JPH03178981A - プラズマ反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鉱石あるいは他の金属化合物または非金属化合
物を物理的または化学的に転化させるために極めて高い
温度で処理するために使用される改良されたプラズマ反
応装置に関する。

［従来の技術］ プラズマ反応装置は過去何十年にもわたって多数の研究
および開発の主題となってきたよく知られた装置である
。定義によればこのような反応装置は１対の電極間に熱
を発生ずるアークカラムを生成させるプラズマを利用し
て、処理すべき鉱物または化合物を極めて高い温度で加
熱することにより、他の方法では起り得ない反応を生起
させるものである。アークカラムを生成させるプラズマ
は、陽極と陰極との間に生成されたアーク（通常り、Ｃ
，）によって部分的にイオン化されたガス（以後、°゛
プラズマガス°°呼ぶ）から得られる活性化された分子
および／または解離した分子、プラスに帯電したイオン
および自由原子よりなる。

実際、プラズマガスは反応体として利用されることが少
なくない。すなわち、例えば酸素または空気は酸化反応
に利用することができる。−酸化炭素または水素は還元
反応に利用することができる。塩素は塩素化反応に、窒
素はニトロ化反応に利用することができる。

現在利用可能なプラズマ反応装置は、反応装置中でプラ
ズマを発生させて維持するために゛プラズマトーチ″と
呼ばれる装置を利用している。このようなプラズマトー
チには二つの異なる設計のものがある。

以後、パ中空トーチ°゛と呼ぶこれらの設計のつによれ
ば、プラズマトーチは銅またはステンレス鋼よりなる二
つの管形状の電極を有し、この電極は同軸に配置されそ
の端部は小さい絶縁リングによって離隔させられている
。プラズマガスは絶縁リングに形成された孔から電極の
間に注入される。電極間に生成されたアークによって発
生するプラズマは、トーチの電極がノズルとして作用し
、極めて高速度のジェットが得られる。

このような中空のトーチ中にガスを接線方向に注入して
渦を生成させ、ノズルの軸に沿ってアークを安定化させ
ることは通常行われていることである。場合によっては
、一方あるいは両方の電極の周りに電磁コイルを使用し
て電極に対するアークの連結部分を回転させ、電極表面
全体の浸食の危険性を減少させることも通常行われてい
ることである。さらに、電極の平均寿命を増大させるた
めに、水ジャケットで電極を冷却することも通常行われ
ていることである。

以下に“中実トーチ”′と呼ばれる他の設計によれば、
プラズマトーチは普通はタングステンのチップの形態の
固体陰極を有し、この陰極は中空の陽極の内部に絶縁体
によって中心部に保持されている。プラズマガスはタン
グステンチップとそれを囲む陽極との間の環状の中空部
に注入される。

さらにまた、中実トーチの構成部品、特にそのタングス
テンチップの平均寿命を増大させるために、このような
中実トーチに冷却手段を付加することは通常行われてい
る。

反応装置で使用されるプラズマトーチの設計がどうであ
ろうと、このトーチの使用および反応装置の操作への二
つの基本的なアプローチ（解決手段）がある。

これらのアプローチの一方は、要求される処理温度で処
理すべき物質を加熱するためにこの物質に放射されるプ
ラズマ炎を発生させるのにトーチを使用することよりな
る。このアプローチにおいては、プラズマアークカラム
が、注入されたプラズマガスによっ゛Ｃ所定の距離にお
いて１・・−ヂの組込み陽極と陰極の間から咳払われて
細長いループを形成しても、該カラムは組込み陽極と陰
極の間に常に拡がる。

