JPH0365237A - 結合しない酸素を実質的に含まないガスの製造方法および装置 - 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］ 本発明は結合していない酸素を実質的に含まないガスま
たはガス混合物に空気を変換する方法および装置に関す
るもので、これらガスは実質的に多くの目的のために非
酸化性ガスとして使用されるものである。特に詳しくは
、専用ではないが、本発明はアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を含有する材料のプラズマ加熱に関連して用
いるための結合しない酸素が実質的にフリーなガス混合
物の生成に関するものである。

［従来の技術］ 非酸化性ガスの使用を必要とする工業的、化学的方法が
たくさんある。そのいくつかの方法において、ガスは非
常に不活性でなければならず、いわゆる貴ガス（アルゴ
ン、ヘリウム）などが必要とされる。多くの他の方法で
は、しかしながら、窒素のようなより不活性でないガス
が使用されてよい（主要な意図は単に大気中の酸素を排
除することにあるとき）。窒素ガスは容易に利用できる
工業的ガスであって、」二記貴ガスに比して高価でない
が、空気に対してはかなり高いもので、大量を必要とす
るときは非常に高価なものとなる。例えば、内部アーク
（ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　　ａｒｅ）タイプのプラズマ発
生器では熱伝達媒体として作用することのできるガスを
必要とする。空気はこの目的のためには非常に有効的な
ものとして使用できるが、プラズマをアルミニウムまた
はアルミニウム合金のような酸化性の材料の加熱に使用
するところでは、特にアルミニウムまたは合金が５〜５
ｏｏミクロンの厚さを有する薄いスクラップ材料の形態
であるときは、得られる酸化が厳しいものであるから、
このような場合には空気の使用は望ましいものではない
。良好な熱伝達媒体であって、温度が約１０００℃を越
えない場合に、アルミニウムに対して比較的不活性な窒
素ガスはこれらの環境で使用することができるが、その
コストは大きな出力を有するプラズマトーチを工業的方
法に作動させるところでは、そのコストはかなりなもの
となる。さらに、大規模な工業的操業に窒素またはこの
ようなガスを使用する不利益はそれらを生成させるどこ
ろから、それらを使用するところまで移動させるシステ
ムにある品質が要求されることである。何故ならば、純
粋な窒素ガス、例えば、極低温手段によって生成される
窒素ガスはその場では通常使用されないからである。こ
のガスは通常加圧またたは極低温容器内で移送され、こ
れら容器は嵩高で重く、モして／または高価である。

しかも、再充填のために返還されなければならない。さ
らにまた、このような容器は通常比較的少量のガスを保
持するだけで、ガスの使用量が大量の場合はかなり頻繁
にユーザーの装置に新たな容器を接続しなければならな
い。

このような問題を克服するために、多くの工業的適用に
その場で使用することができるように、十分に高価でな
く、および／または小さい装置内で空気の酸素含有量を
減少させることによって比較的純度の高い窒素ガスを生
成する方法が改良されてきた。これらの方法は一般に室
温で窒素ガスから酸素を分離するための分子飾または拡
散膜の使用によるものである。しかしながら、このよう
な方法は空気から酸素を完全に除去することができず、
通常少なくとも０．５容量％、より通常は約３容量％の
酸素が得られるガス混合物中に残留する。この酸素の量
は多くの適用のためには非常に大きなもので、例えば、
薄い分断されたアルミニウム含有生成物の溶融を上述し
たようなプラズマ下によって行う場合にとっては、非常
に大きなものである。この酸素量でさえもアルミニウム
金属または合金のかなり酸化が起こり、特にアルミニウ
ムマグネンウムおよびアルミニウムリチウム合金は反応
的であるので、かなりの酸化が起こり、そのため方法の
生産性が減退することになる。

したがって、本発明は妥当な低コストでかつ妥当な高体
積で結合されない酸素が実質的なフリーなガスを生成す
る手段を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、少なくともその好ましい形態にお
いて、上記ガスの使用する地点において通常設置するこ
とができる、上述のタイプの手段を提供することにある
。

