の共振構造となることによって、加熱室内においてマイクロ波が原料に集中し、原料の加熱・還元の効率が著しく高まることが確認された。 As described above, it was confirmed that the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure, so that the microwave is concentrated on the raw material in the heating chamber, and the efficiency of heating and reducing the raw material is remarkably increased.
次に、製錬原料ペレット１を複数個使用し、これらを１つの製錬原料４として加熱・還元する構成について説明する。
上述の製錬原料ペレット１についてのシミュレーション実験により、製錬原料４が、マイクロ波の共振構造となることによっても、この製錬原料４にマイクロ波が集中して照射され、加熱効率は高くなることは明らかである。
Next, a configuration in which a plurality of smelting raw material pellets 1 are used and heated and reduced as one smelting raw material 4 will be described.
As a result of the simulation experiment on the smelting raw material pellet 1, even when the smelting raw material 4 has a microwave resonance structure, the smelting raw material 4 is irradiated with concentrated microwaves, and the heating efficiency is increased. It is clear.
製錬原料ペレット１は、その単体でマイクロ波の共振構造であるため、これを縦に積み上げる、横に並べる、敷き詰める等することで複数個を配置し、１つの製錬原料４とすれば、この製錬原料４は、マイクロ波の共振構造を有する。しかし、これだけでは、製錬原料４の近辺へのマイクロ波の集中が安定しない。そこで、複数の製錬原料ペレット１を、以下のように配置することが好ましく、この配置により製錬原料４はマイクロ波の共振構造を有し、加熱室内においてマイクロ波が集中して照射される。 Since the smelting raw material pellet 1 has a microwave resonance structure as a single unit, if a plurality of smelting raw material pellets 1 are arranged by stacking them vertically, arranging them side by side, laying down, etc. This smelting raw material 4 has a microwave resonance structure. However, this alone does not stabilize the concentration of microwaves in the vicinity of the smelting raw material 4. Therefore, it is preferable to arrange a plurality of smelting raw material pellets 1 as follows. With this arrangement, the smelting raw material 4 has a microwave resonance structure, and microwaves are concentratedly irradiated in the heating chamber. .
図９に示される実施例は、図１に示される製錬原料ペレット１を、棒形状の導電性物質の集合体３１（３１ａ）が一直線になるように、縦方向（垂直方向）に積み上げられた構成の製錬原料４である。かかる構成の製錬原料４は、縦方向の高さを、照射されるマイクロ波の１波長、１／２波長又は１／４波長（即ち、１／４波長の整数倍。）とすることが好ましい。この構成により、製錬原料４は、マイクロ波の共振構造となり、マイクロ波は製錬原料４に集中し、加熱効率を高めることができる。 In the embodiment shown in FIG. 9, the smelting raw material pellets 1 shown in FIG. 1 are stacked in the vertical direction (vertical direction) so that the aggregates 31 (31a) of rod-shaped conductive substances are in a straight line. It is the smelting raw material 4 of the structure. In the smelting raw material 4 having such a configuration, the height in the vertical direction is set to one wavelength, 1/2 wavelength, or 1/4 wavelength (that is, an integral multiple of 1/4 wavelength) of the irradiated microwave. preferable. With this configuration, the smelting raw material 4 has a microwave resonance structure, and the microwaves can be concentrated on the smelting raw material 4 to increase the heating efficiency.
また、図９に示される実施例では、製錬原料ペレット１を縦方向に積み上げたが、図１０に示されるように、棒形状の導電性物質の集合体３１が一直線になるように、横方向（水平方向）に並べる構成としてもよい。この場合も、製錬原料４の長さが、照射されるマイクロ波の１波長、１／２波長又は１／４波長（即ち、１／４波長の整数倍。）とされることが好ましい。 Further, in the embodiment shown in FIG. 9, the smelting raw material pellets 1 are stacked in the vertical direction. However, as shown in FIG. It is good also as a structure arranged in a direction (horizontal direction). Also in this case, the length of the smelting raw material 4 is preferably set to one wavelength, ½ wavelength, or ¼ wavelength of the irradiated microwave (that is, an integral multiple of ¼ wavelength).
製錬原料ペレット１を複数個使用し、これらを１つの集合体として製錬原料４を形成し、この製錬原料４が共振構造を有する他の例について説明する。 Another example in which a plurality of smelting raw material pellets 1 are used, and a smelting raw material 4 is formed as an aggregate of these smelting raw material 4 and the smelting raw material 4 has a resonance structure will be described.