他方のアプローチは、プラズマト−ヂ、詳しくはトーチ
の二つの組込み式電極を使用１ノで、この方法が始まる
とすぐにＴＬ極の間にプラズマアークカラムを発生させ
、続いてこのようじして発生されたアークカラムを通常
反応装置の底部に溶融形態で存在している被処理物に転
移させることよりなる。このようなアーク転移は実際に
は、中空トーチの場合にはダウンストリーム電極から、
中実トーヂの場合にはスリーブの形状の陽極から、反応
装置の底部にある溶融物質の浴と接触しているもう一つ
の電極（通常は陽極）に、電源の接続の一つを切替える
ことによって実現される。

もちろん、このアーク転移アプローチは処理すべき溶融
物質が電気伝導性である場合にのみ利用できる。しかし
ながら、このアプローチが利用されるときには、幾つか
の利点、すなわち陽極の熱損失が避けられ、アーク電力
か反応装置の内部に均一に分配され、また、反応装置の
底部にある浴が高温に保持される（アークが終るときに
は浴が過熱されるが）。

アメリカンシアナミド株式会社に譲渡された米国特許第
３，８５６，９１８号は、垂直なスリーブの頂部に軸方
向に配置さ和た中実あるいは中空のトーチを有する非ア
ーク転移プラズマ反応装置を開示している。被処理物質
がｌ・−ヂによってスリーブ中に吹込まれたプラズマ炎
によって加熱される間に、スリーブの内壁に突当ってこ
の内壁を流下してるつぼに入るように、被処理物質はｌ
−−チの真下でスリーブの頂部にある角度で空気によっ
て注入される。

ベツレヘム・スヂール株式会社に譲渡された米国特許第
４，００２，４６６号は、乗直なスリーブの頂部に軸方
向に設番づられた中実トーチを備えた転移アークプラズ
マ装置すなわち゛コリメーター°゛を開示している。ア
ークは１・−ヂの陰極チップから、電源に接続されて陽
極として作用するコリメーターの内壁に転移される。被
処理物質はコリメーターの頂部の近くに空気によって接
線方向に注入されコリメーターの内面上に落下フィルム
を形成する。アークはこのフィルムが落下する間にフィ
ルムをランダムに照射して物質がるつぼの中に落ちる前
にこの物質を望ましい処理温度に加熱する。この反応装
置の主要な利点は落下フィルムが陽極として作用するコ
リメーターの内面を保護してこの内面の浸食速度を低下
させる。

このフィルムは断熱羽としても作用し、外部で冷却され
る陽極での熱損失を減少させる。

テトロニクス・リサーチ＆デベロプメント株式会社に譲
渡された米国特許第３，９３２．１７１号および第４，
１５４，９７２号は、アークカラムが中空トーチの陰極
から環状の陽極と接触している溶融物質の浴に転移する
ようになっている転移アークプラズマ反応装置を開示し
ている。中空トーチは、反応装置の頂部にある角度で設
けられており、永久に同じ角度を狙うために陽極に対し
て同軸の垂直軸の周りに軌道をとっている。被処理物質
は、反応装置の頂部にある）・−ヂを囲む複数の開口部
から反応装置中に落下されるだけで、実質的に均一な円
筒状落下カーテンを形成し、このカーテンはトーチが回
転している間にプラズマアークカラムが掃引照射される
。

最後に、フラツグ・マインズ株式会社に当初付与されて
ハイドロ・ケベックに譲渡された米国特許第４，４６６
．８２４号は、前述の米国特許第４，００２，４６６号
に開示されたものと実質的に同じ設計の転移アークプラ
ズマ反応装置を開示しているが、陽極がスリーブまたは
コリメーターから流れる溶融物質が垂れ落ちるるつぼの
底部に配置されている点が異なる。もちろん、被処理物
質が接線方向に注入されるコリメーターは陽極浴から電
気的に絶縁されており、このため］・−ヂの陰極チップ
とプラズマアークカラムによって発生した熱によってス
リーブに沿って溶融物質か流下して生成される浴との間
にスリーブからアークが拡がる。この実施態様において
は、プロセスを開始するために、中実の）・−ヂも陰極
のタングステンチップを浴に接近させるように垂直に動
かずことができるようになっている。粉末状の物質も、
キャリヤーガスによってスリーブの内面に向って投げ出
され、好ましくは遮蔽として作用する必要ｆ７流下フィ
ルムを形成し、スリーブの表面の摩耗とその表面からの
熱損失を抑制する。

