JPH05271807A - 酸素バーナーを用いる金属粒塊の熔融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温または高温の酸素を用いて燃料を高流速
で燃焼させ、金属の粒塊を溶解する高効率の熔融炉であ
る。 【構成】 常温または高温の酸素を用いて燃焼する流体
燃料あるいは微粉状の固体燃料を噴出させる複数個のバ
ーナーを、熔融金属の液面に対して傾斜して設け、高流
速の燃焼炎を熔融金属液面に吹き付けることによって、
熔融金属液面を循環流動させ、常温または予熱された金
属粒塊を熔融炉に設けた傾斜通路を滑らしながら、炉内
に投入し、炉内で発生する高温の燃焼ガスを、前記傾斜
通路を通って排気させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属スクラップのリサ
イクルによって得られる鉄，アルミニューム，銅等の粒
状，線状，板状，片状，塊状等の固体金属を、環境汚染
を起すことなく、低エネルギー・低コストで熔融処理と
精錬処理を行なうに適した、酸素バーナーを用いる金属
粒塊の熔融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属資源のリサイクルに伴なうスクラッ
プ金属の熔融には、通常炭素電極を持つ電気炉が使用さ
れているが、電力の高価な本邦においては、熔融のため
のコストが高くなっている。また電力自体はクリーンで
あるが、火力発電による発電効率が３５％程度であるこ
とから見て、金属単位量の熔融を行なうために大気中に
放散している二酸化炭素の量は相当に大きい。

【０００３】上記の電気炉における電力原単位を下げる
ため、電気炉中で、重油・灯油・ＬＮＧ等の燃料を酸素
富化空気を用いて燃焼させ、溶融炉内のコールドスポッ
トの溶解促進及びスクラップ切断を行なう技術が公知で
ある。

【０００４】一方、電極を使用せず、酸素富化空気によ
って燃焼するバーナーを用い、予めめ堆積させたスクラ
ップに上部から加熱して、これを熔融する技術の開発研
究が行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の熔融炉は、スクラップ金属の熔融と精錬を、低エ
ネルギー，低コストで、環境を汚染することなく遂行す
るに当り、次のような課題がある。

【０００６】（イ）電気炉 電極使用の電気炉への助燃は、あくまで補完にすぎず、
大巾に低コストにすることはできない。また綜合的に見
て二酸化炭素の発生量が大きい。

【０００７】（ロ）酸素富化バーナーによるスクラップ
熔融の新技術 金属の熔融には高温度が必要であり、したがって燃
料の燃焼によって発生する燃焼ガスは、高温のまま炉外
に排出されるが、その熱エネルギーを利用するスクラッ
プ金属の予熱が不十分である。

【０００８】 金属を連続的に導入して熔融を促進さ
せることができない。

【０００９】 金属は熔融するだけで、熔融後直ちに
精錬することができない。

【００１０】本発明は、かかる従来の熔融炉がかかえて
いた課題を解決し、スクラップからの粒状，線状，板
状，片状，塊状等の固体金属を、環境を汚染することな
く、低エネルギー・低コストで安全に熔融することので
きる、酸素バーナーを用いる金属粒塊の熔融炉を提供す
ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、流体燃料あるいはキャリヤガスによって
搬送される微粉状の固体燃料を、常温あるいは最高８０
０℃までに予熱した純度６０〜１００％の酸素によって
高流速で燃焼する複数個のバーナーを、炉側面あるいは
炉上面に、これらのバーナーの中心軸が、熔融金属液面
に対して傾斜かつ熔融金属液面上で該液面外周よりも小
さい直径を有する仮想円に対して接するように配置し、
固体金属原料を滑落させて熔融金属液面上に供給すると
共に高温の燃焼ガスを排出させる傾斜通路を設けたこと
を特徴としている。

【００１２】また、熔融金属の精錬を進めるために、前
記バーナーは、固体金属原料の熔融終了後に燃料の供給
を止め、酸素富化ガスを高流速で熔融金属液面に衝突せ
しめると共に、前記熔融炉には、精錬終了後に該熔融炉
を傾斜させて熔融金属を流出させる流出口を備えている
ことを特徴としている。

【００１３】さらに、固体金属原料を予熱するために、
前記傾斜通路には、該傾斜通路から排気される高温燃焼
ガスに低温の燃焼ガスを混合させて温度を低下させる低
温燃焼ガス供給管を接続したことを特徴としている。