（発明の構成） 本発明の一つの観点によれば、空気から結合していない
酸素を実質的を含まない気体を生成するに当たり、第１
工程は空気の酸素含有量を減少させて約０．５容量％以
上の酸素を含有する酸素減少ガス生成物を生成させ、第
２の工程は上記ガス生成物と酸化可能む材料とを反応さ
せて上記ガス生成物中の残存酸素を減少させることから
なる結合しない酸素を実質的に含まないガスの生成方法
を提供するものである。

本発明の他の観点によれば、空気中の酸素含有量の０．
５容量％またはそれ以上に減少させる手段と、この得ら
れたガスの酸素含有量をさらに減少さｄ゛るためにこの
酸素減少ガスと酸化可能な材料とを反応させる手段とか
らなる空気から実質的に酸素を含有しない気体を生成す
る装置を提供するものである。

次の開示から分かるように、結合していない酸素が実質
的にフリーなガスとは、約ｏ　、　ｓ　容量％以下、好
ましくは約Ｏ２ｌ容量％以下のガス状酸素分子を含むす
べてのガスを意味する。しかしながら、本発明で製造さ
れるガスは通常例えば少なくとも０．１容量％という酸
素分子を痕跡量含むものである。しかしこのような痕跡
量はこの種のガスの多くの適用において通常有害なもの
でない。

この現実の残存酸素含有量は使用される酸化可能な材料
なタイプ、接触時間、接触面積、接触温度等に依存する
ものである。ｏ、ｏ　ｉ−ｏ、を容量％の残存酸素含有
量は特にプラズマトーチ、特に内部アークタイプにとっ
て溶融したアルミニウムおよ２びアルミニウム含有アロ
イの存在下で操作するの適当なものである。

本発明方法における第１工程は、酸素減少ガス状生成物
を製造するために、空気中の酸素含有量を減少させるも
のである。この工程は方法の第２１程において酸化可能
な材料の大量使用の必要性を避けるために行うもので、
通常第２工程においては酸化可能な材料の大量使用を必
要とする。酸素含有ｌｉｔよ好ましくは１０容量％以下
、より好ましくは約６容量％以下に減少させるべきであ
る。

第１工程における酸素の減少は極低温でない物理的分離
方法によって行うのが好ましい。例えば、伝統的な方法
の−っである分子飾または拡散膜を利用する。これら方
法の利点は比較的で安価で、装置が通常極めて小さくか
つ高価でないから、その場で操作することができるもの
である。オンサイト（ｏｎ−ｓｉｔｅ）分子飾装置はｒ
Ａｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ
　Ｉ　ｎｃ社製のＩＧＤＧａｓＰ　ｒｏｄｕｃｔｓ　−
Ａ　ｄｇｏｒｐｔ　ｉｏｎ　５ｙｓｔｅ＋＋ｓ　Ｊから
例えば得ることができ、”Ｏｎ　−Ｓ　ｊｔｅ　Ｐ　Ｓ
　Ａ　Ｎ　ｉｔｒｏｇｅｎｆｏｒ　ＲｅＨａｂｌｅ、　
Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　５ｕｐｐｌｙ″の標題の文献に記載
されている。拡散膜装置はｒＬｈｅ　Ｌｉｎｄｅｄｉｖ
ｉｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ、　　
Ｕ、Ｓ、Ａ、Ｊから例えば得ることができる。これらの
システムは妥当な主要配列を伴う連続または半連続ベー
スにおいて空気から酸素減少ガスを供給することができ
るものである。このような装置によって製造される酸素
減少ガスは通常０．５〜６容量％、最も通常では約３容
量％の酸素を含有する。したがって、特に本発明の使用
に適するものである。

本発明方法の第２の工程においては、上記第１工程から
の酸素減少ガスが酸化可能な材料と接触させる。この酸
化可能な材料は好ましくは相対的高価でなく、高い表面
体積比率を有する固体であるかまたは酸素減少ガスから
酸素を迅速に除去させるためにガスのいずれかであるべ
きである。またこのような材料は実質的に酸素フリーな
ガスを所望の使用時において汚染物質、ダストそれ自身
酸化剤とである化合物のような許容できない成分をガス
中に導入するものでないものか好ましい。