［発明が解決しようとする課題］ ベツレヘム・スチールの一つを含む他の公知の設計に対
するフラツグの設計の主要な利点は、木質的にはこの設
計がプロセスの熟効率を増大させるということである。

しかしながら、フラフタの設計は、微粉砕された被処理
物質を貯蔵ホッパーから反応装置へ続く供給バイブを経
由して運ぶために相当の圧力の下でキャリヤーガスを使
用しており、またこの物質を十分な速度で接線方向に注
入してスリーブの内面全体を被覆する均一な円筒状フィ
ルムを造り出すことが絶対に必要である同じ型の他の公
知の設剖と同じ主要な欠点を有している。

本発明の一つの目的は、既存のあらゆる反応装置の前述
の欠点をなくしたプラズマ反応装置を提供することであ
る。

さらに詳しくは、本発明の目的は、前述の欠点の大部分
を有利に避けるように非転移アーク型と転移アーク型の
両方の既存の様々の反応装置において今までは両立でき
ないと考えられていた諸特徴を組合せた改良された設計
を有するプラズマ反応装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、完全に切替え可能なプラズ
マ反応装置を提供してこのことによって必要なときには
何時ても非転移アーク処理の利用から転移アーク処理の
利用への切替え、あるいはその逆のことを可能にするこ
とである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、これらの目的およびその他の目的は粉
末状の物質を極めて高い温度でＩＡ埋するために使用さ
れるプラズマ反応装置によって遠戚されるが、この反応
装置は、上端部、下端部および円筒形状の内壁を有する
電気的に絶縁された垂直なスリーブと、このスリーブの
上端部に同軸状に設けられてプラズマアークカラムを発
生させるために使用される前記スリーブと同軸の少なく
とも一つの管形状の電極を有する中空のトーチと、この
トーチの内部に渦を発生させて管形状電極から拡がるプ
ラズマアークカラムを安定化させるために中空のトーチ
にガスを接線方向に注入する手段と、処理すべき粉末状
物質を中空のトーチのそばのスリーブ上ｔ４部からスリ
ーブの内部に落下させてスリーブ中に落下する粒子の実
質的に均一な円筒状カーテンを形成させる手段であって
、これらの粒子はプラズマカラムによって同時にＩＡＦ
ｌされながら中空のトーチからもれて内壁を完全に被１
［ｊ 覆する渦によってスリーブの内壁に向って遠心的に投射
されて内壁をシールドするようにした手段と、スリーブ
の下端部にお°いてスリーブから垂れ落ちる溶融状態の
処理された粒子を収集するためにスリーブの下に置かれ
たるつぼと、これらの電極の両方を電源に適当に接続す
ることによって中空のトーチの管形状電極と協働してプ
ラズマアークカラムを発生させる他の一つの電極とを含
むことを特徴とするものである。

［作用］ 本発明によるプラズマ反応装置は、スリーブの上端部に
置かれた物質を空気によって注入する必要がないので、
スリーブの頂部に物質を供給するために圧力をかけたキ
ャリヤーガスを使用する必要がない。本発明の装置は、
もっばら機械的であり米国特許第３，９３２，１７１号
および第４，１５４，９７２号に開示されたテクトロニ
クス・プラズマ反応装置で使用されているものと非常に
よく似た物質供給システムを利用しており、このシステ
ムは簡単で効率がよく空気による接線方向注入システム
よりもずっと目詰りが起りにくい。

本発明によるプラズマ反応装置も、中実トーチの代りに
通常の構造の中空１−−ヂを使用しており、この中空ト
ーチはタンゲスゾンデツブが苛酷な加熱を受ｉ−１て度
々交換ｌノなければならないとのような中実トーチより
も耐久性がよいことが知られている。

