KR101604884B1

KR101604884B1 - 수직형 마이크로파 제련로

Info

Publication number: KR101604884B1
Application number: KR1020117017835A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 나가따; 모또야스 사또오; 미유끼 가나자와; 사다쯔구 다까야마; 게이이찌로오 가시무라
Original assignee: 도쿄 게이주쯔 다이가쿠
Priority date: 2009-01-31
Filing date: 2010-01-31
Publication date: 2016-03-18
Also published as: CN102301013A; JPWO2010087464A1; EP2385146B1; WO2010087464A1; EP2385146A4; JP5699265B2; EP2385146A1; KR20110117668A

Abstract

마이크로파 정련로는 종형 노체의 상부에 원료의 공급구가 있고, 노 바닥부에 상하 이동 가능한 노 바닥 부재가 설치되어 있다. 노 바닥부의 주위에는 종형 노체의 내부와 연통하는 마이크로파 조사실이 설치되어 있다. 마이크로파 조사실의 내면은 마이크로파를 반사하는 구리 또는 구리 합금 등에 의해 구성되어 있다. 종형 노체의 하부의 측부와, 노 바닥 부재 사이의 간극으로부터, 원료가 마이크로파 조사실 내에 도입되고, 마이크로파 조사실 내에서 원료는 고효율로 또한 집중적으로 마이크로파(MW)가 조사된다. 이에 의해, 가열된 원료는 철광석이 탄소원에 의해 환원되어 용융 선철이 생성되고, 취출구로부터 용융 선철이 취출된다. 이에 의해, 고로 제철법 대신에, 고에너지 효율로 용융 선철을 제조할 수 있고, 또한 소위 도시 광산으로부터 귀금속 등을 회수할 수 있다.

Description

수직형 마이크로파 제련로 {VERTICAL MICROWAVE SMELTING FURNACE}

본 발명은 철광석으로부터 선철을 얻는 제철로 등의 수직형 마이크로파 제련로에 관한 것으로, 특히 마이크로파에 의해 철광석과 석탄 또는 코크스 등의 탄소원을 포함하는 원료를 가열하여 용융시키고, 철광석을 탄소에 의해 환원하여 용융 선철을 얻는 수직형 마이크로파 제련로에 관한 것이다.

철강의 분야에 있어서는, 통상, 고로 제철법에 의해 용융 선철을 얻고 있다. 즉, 철산화물인 철광석과 그 환원제인 탄소원으로서의 코크스 등과 석회석을 펠릿 형상으로 한 것을, 고로(용광로)에 그 상부로부터 장입하고, 고로 하부의 풍구(tuyere)로부터 열풍(공기)을 불어 넣어, 고로 내에 열풍의 상승류를 형성하는 동시에, 낙하하는 펠릿을 열풍에 의해 가열하고, 철광석과 코크스의 반응에 의해, 철광석을 환원한다. 환원된 철은 용융되고 용융 선철로 되어 고로의 노 바닥에 저류된다. 일정량의 선철이 저류된 후, 노 바닥의 선철은 노 하부의 탕출구로부터 취출되고, 탕도를 흘러 레이들에 수용된다(예를 들어, 특허 문헌 1).

그러나, 종래의 고로 제철법에 있어서는, 철광석의 환원, 용융에는 약 1500℃ 이상의 온도에 있어서, 6시간 이상을 필요로 하고, 생산 효율이 낮아, 선철 1톤당 CO₂ 가스를 2톤 배출한다고 하는 문제점이 있다.

한편, 마이크로파를 이용하여, 철산화물을 가열하고, 환원함으로써, 철분을 제조하는 방법이 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 이 철분의 제조 방법은 철광석, 밀 스케일 등의 분쇄된 철산화물과, 코크스, 챠탄, 활성탄, 미분탄 등의 탄소를 주성분으로 하는 마이크로파 고유도체인 탄소원과, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산나트륨 등의 탄산염을 혼합하고, 이들 혼합물에 마이크로파를 조사하여 탄소원을 900℃를 초과하는 온도까지 내부 발열시키는 동시에, 혼합물 중의 탄산염의 열분해에 의해 발생한 CO₂ 가스와 반응시켜 CO 가스로 변환하고, 이 CO 가스에 의해 철산화물을 환원시켜 철분을 제조하는 방법이다.

일본 특허 출원 공개 평11-229007호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-116616호 공보

그러나, 특허 문헌 2에 기재된 마이크로파를 이용한 철분의 제조 방법은 철광석 등의 철산화물, 코크스 등의 탄소원 및 탄산염을 혼합한 것을 마이크로파에 의해 가열하고, 상기 탄소원을 900℃를 초과하는 온도로 내부 발열시키고, 혼합물 중의 탄산염으로부터 분해된 CO₂ 가스와, 탄소원과의 반응에 의해 CO 가스를 생성하고, 이 CO 가스에 의해 철산화물을 환원하는 방법으로, 철광석 및 코크스 등을 용융시키는 것은 아니다. 따라서, 이 방법에서는, 단순히 철분을 제조할 수 있을 뿐이고, 효율적으로 대량의 용융 선철을 제조할 수 있는 것은 아니다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 고로 제철법 대신에, 고에너지 효율로 용융 선철을 제조할 수 있고, 또한 소위 도시 광산으로부터 귀금속 등을 회수할 수 있는 수직형 마이크로파 제련로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 수직형 마이크로파 제련로는 상부에 원료의 공급구를 갖는 수직형 노체와, 이 수직형 노체의 노 바닥에 설치된 노 바닥 부재와, 상기 수직형 노체의 하부측부에 상기 수직형 노체에 연통하는 동시에 이 하부측부로부터 측방으로 넓어지도록 설치되어 적어도 일부의 내벽이 마이크로파를 반사하는 재료로 구성된 마이크로파 조사실과, 이 마이크로파 조사실의 하부에 형성된 제련 생성물의 취출구와, 상기 마이크로파 조사실에 마이크로파를 도입하기 위해 마이크로파를 투과하는 재료로 형성된 마이크로파 도입창과, 마이크로파를 상기 마이크로파 도입창을 통해 상기 마이크로파 조사실 내에 조사하는 마이크로파 조사 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 수직형 마이크로파 제련로에 있어서, 예를 들어 상기 원료는 철광석과 탄소원을 포함하고, 상기 제련 생성물은 용선이다. 또한, 이 수직형 마이크로파 제련로에 있어서, 상기 원료가 철광석과 코크스의 혼합분인 경우에는, 상기 마이크로파 조사 장치는 0.915 내지 140㎓의 범위 내의 하나 또는 복수의 주파수의 마이크로파를 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마이크로파 조사 장치는 마이크로파의 파면 및 위상을 제어함으로써, 빔의 방향을 전기적으로 가변으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노 바닥 부재는 노 바닥의 하방으로부터 노 내에 삽입된 것으로, 그 상면이, 중앙이 상방으로 돌출된 볼록면을 구성하는 동시에, 상하 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 노 바닥 부재의 상하 위치를 조정함으로써, 상기 수직형 노체의 하부 측벽과 상기 노 바닥 부재 사이의 개구 면적을 조정하고, 상기 마이크로파 조사실로의 상기 원료의 공급량을 조정하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 노 바닥 부재는, 예를 들어 탄소를 주성분으로 하는 소재로 이루어지고, 용선과 반응하여 소모되는 것이다.