【００１４】

【作 用】したがって、複数個のバーナーにより、流体
燃料あるいはキャリヤガスによって搬送される微粉状の
固体燃料は、常温あるいは最高８００℃までに予熱した
純度６０〜１００％の酸素によって高流速で燃焼する。

【００１５】固体金属原料は、傾斜通路を滑落しながら
炉内の熔融金属液面に送入されるから、炉壁に対する衝
撃と金属飛沫の発生を防ぎ、液面を移動しながら、熔融
金属との接触、高温燃焼炎との接触、高温燃焼炎からの
放射伝熱及び炉壁からの放射伝熱によって加熱され熔融
する。

【００１６】熔融金属液面は、高流速で吹き込まれる燃
焼炎との接触によって循環し、送入された固体金属原料
の熔融を促進する。

【００１７】所定量の固体金属原料の熔融が終了したの
ち、燃料の送入を止め、必要によってはバーナーの角度
を変え、酸素富化ガスのみをバーナーから高流速で送入
することにより熔融金属の精錬が進められる。この際、
必要とする生石灰、合金鉄などの副原料は、溶融炉の上
部から送入する。

【００１８】高温の燃焼ガスは、傾斜通路を通って炉外
に排気される。この際、固体金属原料の予熱を安全に遂
行するために、低温燃焼ガス供給管から低温の燃焼ガス
を高温燃焼ガスに混合して、排気される燃焼ガスの温度
を安全かつ必要温度まで低下させることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例を示す縦断面図、
図２は横断面図である。

【００２１】１は剛製の外板と外板内に配設される耐熱
材料・断熱材料等の炉壁によって形成される熔融炉であ
り、その外板は大気中で放冷してもあるいは水によって
冷却しても差支えない。該熔融炉１の外壁には、傾斜通
路２が連設されており、粒状，線状，板状，片状，塊状
等の固体金属原料３は、該傾斜通路２を重力の作用によ
り滑落して、炉壁に形成した原料投入口１ａを介して前
記熔融炉１内に投入される。

【００２２】したがって、熔融過程中に熔融炉１内に投
入された固体金属原料３は、炉壁に対する衝撃と金属飛
沫の発生を防ぎ、熔融金属４の液面に浮遊する。

【００２３】前記熔融炉１の炉側面あるいは炉上面に
は、これらのバーナーの中心軸が、熔融金属液面に対し
て傾斜かつ熔融金属液面上で該液面外周よりも小さい直
径を有する仮想円に対して接するように配置し、複数個
のバーナー５が設けられており、これらのバーナー５に
より、流体燃料あるいはキャリヤガスによって搬送され
る微粉状の固体燃料を、常温あるいは最高８００℃まで
に予熱した純度６０〜１００％の酸素によって高流速で
燃焼する。

【００２４】これらのバーナー５は、その中心軸が、熔
融金属４の液面、即ち水平面にに対して傾斜するよう配
設され、その中心軸の先端は熔融金属４の液面に到達し
ている。また、これらのバーナー５は、図２に示す如
く、その中心軸が、熔融金属４の液面上で、該液面外周
よりも小さい直径を有する仮想円６に対して接するよう
に配置されている。

【００２５】したがって、固体金属原料３は、熔融金属
４の液面を移動しながら、熔融金属４との接触、高温燃
焼炎との接触、高温燃焼炎からの放射伝熱及び炉壁から
の放射伝熱によって加熱され熔融する。また、熔融金属
４の液面は、高流速で吹き込まれる燃焼炎との接触によ
って循環し、投入された固体金属原料３の熔融を促進す
る。

【００２６】尚、図２はバーナー３個の場合の例である
が、複数個であればその数に限定されず、２個，４個，
あるいは５個以上であっても差支えない。

【００２７】前記熔融炉１内の燃焼室７中の高温の燃焼
ガスは、原料投入口１ａ、傾斜通路２を経て熔融炉１の
外に排気される。この傾斜通路２には、排気される燃焼
ガスを固体金属原料３の予熱もしくは燃焼用酸素の予熱
に安全に使用するために、該傾斜通路から排気される高
温燃焼ガスに低温の燃焼ガスを混合させて温度を低下さ
せる低温燃焼ガス供給管８が接続されている。

【００２８】前記各バーナー５は、熔融金属の精錬を進
めるために、所定量の固体金属原料３の熔融が終了した
のち、燃料の供給を止め、酸素富化ガスを高流速で熔融
金属４の液面に吹きつけて熔融金属４の精錬を進めるよ
う操作される。この際、必要によっては各バーナー５の
角度を変え、また必要とする生石灰、合金鉄等の副原料
は、溶融炉１の上部に設けた副原料投入口９から溶融炉
１内に投入することができる。