製錬原料ペレット１を複数個用いて、１つの集合体（製錬原料４）を形成し、この製錬原料４の１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍とすれば、この製錬原料４はマイクロ波の共振構造を有する。ここで、実効波長とは、自由空間波長／ＳＱＲＴ(導電性物質の周囲の誘電率）から算出され、自由空間波長は、光速度／使用される周波数で算出される。 A plurality of the smelting raw material pellets 1 are used to form one aggregate (smelting raw material 4), and the length of one side or the perimeter of the smelting raw material 4 is set to the effective frequency of the microwave used. If it is set to an integral multiple of 1/4 of the wavelength, the smelting raw material 4 has a microwave resonance structure. Here, the effective wavelength is calculated from the free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material), and the free space wavelength is calculated by the speed of light / the frequency used.
製錬原料ペレット１を、所定の間隔で並べて配置することによって、メタマテリアル構造を有する製錬原料４を得ることができる。
メタマテリアル構造とするためには、アンテナ形状に成形された導電性物質の集合体３１を内包させた製錬原料ペレット１を、等間隔に並べて配置すればよい。
By arranging the smelting raw material pellets 1 at a predetermined interval, a smelting raw material 4 having a metamaterial structure can be obtained.
In order to obtain a metamaterial structure, the smelting raw material pellets 1 including the aggregates 31 of conductive substances formed in an antenna shape may be arranged at equal intervals.
まず、図１１〜１２に示されるように、製錬原料ペレット１を、等間隔で並べて配置することで、メタマテリアルの性質を有するメタマテリアル層５を形成する。図１１は、図３に示されるリング状の導電性物質の集合体３３を、図１２は、図４に示されるスプリットリング状の導電性物質の集合体３４を内包する製錬原料ペレット１を、それぞれ複数個並べて配置し、メタマテリアル層５を形成した例である。
このメタマテリアル層５を層状に重ねて配置すれば、マイクロ波の反射層、即ち、例えば２．４５Ｇｈｚの反射層を形成することができる。
First, as FIG. 11-12 shows, the metamaterial layer 5 which has the property of a metamaterial is formed by arranging the smelting raw material pellet 1 side by side at equal intervals. 11 shows the aggregate 33 of the ring-shaped conductive substance shown in FIG. 3, and FIG. 12 shows the pellets 1 of the smelting material containing the aggregate 34 of the split ring-shaped conductive substance shown in FIG. These are examples in which the metamaterial layer 5 is formed by arranging a plurality of them.
If this metamaterial layer 5 is arranged in a layered manner, a microwave reflection layer, that is, a reflection layer of 2.45 Ghz, for example, can be formed.
続いて、図１３に示されるように、メタマテリアル層５の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合して形成した基材層６を、メタマテリアル層５に挟まれるように配置する。
上記のようにして、メタマテリアル層５と基材層６とが交互に重なり合い、層構造に形成された製錬原料４に、マイクロ波を照射すれば、基材層６においてマイクロ波の共振が生ずることになる。この構成によって、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料４に集中して照射されるので、加熱効率を高めることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the base material layer 6 formed by uniformly mixing the metal oxide and the reducing agent is disposed between the metamaterial layers 5 so as to be sandwiched between the metamaterial layers 5. .
As described above, when the metamaterial layer 5 and the base material layer 6 are alternately overlapped and the smelting raw material 4 formed in the layer structure is irradiated with microwaves, the base material layer 6 has microwave resonance. Will occur. With this configuration, microwaves are concentrated and irradiated on the smelting raw material 4 in the heating furnace, so that the heating efficiency can be increased.
製錬原料ペレット１の製造方法について、以下に説明する。
例として、導電性物質３の集合体３１が、棒形状である場合を示す。なお、本発明に係る製錬原料ペレット１は、以下に記載する製造方法に限定されるものではない。
The manufacturing method of the smelting raw material pellet 1 is demonstrated below.
As an example, the case where the aggregate 31 of the conductive material 3 has a rod shape is shown. In addition, the smelting raw material pellet 1 which concerns on this invention is not limited to the manufacturing method described below.