또한, 마이크로파 조사실은, 예를 들어 마이크로파를 반사하는 구리 혹은 구리 합금, 스테인리스강, 금을 피복한 스테인리스강 또는 그라파이트로 라이닝되어 있도록 구성할 수 있다.

본 발명에 관한 것 다른 수직형 마이크로파 정련로는 상부에 원료의 공급구를 하나 또는 복수개 갖는 수직형 노체와, 이 노체 내에 설치되어 노체 내를 상부와 하부로 구획하는 내화물제의 노 헤드부와, 이 수직형 노체의 노 바닥에 설치되어 상기 노 헤드부와의 사이에서 반응 공간인 어플리케이터를 형성하는 내화물제의 노 바닥부와, 상기 어플리케이터에 면하는 상기 노 헤드부 및 노 바닥부의 면에 설치되어 도전성 물질로 이루어져 접지되고 마이크로파를 반사하는 라이닝과, 상기 노 바닥부에 형성된 제련 생성물의 취출구와, 상기 마이크로파 조사실에 마이크로파를 도입하기 위해 마이크로파를 투과하는 재료로 형성된 마이크로파 도입창과, 마이크로파를 상기 마이크로파 도입창을 통해 상기 마이크로파 조사실 내에 조사하는 마이크로파 조사 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 라이닝은, 예를 들어 그라파이트의 시트, 판 또는 블록이다.

또한, 상기 수직형 노체는, 예를 들어 강재에 의해 형성된 철피의 내측에, 흑연, 알루미나 또는 실리카로 라이닝된 것이다.

또한, 본건 발명의 수직형 마이크로파 제련로는 원료를 전자 기기 폐기물로 할 수 있고, 이 경우에, 제련 생성물은 귀금속 또는 레어 메탈이다.

본 발명에 따르면, 수직형 노체의 상부로부터, 예를 들어 철광석 및 탄소원을 포함하는 원료를 수직형 노체 내에 장입하고, 수직형 노체의 하부의 마이크로파 조사실 내에 이 원료를 도입하고, 마이크로파 도입창으로부터 마이크로파를 마이크로파 조사실 내에 조사하고, 이 마이크로파 조사실 내에서 원료를 마이크로파에 의해 가열하고, 철광석을 환원한다. 이로 인해, 마이크로파를 이용하여 철광석 및 코크스 또는 석탄 등의 원료를 고효율로 가열할 수 있고, 용융 선철을 고에너지 효율로 생산할 수 있다.

원료를 가루 형상으로 하고, 마이크로파 조사 장치가 0.915 내지 140㎓의 범위 내의 하나 또는 복수의 주파수의 마이크로파를 조사하도록 함으로써, 더욱 효율적으로 원료를 마이크로파 가열할 수 있다. 또한, 마이크로파 조사 장치가, 마이크로파의 파면 및 위상을 제어함으로써, 빔의 방향을 전기적으로 가변으로 할 수 있고, 효율적으로, 마이크로파 조사실 내의 원료에 마이크로파를 균일하게 조사하여 가열할 수 있다.

노 바닥 부재로서, 상면 중앙이 돌출된 볼록면을 갖는 것을 사용함으로써, 수직형 노체 내를 강하하는 원료를 노 바닥부에서 그 주변측을 향해 분류하고, 수직형 노체의 하부측부에 이 하부측부로부터 측방으로 넓어지도록 설치된 마이크로파 조사실을 향해 유도할 수 있다. 그리고, 노 바닥 부재의 상하 위치를 조절하여, 이 노 바닥 부재와 수직형 노체의 하부 측벽 사이의 개구 면적을 조정함으로써, 마이크로파 조사실로의 원료의 공급량을 조정할 수 있고, 출선 속도를 제어할 수 있다.

또한, 노 바닥 부재로서, 내화재 대신에, 탄소를 주성분으로 하는 소재를 사용한 경우에는, 이 탄소 소재는 용선과 반응하여 소모되므로, 경시적으로, 상기 노 바닥 부재를 상승 이동시키는 것이 필요하지만, 이와 같이 노 바닥 부재로서, 탄소 소재를 사용함으로써, 노 바닥 부재는 철광석과 반응하는 탄소원으로서도 작용한다. 또한, 노 바닥 부재로서 탄소 소재를 사용하면, 탄소 소재는 마이크로파를 반사하므로, 원료의 가열에 마이크로파를 유효하게 사용할 수 있다고 하는 이점도 있다.