本発明によりは、スリーブの内壁に対する被処理物質の
粒子の投射は、もっばら中空トーチの内部のプラズマガ
スにより発生ずる渦によって行われ、この渦はガスがト
ーチから出るときに拡がる。

′他の′°電極がどこに配置されているかに応して、本
発明によるプラズマ反応装置は、転移アークプラズマ反
応装置として、あるいは非転移アークプラズマ反応装置
として作動する。

前述の最初のモードで作動させるためには、他の電極は
るつぼの中に配置されてこのるつぼの中に収集された溶
融物質と電気的に接触され中空トーチの管形状電極から
溶融物質へのアーク転移を生起させてスリーブから垂直
に拡がるプラズマアークカラムを発生させる。この特殊
なモートにおいては、るつぼ中の他の電極は米国特許第
４．４６６．８２４号におけるような陽極になる必要は
ないということは言及する価値かある。

実際上の問題として、この電極は中空トーチの電極の極
性に対応して陽極であっても陰極であってもよい。

アークが物質に転移されない第２のモードて作動さぜる
ためには、“他の″電極は任意の中空トーチの一部を形
成する他の管形状電極た番づからなるものである。

本発明によるプラズマ反応装置幻、他のＦ極のつか、ま
たはその他のものを電源に接続するものとして木来知ら
れている適当なスイッヂ手段とともに前記°゛他の°゛
電極両方が組込まれているという利点がある。だから、
プラズマ反応装置は被処理物質の種類、例えば非導電性
のガラスに対応して十分に適用可能であり、前述のどち
らのモードでも使用することができる。どのような場合
でも、粉末物質を落下させるために利用される手段はス
リーブの下端部にある中空トーチの周りに配置された複
数の開口部を含み、粉末物質はこの開口部からスリーブ
の内壁に接近して実質的に重力によってスリーブ中に供
給される。粉末物質は物質貯蔵ホッパーから続いている
エンドレススクリューまたは任意の同様の手段によって
これらの開口部に直接に供給される。そうでな番ジれば
、物質は米国特許第４，１５４，９７２号に開示されて
いるように比較的低い圧力で空気によって供給される。

［発明の効果］ タングステンチップ・トーチの代りに渦が発生される中
空トーチを使用する本発明によるプラズマ反応装置の主
要な利点は下記のように列記することができる。

（１）タングステンデツプ電極の使用、特殊なアークガ
スおよび酸化からの保護の必要性かなくなる。

（２）このプロセスは任意のガスを使用する。

酸化炭素は標準的中空トーチの銅電極に適合する良好な
還元プラズマガスとして使用される。

（３）中空トーチはタングステン・トーチよりも多くの
プラズマガスを使用する。ガスの流速が増大すると物質
の注入供給を助ける強力な接線方向の力を発生させる。

その結果として、様々な粒径の供給物質が供給パイプに
落込む。

（４）中空トーチは安定したプラズマアークカラムを発
生させるものとして知られている。このため融解／溶融
のための滞留時間が長くなる長いスリーブバイブを使用
することができる。

（５）アークが停止した場合の中空トーチの再始動は常
にタングステン・チップの酸化が心配される中実トーチ
と比較して全く容易である。

（６）電極はプロセスに要求されるどちらの極性のもの
でもよい。

［実施例］ 本発明の理解を助けるために以下に添付図面と関連させ
て本発明の好ましい実施態様を説明する。

第１図に示される本発明によるプラズマ反応装置は、好
ましくは反応装置の上方に配置された複数の貯蔵ホッパ
ー３に粉末状で貯蔵された物質をｌＡ理するために使用
されるようになっている。