上記材料が固体であるときは多孔質物体であるのが好ま
しい。例えば、流動またはより好ましくは粒子の固定床
のが好ましく、ガス／固定接触面積を最大にするために
その材料を通してガスを通過させることができるからで
ある。最適な粒子サイズは最小の背圧を伴う大きな表面
積を与えるためイこ１〜３ＣＪ！直径である。ガス中に
おける酸素と材料との反応における増加させる必要かあ
るならば、その材料および／またはガスを加熱するのが
よい。

そのようにすると、また実質的な酸素フリーなガスと最
終使用のために加熱ガスが必要でないならば、使用前に
その実質的に酸素フリーなガスは冷却されるのがよい。

また、酸化可能な材料はその酸化物として水蒸気を発生
するならばこの方法は望ましいものである。何故ならば
、ガスの冷却によって水蒸気が凝集し、その実質的に酸
素フリーなガスから存在する可能性のある好ましくない
この成分を除去することができる。このガスの冷却は冷
却された表面、例えばクーラントが供給されるデユープ
、このクーラントが要すれば向流する熱交換器のインカ
ミングな酸素減少ガスであってよい。そのような冷却さ
れた表面に通すことによって行うことができる。酸素減
少ガスと酸化可能な材料との間の接触はＬ記ガスを酸素
減少ガス中の酸素の実質的すべてが反応するに至るに十
分な接触時間を与える適当な速度で流しながら行うのが
好ましい。

酸素と反応することにより酸化可能な材料が消費される
場合は、反応中にこの材料を置き換える必要があろう。

この材料がガスまたは液体であるならば、反応体に連続
して供給することができる。

もし固体であるならば、操作の長時間に対し適当に過剰
な量を供給し、大部分が消費されると周期的に置き換え
るようにすることができる。２またはそれ以上の固体多
孔質床を交互に使用するのが便利であり、他を使用して
いるときはその床の−っを補充することができ、これに
よって実質的に酸素フリーなガスの製造中にお（Ｊる分
断を避けることができる。

本発明の好ましい具体例においては、ガス状酸素分子は
ガス状酸素含有化合物に変換される。酸素はこのガス生
成物の使用目的には好ましくないものであるが、この酸
素含有化合物はガス生成物の使用目的において通常実質
的に非酸化性を意味するものであるから、許容できるも
のの−っである。これら具体例において、上記ガスから
酸素は除去されないが、酸化可能な材料との反応におい
て不活性である。１７かしながら、このようなガスは本
質的に酸素フリーという語が結合ｊ２ない酸素分子の本
質的にフリーなガスを意味すると理解するならば、本質
的に酸素フリーなものとして挙げることができる。

本発明においての使用に好ましい材料は多（の形態、例
えばグファイト、ランプブラック、チャコール、コーク
ス等のいずれか一つの形態である粒子状カーボンである
。このカーボンすなわち炭素は比較的高温度（例えば７
００〜９００℃）に酸素と迅速に反応させるべきときは
加熱されるが、炭素の酸化は発熱が応であるから、反応
の開始時に外部加熱が必要なた（１′である。過剰の炭
素が存在するときは、ガス中の酸素はまずこの炭素と反
応１２てガス状の一酸化炭素を生成し、この二酸化炭素
がざらに炭素と反応ｊ７て以下の反応式に基づいて一酸
化炭素を生成する。

Ｃ＋Ｏｔ”　ＣＯｚ　　　（１） ＣＯ２＋　　Ｃ＝２ＣＯ（２） 反応（＋）は非常に早く、より緩慢な反応がＣ０の形成
を制御する。ガス中の一酸化炭素の存在は通常許容でき
るものである（ガス混合物の最終使用に依存して）。何
故ならば、−酸化炭素は多くの環境において酸化剤の存
在では一般に不活性である非酸化性ガスであるからであ
る。このガス中の一酸化炭素の存在は特にプラズマト−
チの熱伝達媒体として使用するときは好まし７いもので
ある。

何故ならば、酸素または窒素のＪ、うな二原子ガスは一
原子ガスよりもより多くの熱を伝達することができるか
らである。−酸素炭率（Ｊまた高温できえまたアルミニ
ウド合金の存在中で安定なものである。そのため、プラ
ズマ加熱ζ、：、よるこのような材料の処理に特に適当
である。−酸化炭素は有害なガスであり、それ故、無害
な生成物に変換されることなく大気中に開放すべきでな
いが、このガスは容易に許容される酸素の存在ｆに約８
００〜１２００℃の温度で許容できる二酸化炭素に酸化
される。それ故に、この実質的に酸素フリーなガスに使
用された後は出１」中で消却することができる。