또한, 수직형 노체는, 예를 들어 강재에 의해 형성된 철피의 내측에 흑연, 알루미나 또는 실리카로 라이닝된 것이다. 이 경우에, 강재는 마이크로파를 반사하므로, 마이크로파가 외부로 누출되는 경우는 없다. 또한, 마이크로파 조사실의 내면을, 마이크로파를 반사하는 구리 혹은 구리 합금, 스테인리스강, 금을 피복한 스테인리스강 또는 그라파이트로 라이닝함으로써, 마이크로파를 효율적으로 마이크로파 조사실 내에서 반사시킬 수 있고, 원료의 가열에 유효하게 사용할 수 있다.

또한, 원료를 전자 기기 폐기물로 하면, 본건 발명의 마이크로파 제련로에 의해, 전자 기기 폐기물 내의 귀금속 또는 레어 메탈을 회수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 마이크로파 가열 연속 제련로를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 마이크로파 가열 연속 제련로를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수직형 마이크로파 제련로를 도시하는 종단면도이다. 수직형 노체(1)는 용광로와 같이 세로로 긴 노이고, 스테인리스강 등의 강재로 제조된 철피의 내면을 내화물 등으로 라이닝한 구조를 갖는다. 철피로 덮는 것은 마이크로파를 반사시켜 외부에 누설시키지 않기 위해서이다. 철피의 라이닝 내화물 등은 마이크로파를 반사하는 흑연, 또는 마이크로파를 투과하는 알루미나 또는 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 노체에 대해, 열의 영향이 있는 것은 노 바닥부(3)이다. 이 노 바닥부(3)의 온도가 600℃ 이상으로 되면 FeO가 생성된다. 이 경우에, 알루미나와 FeO가 반응하여, 침윤하는 온도는 1330℃ 이상, 실리카와 FeO가 반응하여 침윤하는 것은 1180℃ 이상이다. 따라서, 이 침윤을 방지하기 위해, 노 바닥부(3)에 있어서는, 그 철피의 라이닝에, 흑연 또는 마그네시아를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 열 영향을 방지하기 위해서는, 철피의 외면을 수냉하는 것이 바람직하다. 이 수직형 노체(1)의 상부는 원료(10)의 공급구(2)로 되어 있다. 원료(10)는 철광석과 탄소원을 포함하는 것으로, 예를 들어 철광석의 분말과 코크스의 분말의 혼합 분말이다. 탄소원으로서는, 코크스분, 그라파이트분 및 석탄분 등이 있다. 수직형 노체(1)의 하단부의 노 바닥부(3)는 노 정상부보다도 약간 내부 면적이 넓게 되어 있지만, 수직형 노체(1)는, 기본적으로는 원료(10)를 강하시키는 것뿐인 기능을 갖는 형상이면 된다. 따라서, 수직형 노체(1) 내는, 반응 생성 가스는 통과하지 않는다. 따라서, 원료로서, 분체를 사용할 수 있다. 단, 수직형 노체(1) 내를 반응 생성 가스가 상승하도록 하면, 수직형 노체(1)의 내부는 500℃ 정도로 되므로, 수직형 노체(1)의 상부에서 원료를 반응 생성 가스의 온도에서 예열할 수 있다. 또한, 용광로에 있어서는, 샤프트부는 하부가 넓게 되어 있고, 이 확대부의 하방에서 온도가 더욱 상승하면, 원료가 소결되어 수축되므로, 이 하방 부분을 조금 좁힌 형상(보쉬)으로 하고 있다. 마이크로파 제련로에 있어서도, 노 바닥부(3)에서는 원료가 수축될 가능성이 있지만, 반드시 이 부분을 좁힐 필요는 없고, 수직벽에 형성해도 좋다. 수직형 노체(1)의 상부는 약간 좁혀, 전체적으로 하부가 넓은 형상으로 한 쪽이 좋다.

이 수직형 노체(1)의 노 바닥부(3)는 수직형 노체(1)의 하부측부로부터 측방으로 넓어지도록 설치된 마이크로파 조사실(4)에 연통되어 있다. 이 마이크로파 조사실(4)은 수직형 노체(1)의 노 바닥부(3)의 주위를 둘러싸는 링 형상의 형상을 갖고 있고, 또한 그 외측에 인접하여 마이크로파 도입실(6)이 설치되어 있다. 마이크로파 도입실(6)은, 노 바닥부(3)의 둘레 방향으로 균등 분포의 위치에, 복수개(예를 들어, 6개) 설치할 수 있다. 마이크로파 조사실(4)과 마이크로파 도입실(6)은 수직의 벽으로 구획되어 있지만, 양자는 벽에 형성한 구멍(5a)에 의해 연통되어 있다. 마이크로파 조사실(4)의 상면은, 상방으로 볼록하게 만곡된 곡면을 갖고 있다. 또한, 각 마이크로파 도입실(6)의 외측면은 그 일부가 외측으로 더욱 연장되어, 내부 공간이 외측으로 넓게 되어 있고, 이 연장부의 외측면에는 마이크로파를 실내에 도입하기 위한 마이크로파 도입창(5)이 형성되어 있다. 따라서, 마이크로파 도입창(5)은 노체 둘레 방향에 있어서의 노체 중심을 중심으로 하는 균등 분포의 위치에 각 마이크로파 도입실(6)마다 형성되어 있다. 마이크로파 조사실(4)의 내면은 마이크로파를 반사하는 재료로 라이닝되어 있다. 이와 같은 마이크로파를 반사하는 재료이며, 고온에서 사용할 수 있는 것으로서는, 구리 혹은 구리 합금, 스테인리스강, 금을 피복한 스테인리스강 등의 전자파(마이크로파 및 적외선)를 반사하는 재료, 또는 그라파이트와 같이 마이크로파를 반사하고, 적외선을 흡수하여 재방사하는 재료를 사용할 수 있다. 이 경우에, 마이크로파 반사실(4)의 내면을 구성하는 재료(라이닝이 되는 재료)는 마이크로파뿐만 아니라, 적외선을 반사하는 것이 바람직하다. 적외선의 반사에 의한 복사열에 의해, 마이크로파 조사실(4) 내의 열을, 원료의 가열에 유효하게 사용할 수 있다. 또한, 마이크로파 조사실(4)의 라이닝 재료로서, 마이크로파를 반사하는 구리 또는 구리 합금을 사용한 경우, 이것을 수냉하는 것이 바람직하다. 또한, 구리 또는 구리 합금은 노 내에 발생하는 유황 등에 의해 부식될 가능성이 있다. 이로 인해, 라이닝 재료의 구리 또는 구리 합금의 내표면을, 마이크로파를 투과하는 실리카로 피복하는 것이 바람직하다.