反応装置１は、壁で閉塞された上端部７と、下端部９と
、円筒形状の内壁１１とを有し、拡がり電気的に絶縁さ
れ、鉛直力向に延在されたスリーブ５を備えている。

反応装置１は第２図により詳しく示さ」］ている中中空
トーチ３をも存する。スリーブ５の頂部に同軸に設けら
れているｌ・−ヂ１３は一対の管形状の電才石１５およ
び１７をイ了し、これらの電極は銅、ステンレス鋼その
他の適当な利料よりなり、それぞＪ］互いにそしてスリ
ーブに刻して同軸に配列されている。電極１５および１
７は少なくとも一つの孔２１を有する小さい絶縁リング
１９にＪ：って離隔配置されており、中空１−−チ１３
の内部および外部に矢印２３て示される渦を発生させる
ために、この孔２１から窒素、酸化炭素などの公知のガ
スが接線方向に注入される。この中空トーチの基本的な
構造はそれ自体よく知られておりこの型のトーチは例え
ばプラズマエネルギー株式会社などの様々な会社から商
業的に人手される。

中空トーチに接線方向にガスを注入することの利点は木
質的には１〜−チの内部に渦２３を発生させて以下に説
明するようにこのトーチによって発生されたプラズマア
ークカラム２５または２５′を安定化させることである
。

反応装置ｔはさらにホッパー３および３′に貯蔵されて
いる粉末物質をスリーブ５の内部に垂直に下方に落下さ
せる手段を備えている。エンドレススクリューコンベヤ
ー２７および２７′　よりなるこれらの手段は、重力に
よってスリーブ５中に落込む物質粒子の実質的に均一な
円筒状カーテン３１を形成するために貯蔵ホッパー３お
よび３′の底部から内壁１１に接近してトーチ１３の全
周にスリーブの上端部７に設Ｃプられている開口部２９
および２９′　に続いている。

運転中においては、中空トーチ１３から出てくる渦２３
が電極１７の丁度出口のところにおいて拡開したときに
、これらの粒子はこの渦２３によってスリーブ５の内壁
１１に対して遠心的に投射される。その結果どして、こ
れらの粒子は内壁１１を完全に被覆して内壁１１を保護
し、同時に粒子は反応装置の内部に発生したプラズマア
ークカラムによって処理される。

反応装置は、さらに、スリーブの下端部てスリーブ５か
ら垂れ落ちる溶融状態の処理された粒子を収集するため
のスリーブ５の下に置かれたるつぼ３３を備えている。

るつぼ３３はその底壁に配置されたｉ！極３５を有して
おり、このるつぼの内部の浴３７の形態で収集された溶
融物質と電気的に接触するようになっている。

本発明の一つの実施態様においては、この電極３５はト
ーチ１３の管形状電極の一つと協同してこの電極１５か
ら浴３７まで拡がるプラズマアークカラム２５を発生さ
せるように電源３９に接続されることによって活性化さ
れる。この特別の実施態様においては、プラズマ反応装
置１は）−−ヂの上端部から浴３７を形成する溶融物質
へ垂直に拡がる発生プラズマアークを伴なう転移アーク
モードにおいて作動する。

本発明のもう一つの実施態様において、（この態様は、
プラズマを浴に転移させる前にプラズマアークカラムを
始動させる場合に適用でき、また、被処理物質が例えば
非電導性であるような特定の他の応用に利用できるもの
である。）、電極１５とともに電源３９に接続される他
の電極°゛はトーチの他の管形状電極１７である。この
特殊な場合には、アーク２５′　（第２図参照）は浴ま
では転移されないでプラズマガスによって押されるたり
であり、トーチから出てくるループを形成してスリーブ
５の内部の中央部に下方に拡がる。

もちろん、今までに開示されたようにスリーブ５の内部
に拡がる非転移アークはスリーブ５を加熱して開口部２
９および２９′から落下される粒子のカーテンを必要に
応じて融解し反応させる。手段（図示しない）は必要な
ときには何時でも電極１７および３５をスイッチオンお
よびスイッチオンするために利用できるという利点があ
る。