先ず、同等粒径の金属酸化物の粒体と還元剤の粒体とを混合し、これを型に入れて加圧成形する。この加圧成形された団鉱に、ボール盤等を使用して穿穴する。この穿穴の際には、貫通しないようにし、器状の団鉱を形成する。
次に、この穴に導電性物質の粒体を詰める。そして、一度加圧成形された金属酸化物を崩し、これを用いて、導電性物質に蓋をするような要領でこの穴を塞ぐ。このような手順で、製錬原料ペレット１を製造することができる。
なお、上記のように穴に蓋をするのは、導電性物質が露出していると、これが零れるおそれがあるためである。なおまた、一度加圧成形された金属酸化物で蓋をするのは、加圧成形していない金属酸化物では、蓋として保持されず、金属酸化物と導電性物質が共に粒体として零れるおそれがあるためである。
First, the metal oxide particles having the same particle diameter and the reducing agent particles are mixed, put into a mold, and pressure-molded. Holes are drilled in this pressure-molded briquette using a drilling machine or the like. In the case of this drilling, it does not penetrate and a vessel-shaped briquette is formed.
Next, the holes are filled with conductive particles. Then, the metal oxide once press-molded is broken, and this is used to close the hole in such a manner as to cover the conductive material. The smelting raw material pellet 1 can be manufactured by such a procedure.
The reason why the hole is covered as described above is that if the conductive material is exposed, this may spill. In addition, the metal oxide that has been press-molded once is not covered with the metal oxide that has not been press-molded, and both the metal oxide and the conductive material may spill as particles. Because there is.
導電性物質の集合体３１が、コイル形状、リング形状又はスプリットリング形状である場合には、これらの形状の導電性物質の集合体３１を加圧成形等の手段により作成しておき、これを、同等粒径の金属酸化物の粒体と還元剤の粒体とを混合物に埋め込み、加圧成形することで製造することができる。また、同等粒径の金属酸化物の粒体と還元剤の粒体との混合物を加圧成形し、これに削り出しや穿穴等の手段によってコイル形状、リング形状又はスプリットリング形状の穴を設け、この所定の形状に設けられた穴に、導電性物質の粒体を流し込み、一度加圧成形された金属酸化物を崩した物等で蓋をして、全体を加圧成形する手段も採用することができる。 When the conductive material aggregate 31 has a coil shape, a ring shape, or a split ring shape, the conductive material aggregate 31 having these shapes is prepared by means of pressure molding or the like. The metal oxide particles having the same particle diameter and the reducing agent particles can be embedded in the mixture and pressure-molded. In addition, a mixture of metal oxide particles having the same particle diameter and reducing agent particles is pressure-molded, and a coil-shaped, ring-shaped or split-ring-shaped hole is formed on the mixture by means such as cutting or drilling. There is also a means for pouring the particles of the conductive material into the holes provided in the predetermined shape, covering the metal oxides that have been press-molded once, and the like, and press-molding the whole. Can be adopted.
次に、例として、導電性物質の粒子３２が、基材２内に偏在した態様である偏在型の製錬原料ペレット１について、その製造方法を示す。
偏在型のペレットは、粒径の異なる金属酸化物、還元剤及び導電性物質の粒子３２を混合し、これらの混合物を加圧成形することで製造することができる。ペレット内で、導電性物質の粒子３２は不規則に配され、基材２の中に偏在する。
Next, as an example, a manufacturing method for the unevenly-distributed smelting raw material pellet 1 in which the conductive material particles 32 are unevenly distributed in the base material 2 will be described.
The unevenly distributed pellets can be manufactured by mixing metal oxides 32 having different particle diameters, reducing agents, and conductive material particles 32, and pressing the mixture. Within the pellets, the conductive material particles 32 are irregularly arranged and unevenly distributed in the substrate 2.
具体例として、金属酸化物である軽焼ドロマイト（212〜425μm）と、導電性物質であるフェロシリコン（100〜212μm）の混合物を、径13mm×高さ12mmの円筒形ペレットに加圧成形する方法を挙げることができる。 As a specific example, a mixture of lightly burned dolomite (212 to 425 μm), which is a metal oxide, and ferrosilicon (100 to 212 μm), which is a conductive material, is pressed into cylindrical pellets having a diameter of 13 mm and a height of 12 mm. A method can be mentioned.
例えば、これを５つ積み上げる又は横に並べる（図９〜１０参照）と、マイクロ波の周波数である約２．４５ＧＨｚに対して共振構造となり、効率的な加熱が可能となる。 For example, when five of these are stacked or arranged side by side (see FIGS. 9 to 10), a resonant structure is obtained with respect to the microwave frequency of about 2.45 GHz, and efficient heating becomes possible.