마이크로파 도입실(6) 내에는 반사경(6a, 6b)이 설치되어 있어, 마이크로파(MW)는 마이크로파 도입창(5)을 투과하여 마이크로파 도입실(6) 내에 진입하고, 볼록 거울의 반사경(6b)에 의해 반사되고, 그 후, 오목 거울의 반사경(6a)에 의해 반사되어 구멍(5a)을 향하고, 구멍(5a)을 통과하여 마이크로파 조사실(4) 내에 진입한다. 마이크로파 도입창(5)은 마이크로파를 투과하는(마이크로파를 흡수하지 않음) 실리카 등의 재료에 의해 성형되어 있다. 또한, 반사경(6a, 6b)은 마이크로파를 반사하는 구리 또는 구리 합금에 의해 형성할 수 있다. 단, 이 구리 또는 구리 합금제 반사경(6a, 6b)도 수냉하는 것이 바람직하다.

각 마이크로파 도입실(6)의 외측 연장부의 저면에는 마이크로파 도입실(6) 내에 질소(N₂) 가스를 도입하는 도입 부재(11)가 설치되어 있고, 마이크로파 조사실(4)의 상면에는 질소 가스 및 반응 가스를 배출하는 배기 가스 배출 부재(12)가 설치되어 있다. 또한, 마이크로파 조사실(4) 및 마이크로파 도입실(6)의 구조는 상술한 구조로 한정되지 않고, 다양한 구조를 채용할 수 있다. 상기 실시 형태에서는, 마이크로파 조사실(4)이 노 바닥부(3)의 주위에 설치된 링 형상의 구조를 갖고, 마이크로파 도입실(6)이 이 마이크로파 조사실(4)에 개별로 연통하는 복수개의 실 구조를 갖고 있지만, 마이크로파 도입실(6)은 마이크로파 조사실(4)과 마찬가지로 링 형상을 이루고 있어도 좋다. 또한, 마이크로파 조사실(4)도, 링 형상이 아니라, 복수개의 개별의 실 구조가 노 바닥부(3)의 둘레 방향으로 균등 분포의 위치에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 각 실을 개별로 설치한 경우에는, 반드시 균등 분포의 위치에 설치하지 않아도 좋다.

노 바닥부(3)의 노 바닥에는 수직형 노체(1)의 하방으로부터 상방의 노 내를 향해 삽입된 노 바닥 부재(7)가 설치되어 있다. 이 노 바닥 부재(7)는 그 상단부가 위로 볼록한 만곡면으로 되어 있다. 즉, 노 바닥 부재(7)는 그 상면이, 중앙이 상방으로 돌출된 볼록면을 구성하고 있다. 이 노 바닥 부재(7)는 내화물 또는 흑연 등의 탄소 소재에 의해 제조되어 있다. 그리고, 이 노 바닥 부재(7)는 적절한 지지 구동 장치(도시하지 않음)에 의해, 상하 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 노 바닥 부재는 제련로의 기동 시에 용선으로 코팅되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

노 바닥부(3)의 노 바닥에는 노 바닥 부재(7)의 주위에 배치된 링 형상의 지지 부재(8)가 설치되어 있고, 지지 부재(8)는 노 바닥 부재(7)와 함께, 수직형 노체(1)의 노 바닥을 구성하고 있다. 그리고, 지지 부재(8)의 외측에서, 이 지지 부재(8)의 주방향으로 이격된 복수의 위치에는, 가열되어 환원된 용선을 취출하기 위한 복수개의 취출구(9)가, 노체 둘레 방향에 있어서의 노체 중심을 중심으로 하는 균등 분포의 위치에 형성되어 있다. 지지 부재(8)는 용선과 반응하지 않는 재료, 예를 들어 흑연으로 성형되어 있다. 이 지지 부재(8)에는 선철이 충분히 접촉되어 있는 것이 필요하다. 그렇게 하지 않으면, 용선류가 안테나로 되고, 마이크로파가 외부로 누출되어 버린다.

마이크로파 조사 장치(도시하지 않음)는 마이크로파 발진기로부터 마이크로파(MW)를 출사하여, 이 마이크로파(MW)를 마이크로파 도입실(6)의 마이크로파 도입창(5)까지 유도한다. 또한, 마이크로파 발진기로부터 발진한 마이크로파는 마이크로파 도입창(5)을 향해 유도된다. 마이크로파 발진기는 0.915 내지 140㎓의 주파수 범위 내에 있어서의 하나 또는 복수의 주파수를 갖는 마이크로파를 발진한다. 철광석의 마그네타이트는 2㎓ 부근에 마이크로파의 흡수의 피크가 있다고 추정된다. 이 마이크로파의 흡수가 최대의 주파수에 가까운 공업용 주파수로서, 2.45㎓가 있다. 또한, 수직형 마이크로파 제련로의 대형화에 대응하기 쉽다고 하는 점에서, 주파수가 낮은 장파장의 915㎒(0.915㎓)가 있다. 한편, 철광석으로의 마이크로파의 흡수가 지나치게 큰 경우, 풍구[마이크로파 조사실(4) 근방의 원료 공급부]에 있어서의 반응층의 두께가 얇아져, 수직형 마이크로파 제련로를 대형화했을 때에 마이크로파가 원료 중에 충분히 침투하지 않는다. 이와 같은 경우에는, 마이크로파의 주파수를 올릴 필요가 있다. 물리적으로는, 마그네타이트 중의 자성(전자의 스핀)은 주파수가 높아지면 추종하기 어려워져, 마이크로파의 흡수가 약해지므로, 마이크로파의 침투 깊이가 깊어진다. 이로 인해, 마이크로파의 주파수를 올림으로써, 마이크로파의 침투 깊이를 깊게 하여, 반응층의 두께를 확보한다. 이로 인해, 마이크로파의 주파수의 최대값은 140㎓ 정도이다. 또한, 물에 대해서는, 20㎓, 산소는 60㎓에 마이크로파의 흡수 피크가 있다. 따라서, 수직형 제련로의 대형화를 위해서는, 밀리미터파대의 마이크로파를 사용하는 것도 필요해진다.