ガス状または液体の燃料はまたもし酸素減少ガス中で二
酸化炭素または固体炭素粒子を生成することなく燃焼す
ることができるなら、ガス状および液体燃料は本発明の
使用ｌこおける酸化可能な材料として使用できる。二酸
化炭素の存在は酸素原子と反応して一酸化炭素を形威し
、多くのプロセスにおいて酸化剤として作用するのでＩ
Ｉ′Ｊるべきである。好ましい燃料はメタン（ＣＨ，）
であって、燃料して一酸化炭素と水とを形成する（酸化
減少ガス中に存在する酸素と反応に必要な量より過剰に
存在する場合）、上述したように水蒸気はガスが使用地
点に送られる前に凝集によ−）て除去するのが好ましい
。本発明は特にアルミニウム生成物のプラズマ加熱との
関係において使用するに適当なものと強調してきた。さ
らに、本発明は特に（ａ）フラックス塩を使用すること
なく金属アルミニウム成分を分離するためにプラズマト
ーチを使用して加熱される回転炉内でアルミニウムドロ
スを処理する場合（出願人のカナダ特許第１．２５５　
９１４号、【９８９年６月２日発行）および（ｂ）タッ
プリングまたはスクラップを置換させながらプラズマト
ーチよりスクラップを加熱することによってアルミニウ
ムスクラップを溶融する場合（我々のカナダ特許出願第
６００，９２２号、１９８９年５月２９日出願に開示の
もの）に特に適するものである。

本発明によってこれらの方法は高価でない容易に１１１
用できるガスを使用して工業的規模で行うことができる
。これらのガスはプラズマガスによる酸化または金属と
の他の反応によってアルミニウムまたはアルミニウム合
金の回収損を生じさせることなく、プラズマトーチのた
めの熱伝達媒体として結合しない酸素が実質的にフリー
なものである。

本発明はまた、微細分割された金属スクラップ（例えば
、マグネシウム、アルミニウムまたはチタニウムのよう
なスクラップの溶融を電気的加熱入力（誘導加熱、抵抗
加熱、プラズマ加熱等）を使用して）または合金化、精
製、フラックス化、モディヒケイシタンのために粉末を
液状金属ｌこ注入する他の工程のためにのような他の酸
化可能な材料の熱処理のための実質的に非酸化性の雰囲
気を提供するために使用することができる。

本発明の方法は特に現場ガス発生に適用するものである
。何故ならば、極く低温酸素除去技術に比してエネルギ
ー人力が低く、必要な装置が通常小さくても大きなガス
重量（５０−２５０ＳＣＦＭ）を製造することができ、
そしてほとんど動く部分がなく、しかもメンテナンスの
必要量が低いからである。

本発明の好ましい材料を以下に添付図面を参照しつつ説
明する。

［実施例］ 第１Ａ図および第１Ｂ図は本発明の方法の好ましい形態
の概要図で、第２図は本発明の第２工程を実施するため
の第１の好ましい装置の断面図で、本発明の第１工程で
製造された酸素減少ガスから酸素を実質的に除去するも
のである。第３図は本発明の第２工程を実施するための
第２の好ましい装置の断面図で、第４図はアルミニウム
またはその合金を含有する製品の処理のために内部アー
クプラズマ加熱炉との関係で本発明の好ましい装置の使
用例を示すものである。

第１Ａ図においては酸化可能な材料として炭素を使用し
ており、まず空気は装置１０を通し酸素含有量を約６容
量％以下に減少させる。この装置としては分子飾または
拡散膜タイプの装置が使用される。この装置１０によっ
て製造された酸素減少混合物はその後加熱された炭素の
多孔質体を含む部屋１２を通過する。このガス中に残存
する酸素はこの炭素を酸化し、−酸化炭素を形成するの
で、主として一酸化炭素および窒素を含み、非常に少量
の酸素が存在するガス混合物が形成される。