最後に、製錬原料ペレット１における導電性物質の内包手段によって、マイクロ波の吸収能に如何なる相違が発生するかを検証するため、次のような実験を行った。 Finally, in order to verify what difference occurs in the ability to absorb microwaves by the means for encapsulating the conductive material in the smelting raw material pellet 1, the following experiment was conducted.
図１５は、次に示す（１）〜（３）の各製錬原料ペレット１のＱ値を導出するために、ＴＥ１０３モードを使って測定した結果を表すグラフである。Ｑ値とは、マイクロ波の吸収能を示す指標であり、ピーク周波数／帯域幅（半値幅）から導出される。 FIG. 15 is a graph showing the results of measurement using the TE103 mode in order to derive the Q value of each smelting raw material pellet 1 of (1) to (3) shown below. The Q value is an index indicating the microwave absorption capability, and is derived from the peak frequency / bandwidth (half-value width).
（１）金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材２に、アンテナ形状に成形された導電性物質の集合体３１を内包させた構成（アンテナ型）
（２）金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材２に、多数の導電性物質の粒子３２が、均一かつ略等間隔に内包された構成（均一型）
（３）金属酸化物と還元剤と多数の導電性物質の粒子３２を混合して、導電性物質３が、不均一かつ不規則に偏在して内包された構成（偏在型）
(1) Configuration in which an aggregate 31 of conductive material formed into an antenna shape is included in a base material 2 obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent into a briquette (antenna type)
(2) A structure in which a large number of conductive material particles 32 are uniformly and substantially equidistantly embedded in a base material 2 obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent into a briquette (uniform type)
(3) A configuration in which the metal oxide, the reducing agent, and a large number of particles 32 of the conductive material are mixed, and the conductive material 3 is unevenly and irregularly distributed and included (unevenly distributed type).
図１５に示されるグラフから、上記（１）〜（３）の各製錬原料ペレットのＱ値を導出すると、次のとおりとなった。
（１）アンテナ型：Ｑ＝１００３
（２）均一型 ：Ｑ＝８６９
（３）偏在型 ：Ｑ＝７２２
When the Q value of each smelting raw material pellet of the above (1) to (3) was derived from the graph shown in FIG. 15, it was as follows.
(1) Antenna type: Q = 1003
(2) Uniform type: Q = 869
(3) Uneven distribution type: Q = 722
上記の結果より、（１）のアンテナ型は、帯域幅が狭いものの、マイクロ波の周波数を正確に合致させることによって、極めて高い吸収能を発揮でき、マイクロ波エネルギーの大半をペレットに吸収することができ、加熱効率を著しく高めることができる。 From the above results, although the antenna type (1) has a narrow bandwidth, it can exhibit extremely high absorption capacity by accurately matching the microwave frequency, and absorbs most of the microwave energy in the pellet. Heating efficiency can be remarkably increased.
一方、（３）の偏在型は、Ｑ値が最も低く、マイクロ波の吸収能は低いものの、帯域幅が広いため、幅広い周波数に対応ができ、照射されるマイクロ波の周波数が不安定である場合などでも、一定の加熱効率を得ることができる。マルチモードには最適であるともい
える。
On the other hand, the uneven distribution type (3) has the lowest Q value and low microwave absorption capability, but has a wide bandwidth, so it can handle a wide range of frequencies, and the frequency of the irradiated microwave is unstable. In some cases, a certain heating efficiency can be obtained. It can be said that it is most suitable for multi-mode.
（２）の均一型は、Ｑ値と帯域幅が共に（１）と（３）の間であり、比較的高い吸収能を発揮しつつ、対応できる周波数も比較的広いという利点がある。 The uniform type (2) has an advantage that both the Q value and the bandwidth are between (1) and (3), exhibiting a relatively high absorption capacity, and a relatively wide frequency range.