마이크로파 조사 장치는 마이크로파의 위상 제어에 의해, 마이크로파의 파면을 제어한다. 이는, 소위 이지스 함의 위상 단열 레이더와 동일한 원리이다. 이와 같이, 마이크로파의 파면을 제어함으로써, 빔의 방향을 전기적으로 가변으로 하고, 풍구[마이크로파 조사실(4) 근방의 원료 공급부]에 있어서의 원료의 균일한 가열이 가능해진다. 이 점에서, 전자렌지와 같이 가열물을 회전시키거나, 마이크로파를 스터러(금속 날개)로 교반하는 것과는 원리적으로 다르다.

수직형 노체(1)는 적절한 지지 장치에 지지되어 있고, 이 수직형 노체(2)의 바닥부에 형성된 용선 취출구(9)의 하방에는 용선을 운반하기 위한 레이들(도시하지 않음)이 배치된다. 또한, 수직형 노체(1)의 상부는 사이클론(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 수직형 노체(1)의 내부의 질소 가스 및 반응 생성 가스는 사이클론에서 청정화된 후, 외부에 배기 가스로서 배출된다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 수직형 마이크로파 제련로의 동작에 대해 설명한다. 선철을 연속적으로 제조하기 위해, 수직형 노체(1)의 상부의 원료 공급구로부터, 원료(10)를 연속적으로 수직형 노체(1) 내에 장입한다. 이 원료는 철광석분, 코크스분, 그라파이트분 및 석탄분 등의 혼합분체이고, 수직형 노체(1)의 대략 전체를 충전하도록 공급된다. 본 실시 형태에 있어서는, 수직형 노체(1)에는 가스를 통류시키지 않는다. 이로 인해, 원료로서, 분말을 사용할 수 있다. 단, 이들 혼합분체를 펠릿 형상으로 굳혀도 좋다. 이 원료(10)는 노 바닥부에 설치된 노 바닥 부재(7)의 상면이 위로 볼록하게 만곡되어 있음으로써, 수직형 노체(1)의 중심으로부터 주변부측을 향해 조출된다. 이 수직형 노체(1)의 노 바닥부의 주변부에는 마이크로파 조사실(4)이 배치되어 있고, 노 바닥 부재(7)의 상면을 미끄럼 이동한 원료(10)는 마이크로파 조사실(4)을 향한다.

한편, 마이크로파 발진기로부터 발진한 마이크로파(MW)는 빔 형상으로 정형되어, 마이크로파 도입창(5)을 통해 마이크로파 도입실(6) 내에 들어가고, 반사경(6b)에 조사된다. 이 마이크로파(MW)는 반사경(6b), 반사경(6a)에서 반사된 후, 구멍(5a)을 통해 마이크로파 조사실(4) 내에 도입된다. 그리고, 이 마이크로파 조사실(4) 내에 공급된 원료(10)는, 집중적으로 마이크로파(MW)의 조사를 받아 가열되고, 철광석이 탄소원에 의해 환원되어, 용융 선철이 얻어진다. 즉, 원료(10)의 철광석분, 코크스분, 그라파이트분 및 석탄분 등이 마이크로파를 흡수하고 자기 발열하여 승온한다. 이에 의해, 철광석분과 코크스분, 그라파이트분 및 석탄분 등의 탄소원이 반응하여 철광석이 환원되는 동시에, 용융되어 용융 선철(MI)이 생성된다. 이 용융 선철(MI)은 취출구(9)로부터 취출되어, 레이들에 모아진다. 용융 선철(MI)이 연속적으로 취출되어, 종형 노체(1)의 상부 공급구로부터는, 원료(10)가 연속적으로 종형 노체(1) 내에 공급되므로, 용융 선철(MI)이 연속적으로 출선된다.

마이크로파 도입창(5)은 마이크로파를 흡수하지 않는 실리카 등에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 마이크로파 조사실(4)의 외측에 마이크로파 도입실(6)을 설치하고, 이 마이크로파 도입실(6) 내에 반사경(6a, 6b)을 설치하여, 마이크로파 도입실(6) 내에 질소 가스를 도입함으로써, 마이크로파 도입실(6) 및 마이크로파 조사실(4)을 외기로부터 차단하고 있다. 그리고, 이들 마이크로파 도입실(6) 및 마이크로파 조사실(4)을 통과해 온 가스 및 원료의 철광석과 탄소원의 반응에 의해 발생한 반응 생성 가스는, 배기 가스로서, 배출 부재(12)로부터 배출한다. 이 배기 가스는 비교적 고온이고, 그 열량을 원료의 예열로 사용할 수 있다. 또한, 마이크로파 도입창(5)은 실리카 등으로 형성되어 있고, 원료의 탄소분에 의해 오염될 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 마이크로파 조사실(4)로의 마이크로파 도입부는 단순한 구멍(5a)으로 되어 있고, 실리카제의 마이크로파 도입창(5)은 마이크로파 도입실(6)의 외면에 형성되어 있으므로, 실리카가 탄소분에 의해 오염되는 경우는 없다.