前述のプラズマ反応装置の工業的な応用は、もちろん前
述の「従来の技術」において簡潔に言及された米国特許
に開示されたものなどの既存のあらゆる反応装置の応用
と同様である。これらの応用のすべて、例えば金属酸化
物（鉄鉱、アルミナ）など、ヂタンな含む鉱石の選鉱、
セラミックスなどの粒状物質の焼結または溶融などは、
この技術分野ではよく知られており、これ以上詳細に記
載する必要はない。

同様に、本発明によるプラズマ反応装置にこの装置を工
業的に運転可能にするために組込むことのできるあらゆ
る運転制御システムおよび／または安全システム（ガス
精製システム、アーク始動器、スリーブの水冷内でのト
ーチの上下動など）は、この技術分野ではよく知られて
おり詳細に記載する必要はなく、本発明は特許請求の範
囲に記載された内容に忠実に限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

７ 第１図は本発明によるプラズマ反応装置を示す図解的縦
断面図であり、第２図は第１図に示すプラズマ反応装置
に使用される中空トーチを示す図解的縦断面図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末状の物質を極めて高い温度で処理するために
   使用されるプラズマ反応装置において、上端部、下端部
   および円筒形状の内壁を有する電気的に絶縁された垂直
   なスリーブと、スリーブの上端部に同軸状に設けられて
   前記スリーブと同軸でプラズマアークカラムを発生させ
   るために使用される前記スリーブと同軸の少なくとも一
   つの管形状の電極を有する中空のトーチと、このトーチ
   の内部に渦を発生させて前記少なくとも一つの管形状の
   電極から拡がるプラズマアークカラムを安定化させるた
   めに前記中空トーチにガスを接線方向に注入する手段と
   、処理すべき粉末状物質を中空トーチの近傍のスリーブ
   の上端部から該スリーブの内部に落下させてスリーブ中
   に落下する粒子の均一で実質的な円筒状カーテンを形成
   させる手段であつて、前記粒子は前記プラズマカラムに
   よって処理されながら中空トーチからもれて前記内壁を
   完全に被覆する渦によって前記スリーブの内壁に向って
   遠心的に投射されて前記内壁をシールドするようにした
   手段と、スリーブの下端部においてスリーブから垂れ落
   ちる溶融状態の処理された粒子を収集するためにスリー
   ブの下に置かれたるつぼと、前記中空トーチの前記少な
   くとも一つの管形状の電極とともに電源に接続されるこ
   とによつて前記電極と協同して前記プラズマカラムを発
   生させる他の一つの電極と、を含むことを特徴とするプ
   ラズマ反応装置。
2. （２）前記他の電極は、前記るつぼ中に配置され、前記
   るつぼ中に収集された溶融物質と電気的に接触して前記
   中空のトーチの前記少なくとも一つの管形状電極から前
   記溶融物質へのアーク転移を生じ、前記スリーブから垂
   直に拡がるプラズマアークカラムを発生させることを特
   徴とする電気伝導物資を処理するために使用される特許
   請求の範囲第１項のプラズマ反応装置。
3. （３）前記粉末物質を落下させる手段は、スリーブの上
   端部にある中空のトーチの周囲に配置された複数の開口
   部を有しており、この開口部から粉末状物質が実質的に
   重力によってスリーブの内壁に接近してスリーブ中に供
   給されることを特徴とする特許請求の範囲第２項のプラ
   ズマ反応装置。
4. （４）前記他の電極の他方が前記中空のトーチの一部を
   構成するもう一つの管形状電極よりなり、前記他の管形
   状電極が前記少なくとも一つの管形状電極に対して同軸
   に配列され、前記プラズマガスを前記中空のトーチに注
   入する孔を有する絶縁リングによって前記少なくとも一
   つの管形状電極から離隔されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項のプラズマ反応装置。
5. （５）前記粉末物質を落下させる手段は、スリーブの上
   端部にある中空のトーチの周囲に配置された複数の開口