このガス混合物は実質的に酸素フリーなガスの供給が要
求される装置１４において使用される。このガスが装置
１４を離れると１５の地点で空気または酸素を添加する
ことができ、もし必要なら、ガスの温度を上昇させて一
酸化炭素を酸化してガスを雰囲気中に放出する前に二酸
化炭素に変換することが必要である。

この装置はまた炭素の多孔質物体を含む第１室１２ａを
含む。この１２ａは２通りのバルブ１６およびＩ７を介
してガス輸送装置に接続されており、この第２室＋２ａ
を通して流れるガスを分岐しおよびこのガスの流れから
第１室１２ａを単離するために操作される。これによっ
て他の部屋は操作作動させながら、もう一方の部屋に炭
素を使い果たした床に補給することを可能とする。これ
によって実質的に酸素フリーなガスの連続的供給が維持
されることになる。

第１Ｂ図は酸化可能な材料としてメタンを使用する場合
を示している。この方法は第１Ａ図の場合と全く同様で
、同様の部分には同一の番号である。しかしながら、メ
タンが酸素によって酸化されると一酸化炭素だけでなく
水を精製するので、コンデンサ１３がメタン反応器１２
の下流に備えられガス混合物を冷却して水分を除去する
ようになっている。これは水蒸気によって酸化されるア
ルミニウムを含有する材料の加熱のためζこは水は有害
なものであるから、これらガス混合物の使用には必要で
ある。メタン（ガス）は部屋１２に連続的に供給するこ
とができ、本発明のこの形態では第２の部屋を必要とし
ない。

本発明の第２工程を実行するための好ましい装置は第２
図に詳細に記しである。この装置はカラム２０からなり
、その上方部分は十分に多孔質の炭素粒子からなる充填
床２１を含む、酸素減少ガスを入口バイブ２２からカラ
ムに導入し、かなり容易に床２Ｉを通（７、出口バイブ
２３を通し、カラムから放出させるようになっている。

このカラム２０の下方部分は非反応性粒子（例えばアル
ミナボールの充填床２１Ａを含み、スクリーン５０によ
ってカーボン粒子からなる床２１Ａから分離されている
。このカラム２０は電気加熱エレメント２５を含む絶縁
されたジャケット２４によって取り囲まれており、上記
加熱エレメントは上記床２１Ａに隣接する壁部分に集中
している。このエレメント２５はレギュレータ２７を介
してパワー供給器２６に接続している。例えば熱電対の
」；うな温度センサー２８が出口バイブ２３近くの床２
■こ配置され、例えばコンピュータ制御された制御ユニ
ットのような装置２９に接続されている。

このコントロールユニットはレギュレータ２７を作動さ
せる。この装置が用意されると、エレメント２５は床２
Ｉおよび２１Ａを７００〜９００℃範囲内の酸化温度に
加熱するためにフルパワーが供給される。この酸素減少
ガスがカラム２０を通って、まず非反応性床２＋Ａを通
って予熱され、そして炭素床２１に到達する。この床２
■こむいて酸素成分は炭素を酸化して一酸化炭素を形成
する（加熱された炭素過剰のため二酸化炭素が好ましい
）。この酸化は発熱反応であるから反応熱によって床２
１が加熱されて温度が−Ｌ弄する。これはセンサー２８
によって検知され、装置２９によりてレギュレータを作
動して加熱エレメント２５への供給されるパワーを減少
、必要ならばＯにする。

この床２１は常に酸化範囲の温度に維持すべきである。

この温度があまりに降下すると加熱エレメント２５は必
要な熱を加えるために使用することができる。温度が余
りにも高いならば酸素減少ガスの流れを減少させるかま
たは適当なバルブおよび図示しないコントロールループ
により減少または停止させることができる。

出口２３からの加熱ガスは入口２２を通してカラム２０
に侵入する酸素減少ガスの予熱を行うために使用される
。これによってこれは熱交換装置５！内で起こり、その
ため互いにガスの流れが向流して外部ビン５１を入口２
２が熱伝達の大量のため拡張されている。