마이크로파(MW)는 마이크로파 조사실(4) 내에서, 그 내표면에서 반사되어, 마이크로파 조사실(4)로부터 누설되는 일 없이, 마이크로파 조사실(4) 내의 원료에 효율적으로 또한 집중적으로 조사된다. 따라서, 원료를 고효율로 가열할 수 있다. 이 마이크로파는 마이크로파 조사실(4) 내에서 오로지 원료(10)의 조사에 사용되므로, 마이크로파 조사실(4)로부터 거의 나오는 경우가 없다. 이로 인해, 종형 노체(1)가 마이크로파를 흡수하기 쉬운 스테인리스강재로 제조되어 있어도, 이 종형 노체(1)까지 마이크로파가 진입하는 경우는 없으므로, 수직형 노체(1)에 흡수되는 일이 없어, 마이크로파의 손실이 없다. 또한, 원료(10)가 종형 노체(1) 내에서 고온으로 되고, 우스타이트(FeO)가 생성되어도, 마그네시아는 이 우스타이트와의 반응에 의한 침윤이 적다고 하는 이점이 있다. 이에 대해, 가령, 종형 노체(1)를 알루미나로 라이닝하면, 알루미나는 마이크로파의 흡수가 적지만, 이 알루미나는 우스타이트와 화학 반응하여 우스타이트가 노체에 침윤해 간다. 결국, 본 발명과 같이, 원료(10)를 종형 노체(1)의 내부에 저류하고, 마이크로파 조사실(4) 내에서 마이크로파를 원료(10)에 조사함으로써, 마이크로파의 손실과 우스타이트의 침윤이라고 하는 양쪽의 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 마이크로파 조사실(4)의 라이닝 내화물을, 적외선도 반사하는 재료로 함으로써, 고온의 용융 선철로부터의 복사열도 마이크로파 조사실(4) 내에 가둘 수 있고, 마이크로파 조사실(4) 내의 원료(10)를 더욱 효율적으로 가열할 수 있다.

노 바닥 부재(7)는 적절한 지지 구동 장치에 의해 상하 이동할 수 있다. 원료(10)는 종형 노체(1)의 측벽 하부와, 노 바닥 부재(7) 사이의 간극을 통해, 마이크로파 조사실(4)을 향해 이동한다. 이로 인해, 노 바닥 부재(7)의 상하 위치를 조정함으로써, 마이크로파 조사실(4)에 공급하는 원료(10)의 공급 속도를 조정할 수 있다.

또한, 이 노 바닥 부재(7)를 탄소 재료로 제조한 경우에는, 용융 선철(MI)과 노 바닥 부재(7)의 탄소가 반응하여, 노 바닥 부재(7)가 소모되어 간다. 이로 인해, 노 바닥 부재(7)를 탄소 재료로 제조한 경우에는, 노 바닥 부재(7)를 경시적으로 상승시킬 필요가 있다. 이와 같이, 노 바닥 부재(7)를 탄소 재료로 제조함으로써, 노 바닥 부재는 철광석과 반응하는 탄소원으로서도 작용한다. 또한, 노 바닥 부재로서 탄소 소재를 사용하면, 탄소 소재는 마이크로파를 반사하므로, 원료의 가열에 마이크로파를 유효하게 사용할 수 있다고 하는 이점도 있다.

이 탄소 재료와 용융 선철(MI)의 반응에 의해 가스가 발생한다. 또한, 원료(10)의 가열에 의해, 철광석과 탄소원이 반응하여, CO 및 CO₂ 등의 반응 가스가 생성된다. 이 경우에, 본 실시 형태에 있어서는, 종형 노체(1)의 하부에 풍구를 설치하여, 이 풍구로부터 불활성 가스인 질소 가스를 노 내에 불어 넣어, 마이크로파 조사실(4)로부터 종형 노체(1) 내를 향하는 기류를 생성하고 있다. 이로 인해, 철광석과 탄소원의 반응에 의한 반응 가스가 생성되어도, 질소 가스의 기류에 의해, 반응 가스는 종형 노체(1)의 상부로부터 배출되어, 마이크로파 조사실(4) 내에 반응 가스가 역류하는 것이 방지된다.

상기 실시 형태에 있어서는, 노 바닥 부재(7)의 상면의 형상이 만곡되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 노 바닥 부재(7)로서는, 종형 노체(1)를 강하하는 원료(10)를, 노 바닥 주변부의 마이크로파 조사실(4)을 향해 유도할 수 있는 형상을 갖는 것이면, 다양한 형상을 채용할 수 있다. 또한, 노 바닥 부재(7)의 상면의 형상은 종형 노체(1)로부터 마이크로파 조사실(4)로의 원료의 공급량을 조정하기 쉬운 형상으로 하는 것이 바람직하다.

환원철이 탄소를 흡수하여 선철로 되는 것은 아공정 영역이고, 이 아공정 영역은 온도가 1400℃, 탄소 농도가 1.8질량％이다. 이 선철이 흑연과 접촉하여 탄소 포화로 되면, 탄소 농도가 4.8 질량％로 된다. 따라서, 미포화의 선철이 노 바닥 부재(7)의 흑연재에 접촉하면, 노 바닥 부재(7)의 손모가 발생한다. 반응 가스는 CO 가스, CO₂ 가스 및 소량의 N₂ 가스이다. 이 반응 가스는 수직형 노체(1)를 통해 배출하지 않고, 마이크로파 조사실(4)에 설치한 가스 배출 부재(12)를 통해 배출한다. 이 배기 가스의 체적은 0℃ 1기압으로 환산하여, 철 50g의 생성에 대해 10리터이다. 배기 가스 온도를 550℃로 하면, 배기 가스의 체적은 30리터이다. 닛산 1톤의 제련로에 있어서는, 배기 가스는 1일당 600㎥, 매분 42리터 발생한다. 이를 원료의 예열에 사용하면, 사용 전력을 현저하게 절약할 수 있다. 또한, 이 배기 가스 중의 CO 농도는 50％ 가깝게 있고, 발생하는 에너지가 크기 때문에, 제철 하공정의 가열 에너지에 사용할 수 있다.