１ 製錬原料ペレット
２ 基材
３ 導電性物質
３１ 導電性物質の集合体
３１ａ 棒形状
３１ｂ コイル形状
３１ｃ リング形状
３１ｄ スプリットリング形状
３２ 導電性物質の粒子
４ 製錬材料
５ メタマテリアル層
６ 基材層
Ｐ 従来の製錬原料ペレット
１０１ 従来の製錬装置
１０２ 加熱室
１０３ 凝縮室
１０４ マイクロ波源
１０５ 導波管
１０６ シールド
１０７ 隔壁
１０８ 蒸気出口
１０９ 原材料
１１０ 原材料載置台
１１１ 原材料容器
１１２ マイクロ波導入口
Ｖ 真空ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Smelting raw material pellet 2 Base material 3 Conductive substance 31 Aggregate of conductive substance 31a Rod shape 31b Coil shape 31c Ring shape 31d Split ring shape 32 Particles of conductive material 4 Smelting material 5 Metamaterial layer 6 Base material layer P Conventional smelting raw material pellet 101 Conventional smelting apparatus 102 Heating chamber 103 Condensing chamber 104 Microwave source 105 Waveguide 106 Shield 107 Bulkhead 108 Steam outlet 109 Raw material 110 Raw material mounting table 111 Raw material container 112 Microwave inlet V Vacuum pump
上記本発明の課題は、下記の手段により達成される。
１．マイクロ波を加熱源とする製錬の原料となるペレットであって、
金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に、導電性物質を内包させた構成であり、
ペレット内に、導電性部分と誘電性部分とが設けられ、
該ペレットは、少なくとも１つの辺又は１つの円周を有する形状であり、
該ペレットの１辺の長さ又は周囲長が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍に形成された構成であることを特徴とするマイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレット。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用されるマイクロ波の周波数」である。
The object of the present invention is achieved by the following means.
1. A pellet that is a raw material for smelting using microwaves as a heating source,
It is a structure in which a conductive material is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent,
In the pellet, a conductive portion and a dielectric portion are provided ,
The pellet is in a shape having at least one side or one circumference,
A product having a microwave resonance structure characterized in that the length of one side or the peripheral length of the pellet is formed to be an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used . Raw material pellets.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency of microwave used”.
３．導電性物質の粒子の間隔が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／１０以下に構成されたことを特徴とする前記１に記載の製錬原料ペレット。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用されるマイクロ波の周波数」である。
3. 2. The smelting raw material pellet according to 1 above, wherein the interval between the conductive material particles is 1/10 or less of the effective wavelength of the frequency of the microwave used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency of microwave used”.
４．導電性物質の集合体が、棒形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。
4 . 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a rod shape.
５．導電性物質の集合体が、コイル形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。
5 . 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a coil shape.
６．導電性物質の集合体が、リング形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。
6 . 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive substances is formed into a ring shape.
７．導電性物質の集合体が、スプリットリング形状に成形されたことを特徴とする前記２に記載の製錬原料ペレット。
7 . 3. The smelting raw material pellet according to 2 above, wherein the aggregate of conductive materials is formed into a split ring shape.
８．前記１〜７のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、１つの集合体として形成された製錬原料であって、
該１つの集合体に形成された製錬原料は、少なくとも１つの辺又は１つの円周を有する形状であり、
該１つの集合体に形成された製錬原料の１辺の長さ又は周囲長が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍であることを特徴とする製錬原料。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用される周波数」である。
8 . A smelting raw material formed as one aggregate using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 7 ,
The smelting raw material formed in the one aggregate is a shape having at least one side or one circumference,
The smelting raw material characterized in that the length of one side or the perimeter of the smelting raw material formed in the one aggregate is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the microwave used. .
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency used”.
９．前記１〜７のいずれかに記載の製錬原料ペレットが複数個用いられ、これらを等間隔に並べて配置することで１層のメタマテリアル層を形成し、
このメタマテリアル層が複数個用いられ、これらを層状に配置することで、マイクロ波の反射層が形成されると共に、
この層状に配置されたメタマテリアル層の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした基材層が配置された構成であり、
前記メタマテリアル層の間に配置された前記基材中で、マイクロ波の共振が生ずることを特徴とする製錬原料。
9 . A plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 7 are used, and a metamaterial layer is formed by arranging them at equal intervals ,
A plurality of the metamaterial layers are used, and by arranging these layers in layers, a microwave reflection layer is formed,
Between the metamaterial layers arranged in this layer shape, a base material layer in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed to form a briquette is arranged,
A smelting raw material in which microwave resonance occurs in the base material disposed between the metamaterial layers.
１０．前記４に記載の製錬原料ペレットが複数個用いられ、
これらが、棒状に成形された導電性物質の集合体が直線状となるように配置されると共に、
この複数の製錬原料ペレットによる長さが、１／４波長の整数倍とされることで、マイクロ波の共振構造を有することを特徴とする製錬原料。
10 . A plurality of the smelting raw material pellets described in 4 above are used,
These are arranged so that the aggregate of conductive materials formed into a rod shape is linear,
A length of the plurality of smelting raw material pellets is an integral multiple of a quarter wavelength, thereby having a microwave resonance structure.