【００２９】精錬終了後は、各バーナー５に通ずる酸素
富化ガスの送入を止め、熔融炉１を図１における水平回
転軸Ｌのまわりに傾斜させ、熔融炉１の炉壁側部に備え
た流出口１０を通じて外部の容器に流し出すことができ
る。

【００３０】尚、金属熔融作業の開始にあっては、熔融
炉１の上部開口１１を通して、予め固体金属原料を熔融
炉１の底部に置くことができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上のように、流体燃料ある
いはキャリヤガスによって搬送される微粉状の固体燃料
を、常温あるいは最高８００℃までに予熱した純度６０
〜１００％の酸素によって高流速で燃焼する複数個のバ
ーナーを、炉側面あるいは炉上面に、これらのバーナー
の中心軸が、熔融金属液面に対して傾斜かつ熔融金属液
面上で該液面外周よりも小さい直径を有する仮想円に対
して接するように配置し、固体金属原料を滑落させて熔
融金属液面上に供給すると共に高温の燃焼ガスを排出さ
せる傾斜通路を設けたので、固体金属原料は、炉壁に対
する衝撃と金属飛沫の発生を防ぎ、熔融金属の液面に浮
遊して液面を移動しながら、熔融金属との接触、高温燃
焼炎との接触、高温燃焼炎からの放射伝熱及び炉壁から
の放射伝熱によって加熱され熔融し、しかも、熔融金属
の液面は、高流速で吹き込まれる燃焼炎との接触によっ
て循環し、投入された固体金属原料の熔融を促進する。

【００３２】また、熔融金属の精錬を進めるために、前
記バーナーは、固体金属原料の熔融終了後に燃料の供給
を止め、酸素富化ガスを高流速で熔融金属液面に衝突せ
しめると共に、前記熔融炉には、精錬終了後に該熔融炉
を傾斜させて熔融金属を流出させる流出口を備えたの
で、電気炉にくらべて綜合的な二酸化炭素発生量を激減
させることのできる。

【００３３】さらに、固体金属原料を予熱するために、
前記傾斜通路には、該傾斜通路から排気される高温燃焼
ガスに低温の燃焼ガスを混合させて温度を低下させる低
温燃焼ガス供給管を接続したので、溶融炉の熱効率を上
げることができる。

【００３４】したがって、スクラップからの粒状，線
状，板状，片状，塊状等の固体金属を、環境を汚染する
ことなく、低エネルギー・低コストで安全に熔融するこ
とのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の縦断面図である。

【図２】 図１の横断面図である。

【符号の説明】

１…熔融炉、１ａ…原料投入口、２…傾斜通路、３…固
体金属原料、４…熔融金属、５…バーナー、６…仮想
円、７…燃焼室、８…低温燃焼ガス供給管、９…副原料
投入口、１０…流出口、１１…上部開口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体燃料あるいはキャリヤガスによって
   搬送される微粉状の固体燃料を、常温あるいは最高８０
   ０℃までに予熱した純度６０％〜１００％の酸素によっ
   て高流速で燃焼する複数個のバーナーを、炉側面あるい
   は炉上面に、これらのバーナーの中心軸が、熔融金属液
   面に対して傾斜かつ熔融金属液面上で該液面外周よりも
   小さい直径を有する仮想円に対して接するように配置
   し、固体金属原料を滑落させて熔融金属液面上に供給す
   ると共に高温の燃焼ガスを排出させる傾斜通路を設けた
   ことを特徴とする酸素バーナーを用いる金属粒塊の熔融
   炉。
2. 【請求項２】 前記バーナーは、熔融金属の精錬を進め
   るために、固体金属原料の熔融終了後に燃料の供給を止
   め、酸素富化ガスを高流速で熔融金属液面に衝突せし
   め、前記熔融炉には、精錬終了後に該熔融炉を傾斜させ
   て熔融金属を流出させる流出口を備えていることを特徴
   とする請求項１記載の酸素バーナーを用いる金属粒塊の
   熔融炉。
3. 【請求項３】 前記傾斜通路には、固体金属原料を予熱
   するために、該傾斜通路から排気される高温燃焼ガスに
   低温の燃焼ガスを混合させて温度を低下させる低温燃焼
   ガス供給管を接続したことを特徴とする請求項１記載の
   酸素バーナーを用いる金属粒塊の熔融炉。