본 발명은 원료를 전자 기기 폐기물로 할 수 있다. 그 경우에는, 제련 생성물로서, 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 귀금속 및 레어 메탈을 회수할 수 있다. 이와 같이, 소위 도시 광산으로부터의 귀금속 및 레어 메탈의 회수의 경우에는, 가스 도입 부재(11)로부터 질소 가스를 마이크로파 도입실(6) 내에 공급하는 것이 아니라, 산소를 포함하는 가스를 가스 도입구(11)로부터 마이크로파 도입실(6) 내에 공급한다. 그렇게 하면, 마이크로파의 조사에 의해, 전자 기기 폐기물의, 예를 들어 회로 기판의 에폭시 수지 등이 마이크로파를 흡수하여 가열되고, 이들 에폭시 수지 등은 산소와 반응하여 연소되고, 배기 가스가 수직형 노체(1)의 상부로부터 배기되는 동시에, 배선 또는 단자의 귀금속 또는 레어 메탈이 용융되고, 이들 귀금속 또는 레어 메탈은 노 바닥부(3)에 저류된다. 그리고, 이들 귀금속 또는 레어 메탈의 용융 금속은 취출구(9)로부터 취출된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 스테인리스강제의 원통 형상을 이루는 수직형 노체(20)가, 그 바닥부를 가대(15)의 개구부(15a) 내에 끼워 맞추게 하여, 가대(15)에 지지되어 있다. 또한, 이 노체(20)는 그 외측 바닥부의 중앙을, 승강 장치(16)에 의해 상하 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 승강 장치(16)를 강하시킴으로써, 노 바닥부(26)와 어플리케이터(27)의 라이닝(28)의 도전성 물질을 보수하거나, 교환할 수 있도록 되어 있다. 가대(15)의 하부에는 레이들(17)이 배치되어 있고, 노체(20)의 하면으로부터 하방으로 돌출되는 정련 생성물(용융 선철)의 배출관(30)이 레이들(17) 내에 삽입되도록 되어 있다. 레이들(17)은 별도의 승강 장치(도시하지 않음) 상에 적재되어 있고, 이 승강 장치에 의해 레이들(17)을 하강시킴으로써, 배출관(30)이 레이들(12) 내에 삽입되어 있을 때에도, 레이들(17)을 가대(15)의 하부로부터 반출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 빈 레이들(17)이 가대(15)의 하방에 배치된 후, 레이들(17)의 승강 장치를 상승시킴으로써, 배출관(30)이 레이들(17) 내에 삽입된다. 이 용융 선철이 통류하는 배출관(30)은, 후술하는 라이닝(28)과 마찬가지로, 그라파이트로 성형되어 있고, 라이닝(28)과 함께, 후술하는 바와 같이 접지되어 있다.

노체(20) 내에는 내화물로 이루어지는 노 헤드부(25)가 노체(20)의 내부를 상부와 하부로 구획하도록 하여 배치되어 있다. 또한, 노체(20)의 바닥부에는 내화물로 이루어지는 노 바닥부(26)가 배치되어 있다. 이 노 헤드부(25)와 노 바닥부(26) 사이에, 반응 공간인 어플리케이터(27)가 형성된다. 노 바닥부(26)의 상면은 주연부가 급준하게 융기되어, 용융 금속의 웰(well)을 구획하는 융기부(29)를 형성하고 있다. 또한, 노 바닥부(26)의 중앙 본체부는 그 상면이 중심을 향해 완만하게 융기되어, 중심으로부터 주변부를 향해 경사지는 경사면으로 되어 있다. 그리고, 이 노 바닥부(26)의 본체부의 경사면의 최하위 위치, 즉 융기부(29)의 내면에 접하는 위치에는 수직으로 연장되는 구멍(26a)이 형성되어 있고, 이 구멍(26a)에 배출관(30)이 연결되어 있다. 어플리케이터(27)를 구획하는 면, 즉 노 헤드부(25)에 있어서의 어플리케이터(27)에 면하는 면과, 노 바닥부(26)에 있어서의 어플리케이터(27)에 면하는 면에는 도전성 물질의 라이닝(28)이 설치되어 있다. 구멍(26a)의 내면에도 도전성 물질의 라이닝(28)이 형성되어 있다. 노 헤드부(25) 및 노 바닥부(26)는, 예를 들어 무라이트, 알루미나 등의 내화물로 구성되어 있다. 도전성의 라이닝(28)은, 예를 들어 그라파이트제의 시트, 판 또는 블록이다. 이 라이닝(28)은 용융 선철의 열에 견디는 내화성을 갖는 동시에, 도전성을 갖고 있으므로, 마이크로파를 반사한다. 이 도전성 물질로 이루어지는 라이닝(28)은 노체(20)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 노체(20)를 통해 접지되어 있다. 또한, 융기부(29)의 경사면 및 그 상방의 노 헤드부(25)의 어플리케이터(27)에 면하는 하면에는 수냉 동판을 설치하여, 이 수냉 동판의 표면을 마이크로파를 반사하는 도전성 라이닝(28)(예를 들어, 그라파이트제)으로 덮도록 해도 좋다. 이 수냉 동판에 의해, 어플리케이터(27)의 주변부의 라이닝(28) 및 노체 부분을 냉각할 수 있다.

한편, 노 바닥부(26) 내에는, 예를 들어 저항 발열 코일 등의 적절한 가열 부재(도시하지 않음)가 내설되어 있고, 이 가열 부재에 의해, 노 바닥부(26)가 가열되도록 되어 있다. 이에 의해, 용융 선철이 노 바닥부(26) 상에 머무르고 있는 동안에, 온도가 저하되는 것이 억제된다.