   部を有しており、この開口部から粉末物質が実質的に重
   力によってスリーブの内壁に接近してスリーブ中に供給
   されることを特徴とする特許請求の範囲第４項のプラズ
   マ反応装置。
6. （６）処理に必要なアーク転移の種類に応じて前記電源
   に独立して接続され得る前記他の電極の２個を含み、前
   記他の電極のうち一方が前記るつぼ中に配置され、前記
   るつぼ中に収集された溶融物質と電気的に接触して前記
   中空のトーチの前記少なくとも一つの管形状電極から前
   記溶融物質へのアークの転移を生じて、前記スリーブか
   ら垂直に拡がるプラズマアークカラムを発生させ、前記
   他の電極の他方が前記中空のトーチの一部を構成するも
   う一つの管形状電極よりなり、前記他の管形状電極が前
   記少なくとも一つの管形状電極に対して同軸に配列され
   、前記プラズマガスを前記中空のトーチに注入する孔を
   有する絶縁リングによって前記少なくとも一つの管形状
   電極から離隔されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項のプラズマ反応装置。
7. （７）前記粉末物質を落下させる手段はスリーブの上端
   部にある中空のトーチの周囲に配置された複数の開口部
   を有し、この開口部から粉末物質が実質的に重力によっ
   てスリーブの内壁に接近してスリーブ中に供給されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項のプラズマ反応装
   置。
8. （８）前記中空トーチは、同軸に配置された第１及び第
   ２の前記管形状電極と、これら管形状電極同志を絶縁す
   るように管形状電極同志の間に且つこれら管形状電極と
   同軸に配列されており、前記プラズマガスを前記中空の
   トーチに注入する孔を有する絶縁リングと、を有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項のプラズマ反
   応装置。
9. （９）粉末状の物質を極めて高い温度で処理するために
   使用されるプラズマ反応装置において、上端部７、下端
   部９および円筒形状の内壁１１を有する電気的に絶縁さ
   れた垂直なスリーブ５と、 スリーブの上端部にスリーブに対し同軸状に設けられて
   前記スリーブと同軸なプラズマアークカラム２５、２５
   ′を発生させるために使用される中空トーチ１３であっ
   て、互いに同軸に配置された第１及び第２の管形状電極
   １５、１７、並びに、これら管形状電極１５、１７同志
   を絶縁するように管形状電極同志の間に且つこれら管形
   状電極と同軸に配列されて前記プラズマガスを前記中空
   のトーチに注入する孔２１を有する絶縁リング１９、を
   備えてなる中空トーチ１３と、該中空トーチ１３の内部
   に渦２３を発生させて前記少なくとも一つの管形状電極
   １５、１７から拡がるプラズマアークカラム２５、２５
   ′を安定化させるために前記中空トーチ１３にガスを接
   線方向に注入する手段と、処理すべき粉末状物質を中空
   トーチ１３の近傍のスリーブ５の上端部７から該スリー
   ブ５の内部に落下させてスリーブ中に落下する粒子の均
   一で実質的な円筒状カーテン３１を形成させる手段であ
   って、前記粒子は前記プラズマカラム２５、２５′によ
   って処理されながら中空トーチ１３からもれて前記内壁
   １１を完全に被覆する渦２３によって前記スリーブ５の
   内壁１１に向って遠心的に投射されて前記内壁１１をシ
   ールドするようにした手段２７、２７′と、スリーブ５
   の下端部９においてスリーブから垂れ落ちる溶融状態の
   処理された粒子を収集するためにスリーブの下に置かれ
   たるつぼ３３と、前記るつぼ３３に配置され、前記るつ
   ぼ中に収集された溶融物質と電気的に接触される第３の
   電極３５と、第１の管形状電極１５と第２の管形状電極
   １７との間、及び、中空トーチ１３と第３の電極３５と
   の間に電圧を選択的に印加可能な電源３９と、を備えた
   ことを特徴とするプラズマ反応装置。