前記１に示す発明によれば、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に、導電性物質を内包させることによって、ペレット内に導電性部分と誘電性部分とが設けられるので、マイクロ波の共振構造を得ることできる。これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中
して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。
また、前記１に示す発明によれば、ペレットの１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍に形成すれば、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高いペレットを得ることができる。この場合のペレットは、基材に対して、導電性物質が均一又は偏在して内包された態様である。
これにより、この製錬原料ペレットにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が原料ペレットに対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the first aspect of the invention, the conductive portion and the dielectric portion are formed in the pellet by encapsulating the conductive material in the base material obtained by uniformly mixing the metal oxide and the reducing agent. Since it is provided, a microwave resonance structure can be obtained. Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
Further, according to the invention described in 1 above, if the length of one side or the peripheral length of the pellet is formed to be an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the used microwave frequency, the Q value (microwave It is possible to obtain pellets having a high absorbability index). The pellet in this case is an aspect in which the conductive substance is contained uniformly or unevenly with respect to the base material.
Thereby, when this smelting raw material pellet is irradiated with a microwave, in the heating furnace, the microwave is concentrated and irradiated to the raw material pellet, and a smelting raw material pellet with high heating efficiency can be obtained.
前記４に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、棒形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the invention shown in 4 above, an aggregate of conductive substances is formed into a rod-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記５に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、コイル形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the invention shown in 5 above, the aggregate of conductive materials is formed into a coil-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記６に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、リング形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the invention described in 6 above, an aggregate of conductive substances is formed into a ring-shaped antenna shape, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記７に示す発明によれば、導電性物質の集合体を、スプリットリング形状のアンテナ形状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に内包させることで、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料ペレットを得ることができる。
According to the invention described in the above item 7 , the aggregate of conductive materials is formed into a split ring-shaped antenna, and this is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent. Thus, a smelting raw material pellet having a microwave resonance structure can be obtained.
前記８に示す発明によれば、前記１〜７のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、共振構造を持つ製錬原料を得ることができる。
即ち、製錬原料ペレットを複数個用いて、１つの集合体（製錬原料）を形成し、この集合体（製錬原料）の１辺の長さ又は周囲長を、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍に形成すれば、Ｑ値（マイクロ波吸収能の指標）の高い製錬原料を得ることができる。
これにより、この製錬原料はマイクロ波の共振構造となり、これにマイクロ波を照射すると、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に対して集中して照射され、加熱効率の高い製錬原料を得ることができる。
According to the invention shown in 8 , the smelting raw material having a resonance structure can be obtained by using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 7 .
That is, a plurality of smelting raw material pellets are used to form one aggregate (smelting raw material), and the length of one side or the perimeter of this aggregate (smelting raw material) If it is formed to be an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency, a smelting raw material having a high Q value (index of microwave absorption ability) can be obtained.
As a result, the smelting raw material has a microwave resonance structure. When microwaves are irradiated to the smelting raw material, the microwave is concentrated on the smelting raw material in the heating furnace, and the smelting raw material has high heating efficiency. Can be obtained.
前記９に示す発明によれば、前記１〜７のいずれかに記載の製錬原料ペレットを複数個用いて、共振構造を持つ製錬原料を得ることができる。
前記９の構成を詳述すると、先ず、複数の製錬原料ペレットを、等間隔に並べて配置することで１層のメタマテリアル層を形成する。このメタマテリアル層が複数個用いられ、これらを層状に配置することで、マイクロ波の反射層を形成する。
次に、前記メタマテリアル層の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合した団鉱を挟むように配置する。かかる構成の製錬原料に、マイクロ波を照射すれば、前記メタマテリアル層の間に配置された前記団鉱中で、マイクロ波の共振が生ずることになる。
この構成によって、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に集中して照射されるので、加熱効率を高めることができる。
According to the invention shown in 9 , the smelting raw material having a resonance structure can be obtained by using a plurality of the smelting raw material pellets according to any one of 1 to 7 .
If the structure of said 9 is explained in full detail, first, the metamaterial layer of one layer will be formed by arranging a plurality of smelting raw material pellets arranged at equal intervals . A plurality of metamaterial layers are used, and a microwave reflection layer is formed by arranging these metamaterial layers in layers .