第３図はガス状炭素き有撚料、すなわちメタンによって
酸素減少ガスの酸素含有量を実質的に除去する装置を示
す。この酸素減少ガスは入Ｅ」パイプ３２を通して装置
３０に導入されて、チューブ３４を通して導入されるメ
タンと混合される。点火装置３５が設けられてメタンガ
スを点火し、利用できる酸素中で燃焼さＵ゛て一酸化炭
素と水蒸気を形成させる。得られるガス混合物はバイブ
３３を通してコンデンサユニット３６に導かれる。この
ユニットはガスを冷却し、水蒸気成分を凝集させる冷却
コイル３７を含む。凝集水はコンデンサユニット３６か
ら出口３８を介して除去され、残りのガス成分は主とし
て窒素および一酸化炭素からなり出口３９から排出され
る。

第４図は本発明装置をプラズマ加熱ユニットの操作のた
めの実質的に酸素フリーなガスを発生させるために使用
する場合を示す。本発明の装置はブロック４０によって
示されて、約６容量％以下に空気の含有量を減少さυ“
る装置と、残留させる酸素を実質的に除去するために装
置を含み、もし必要ならば水蒸気を除去するをも含む。

空気は装置４０に供給されて実質的に酸素フリーなガス
混合物（主として窒素および一酸化炭素からなる）製造
される。このガス混合物はａ−ラ４３に回転可能に支持
されて回転炉４２を加熱するために使用される内部アー
クプラズマトーチ４１の作動のために用いられる。この
炉は加熱される材料充填物４４を含む、通常この材料は
アルミニウムまたはアルミニウム含有合金（ドロスまた
は薄い寸法のアルミニウムスクラップ）を含むものであ
る。この材料は金属成分の実質的な損失なく高い温度に
加熱することができる。何故ならば、アルミニウムに一
酸化炭素と大量には反応しないからである。