Next, it arrange | positions so that the briquette which mixed the metal oxide and the reducing agent uniformly may be pinched | interposed between the said metamaterial layers. When the smelting raw material having such a configuration is irradiated with microwaves, microwave resonance occurs in the briquette disposed between the metamaterial layers.
With this configuration, microwaves are concentrated and irradiated on the smelting raw material in the heating furnace, so that the heating efficiency can be increased.
前記１０に示す発明によれば、導電性物質の集合体を棒状に成形し、これを金属酸化物と還元剤を均一に混合した団鉱に内包させた製錬原料ペレットを、この棒状の導電性物質が直線状になるように配置し、この複数の製錬原料ペレットによる長さを、１／４波長の整数倍とすることで、製錬原料がマイクロ波のアンテナとなり、マイクロ波の共振構造を有する製錬原料を得ることができる。
この構成によって、加熱炉内において、マイクロ波が製錬原料に集中して照射されるので、加熱効率を高めることができる。
According to the invention shown in 10 above, a smelting raw material pellet obtained by forming an aggregate of conductive substances into a rod shape and encapsulating the aggregate in a briquette in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed is formed into this rod-shaped conductive material. The material is arranged in a straight line, and the length of the plurality of smelting raw material pellets is an integral multiple of a quarter wavelength, so that the smelting raw material becomes a microwave antenna, and the microwave resonance A smelting raw material having a structure can be obtained.
With this configuration, microwaves are concentrated and irradiated on the smelting raw material in the heating furnace, so that the heating efficiency can be increased.
Claims (11)
金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱とした基材に、導電性物質を内包させた構成であり、
ペレット内に、導電性部分と誘電性部分とを設けたことによって、マイクロ波の共振構造を有することを特徴とする製錬原料ペレット。 A pellet that is a raw material for smelting using microwaves as a heating source,
It is a structure in which a conductive material is encapsulated in a base material obtained by uniformly mixing a metal oxide and a reducing agent,
A smelting raw material pellet characterized by having a microwave resonance structure by providing a conductive portion and a dielectric portion in the pellet.
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用されるマイクロ波の周波数」である。 3. The smelting raw material pellet according to claim 1, wherein an interval between particles of the conductive material is 1/10 or less of an effective wavelength of a microwave frequency to be used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency of microwave used”.
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用される周波数」である。 The smelting raw material pellet according to claim 1 or 2, wherein the length of one side or the perimeter is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency used”.
この製錬原料の１辺の長さ又は周囲長が、使用されるマイクロ波の周波数の実効波長の１／４の整数倍であることを特徴とする製錬原料。
ただし、「実効波長＝自由空間波長／ＳＱＲＴ（導電性物質の周囲の誘電率）」、「自由空間波長＝光速度／使用される周波数」である。 A smelting raw material formed as one aggregate using a plurality of the smelting raw material pellets according to claim 1,
The smelting raw material characterized in that the length of one side or the perimeter of this smelting raw material is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the frequency of the microwave used.
However, “effective wavelength = free space wavelength / SQRT (dielectric constant around the conductive material)”, “free space wavelength = light velocity / frequency used”.
このメタマテリアル層の間に、金属酸化物と還元剤を均一に混合して団鉱にした基材層が配置された構成であり、
前記メタマテリアル層の間に配置された前記基材中で、マイクロ波の共振が生ずることを特徴とする製錬原料。 A plurality of the smelting raw material pellets according to any one of claims 1 to 8 are used, and these are disposed so as to have a metamaterial property, thereby forming a metamaterial layer, whereby a microwave reflection layer is formed. Formed,
Between the metamaterial layer, a base material layer in which a metal oxide and a reducing agent are uniformly mixed to form a briquette is disposed,
A smelting raw material in which microwave resonance occurs in the base material disposed between the metamaterial layers.
これらが、棒状に成形された導電性物質の集合体が直線状となるように配置されると共
に、
この複数の製錬原料ペレットによる長さが、１／４波長の整数倍とされることで、マイクロ波の共振構造を有することを特徴とする製錬原料。 A plurality of smelting raw material pellets according to claim 5 are used,
These are arranged so that the aggregate of conductive materials formed into a rod shape is linear,
A length of the plurality of smelting raw material pellets is an integral multiple of a quarter wavelength, thereby having a microwave resonance structure.
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