アルミニウムは１０００℃周辺の温度では窒素ガスとか
なり反応するが、この温度範囲は可能な限り避けるべき
である。このガスは出口バイブ４５を通、っご炉からダ
クト４６に抽出され、そこでバイブ４７を通って導入さ
れる大気空気と混合され、必要なら燃焼温度に加熱され
、この−酸化炭素の成分を出口４８から大気に放出させ
る前にＣＯ７に燃焼変換させる。上述（またところから
分かるように、当業者によれば本発明の要旨を逸脱する
ことなく上記方法および装置をとうちに対し種々の修正
および変形を与えることができる。このような修正およ
び変形は本発明に属することと考えるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は本発明の方法の好ましい形態
の概要図で、第２図は本発明の第２工程を実施するため
の第１の好ましい装置の断面図で、本発明の第１工程で
製造された酸素減少ガスから酸素を実質的に除去するも
のである。第３図は本発明の第２工程を実施するための
第２の好ましい装置の断面図で、第４図はアルミニウム
またはその合金を含有する製品の処理のために内部アー
クプラズマ加熱炉との関係で本発明の好ましい装置の使
用例を示すものである。 １０・・・酸素減少装置、１２・・・多孔質体を含む部
室、１４・・・酸素フリーなガスを使用する装置、１６
．１７・・・バルブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気から結合していない酸素を実質的を含まない気
   体を生成するに当たり、 第１工程は空気の酸素含有量を減少させて約０．５容量
   ％以上の酸素を含有する酸素減少ガス状生成物を生成さ
   せ、第２の工程は上記ガス状生成物と酸化可能な材料と
   を反応させて上記ガス状生成物中の残存酸素を減少させ
   ることからなる結合しない酸素を実質的に含まないガス
   の製造方法。 ２、上記酸化可能な材料が上記残存する酸素と反応して
   実質的に非酸化性のガス物質になるものである請求項１
   記載の方法。 ３、上記酸化可能な材料が上記残存酸素と反応して一酸
   化炭素を生成するものである請求項１記載の方法。 ４、上記酸化可能な材料が上記残存酸素と反応して水蒸
   気を生成し、該水蒸気を凝集させることによって除去す
   る請求項１記載の方法。 ５、上記第２工程を、上記第１工程からの酸素減少ガス
   を該ガスと上記材料との間において上記酸素減少ガス中
   の酸素の実質的にすべてが反応するに有効な接触時間を
   与えるに十分な速度で流しながら行う請求項１記載の方
   法。 ６、上記材料が酸素と迅速に反応する温度に加熱された
   炭素である請求項１記載の方法。７、上記材料が炭素含
   有燃料である請求項１記載の方法。 ８、上記材料がメタンである請求項７記載の方法。 ９、上記第２工程を約７００〜９００℃の範囲の温度に
   加熱された炭素の多孔質物体を上記得られるガスを通す
   ことによって行う請求項１記載の方法。 １０、上記多孔質物体が上記温度に維持する必要がある
   とき、加熱源によって加熱される請求項９記載の方法。 １１、上記第１工程を極低温でない物理的分離方法によ
   って行う請求項１記載の方法。 １２、上記極低温でない物理的分離方法が窒素から酸素
   を分離するように設計された分子飾を使用する方法およ
   び窒素から酸素を分離するように設計された拡散膜を使
   用する方法のいずれかから選ばれる請求項１１記載の方
   法。 １３、空気中の酸素含有量の０．５容量％またはそれ以
   上に減少させる手段と、この得られたガスの酸素含有量
   をさらに減少させるためにこの酸素減少ガスと酸化可能
   な材料とを反応させる手段とからなる空気から実質的に
   酸素を含有しない気体を生成する装置。 １４、上記得られるガスと酸化可能な材料とを反応させ
   る手段が上記得られるガスが流れることができる部屋と
   、該部屋に燃料を導入する手段と、該燃料を点火する手
   段と、上記燃料を導入する手段の下流にある上記ガスか
   ら水蒸気を除去するための手段からなる請求項１３記載
   の装置。 １５、上記得られるガスと酸化可能な材料とを反応させ
   る手段が上記得られるガスが流れることのできる部屋と
   、該部屋中の炭素からなる多孔質物体と、炭素を迅速に
   酸化させる温度に上記多孔質物体を加熱する手段とから
   なる請求項１３記載の装置。 １６、さらに上記多孔質物体中に温度センサーおよび該
   温度センサーからの信号を受け取る制御装置ならびに上
   記加熱手段を制御するレギュレータとを有し、上記制御
   装置が上記レギュレータを上記温度に多孔質物体を維持
   させるように操作させることができる請求項１５記載の
   装置。 １７、酸素０．０５容量％またはそれ以上含有する酸素
   減少空気の酸素含有量を減少させる装置であって、該装
   置が上記酸素減少ガスの流れることのできる部屋と、該
   部屋中に燃料を導入する手段と、上記燃料を点火する手
   段と、上記燃料を導入する手段の下流の上記ガスから水
   蒸気を除去するための手段とからなる酸素減少装置。 １８、酸素０．０５容量％またはそれ以上含有する酸素
   減少空気の酸素含有量を減少させる装置であって、該装
   置が上記酸素減少ガスが流れることのできる部屋と、上
   記部屋中の炭素からなる多孔質物体と、炭素が迅速に酸
   化を行う温度に上記多孔質物体を加熱する手段とからな
   る酸素減少装置。 １９、アルミニウムおよびアルミニウム合金からなる群
   から選ばれる金属を含む材料を加熱するに、実質的に金
   属を酸化させないで行うにあたり、上記方法が回転可能
   な炉内で上記材料をタップリングし、上記炉内に内部ア
   ークプラズマトーチを指向させて上記材料を加熱し、上
   記プラズマトーチに実質的に酸素フリーなガスを供給し
   て実質的トーチを介して上記炉内に供給される熱伝達媒
   体として作用させる方法であって、上記実質的に酸素フ
   リーなガスが、 第１工程は約０．０５容量％または％以上の酸素を含有
   する酸素減少ガス生成物を生成するために空気の酸素の
   含有量を減少させる第１工程と、上記ガス状生成物と酸
   化可能な材料とを反応させてガス状生成物中の残存酸素
   を実質的にさらに減少させる第２工程とからなることを
   特徴とする材料の加熱方法。 ２０、結合していない酸素が実質的にフリーな気体を空
   気から生成するにあたり、第１工程が極低温でない物理
   的分離方法の技術によって約０．５容量％またはそれ以
   上に空気の酸素含有量を減少させるものであって、そし
   て第２工程が上記第１工程からのガス生成物中からの残
   存酸素の上記ガス状生成物と酸化可能な材料を反応させ
   て、上記残存酸素を、実質的に酸素フリーなガスが使用
   される条件下では実質的に酸化性でないガス状化合物を
   含む酸素含有ガス状化合物に変換することによって減少
   させることからなる方法。