노체(20)의 측면에는 어플리케이터(27) 내에 마이크로파를 도입하기 위한 실리카제의 창(31)이 형성되어 있고, 이 창(31)에 마이크로파의 도파관(32)이 접속되어 있다. 실리카제의 창(31)은 어플리케이터(27)의 공간을 밀폐하는 동시에, 실리카는 마이크로파를 투과하므로, 마이크로파를 어플리케이터(27)에 도입할 수 있다. 이 도파관(32) 및 창(31)은 노체(20)의 둘레 방향의, 예를 들어 4개소의 균등 분포의 위치에 형성되어 있다.

노 헤드부(25)의 상방의 노체(20) 내에는 배기 가스 열교환기(23)가 설치되어 있다. 이 배기 가스 열교환기(23)는 그 가스 입구에, 노 헤드부(25) 내를 삽입 관통하는 관(24a)이 접속되고, 그 가스 출구에 노체(20)를 삽입 관통하는 관(24b)이 접속되어 있고, 어플리케이터(27) 내의 배기 가스를, 관(24a, 24b)을 통해 노체(20)의 외부로 배출하는 동시에, 그 배기 가스의 열을 배기 가스 열교환기(23)에 의해 회수하도록 되어 있다.

노체(20)의 헤드부에는 호퍼 형상의 원료 공급부(21)가 하나 또는 복수개 설치되어 있고, 노체(20)에 있어서의 노 헤드부(25)보다 상방의 공간에, 수직으로 연장되는 원료 공급관(22)이 배치되어 있다. 이 원료 공급관(22)은 그 하부가 노 헤드부(25) 내를 삽입 관통하여 어플리케이터(27)에 연통하고, 그 상부가 원료 공급부(21)에 접속되어 있다. 원료 공급관(22)은 내부에 스크류식 분체 수송 부재가 설치되어 있고, 이에 의해, 원료 공급부(21)로부터 분말 형상의 원료가 원료 공급관(22) 내를 하방으로 보내고, 원료 공급관(22)의 하단부로부터 어플리케이터(27) 내로 투하된다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 제2 실시 형태의 동작에 대해 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 원료가 원료 공급관(22)으로부터 어플리케이터(27) 내로 투입되어, 마이크로파가 도파관(32)으로부터 실리카 창(31)을 통해 어플리케이터(27) 내에 조사된다. 그렇게 하면, 분말 원료는 노 바닥부(26) 상에 체류하고, 마이크로파는 어플리케이터(27) 내에서, 접지된 도전성 물질로 이루어지는 라이닝(28)에 의해 반사되면서, 노 바닥부(26) 상의 분말 원료에 흡수된다. 이에 의해, 분말 원료가 가열되어 용융되고, 정련 반응이 발생하여, 용융 선철과 원료의 혼합물(40)이 생성된다. 마이크로파는 노 헤드부(25)의 하면의 라이닝(28)에 의해 반사되고, 노 바닥부(26) 상의 용융 선철과 원료의 혼합물(40)에 입사하여 흡수되어, 용융 선철과 원료의 혼합물(40)이 가열된다. 또한, 원료 공급관(22)으로부터는 원료 분말이 연속적으로 어플리케이터(27) 내에 공급되어 있고, 이 원료 분말에도 마이크로파가 흡수되어 가열된다. 도파관(32)으로부터 도입되는 마이크로파는 융기부(29)의 외측 테두리측의 경사면의 라이닝(28)에 의해 반사되고, 그 후, 라이닝(28)에 의해 반사를 반복하여, 노 바닥부(26) 상의 원료 분말 및 용융 선철에 흡수된다. 한편, 용융 선철과 원료의 혼합물(40)에 의해 반사되어 어플리케이터(27)의 주연부를 향하는 마이크로파는, 융기부(29)에 의해 차단되어, 창(31)을 통해 도파관(32) 내로 복귀되는 것이 방지된다. 이에 의해, 도파관(32)에 접속되어 있는 마이크로파 발생 장치에 장해가 발생할 우려를 회피할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 노 헤드부(25)와 노 바닥부(26) 사이의 공간인 어플리케이터(27) 내에서, 마이크로파는 접지된 도전성 물질인 라이닝(28)에 의해 반복 반사를 받아, 어플리케이터(27) 내에 가둬진다. 따라서, 어플리케이터(27) 내에 공급된 원료 분말에 효율적으로 마이크로파가 조사되고, 원료 분말은 마이크로파를 흡수하여 발열한다. 마이크로파는 어플리케이터(27) 내에 가둬지므로, 누설이 극히 적고, 효율적으로 원료 분말의 가열에 제공된다. 이에 의해, 원료 분말을 효율적으로 가열하여 정련 반응을 발생시킬 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 따르면, 종래의 고로 제철법 대신에, 마이크로파 가열에 의해 철광석을 환원하여 선철을 얻을 수 있으므로, 본 발명은 제철 공정에 있어서의 에너지 효율의 향상 및 장치의 소형화에 큰 공헌을 이룬다. 또한, 본건 발명에 따르면, 전자 기기 폐기물 등의 소위 도시 광산으로부터의 귀금속 및 레어 메탈의 회수도 가능하다.

1, 20 : 종형 노체
2, 21 : 원료 공급구
3 : 노 바닥부
4 : 마이크로파 조사실
5 : 마이크로파 도입창
5a : 구멍
6 : 마이크로파 도입실
6a, 6b : 반사경
7 : 노 바닥 부재
8 : 지지부
9 : 취출구
10 : 원료
11 : 가스 도입 부재
12 : 배기 가스 배출 부재
22 : 원료 공급관
25 : 노 헤드부
26 : 노 바닥부
27 : 어플리케이터
28 : 라이닝(도전성 물질)
29 : 융기부
30 : 배출관
32 : 마이크로파 도파관

Claims

상부에 원료의 공급구를 갖는 수직형 노체와, 이 수직형 노체의 노 바닥에 설치된 노 바닥 부재와, 상기 수직형 노체의 하부측부에 상기 수직형 노체에 연통하는 동시에 이 하부측부로부터 측방으로 넓어지도록 설치되어 적어도 일부의 내벽이 마이크로파를 반사하는 재료로 구성된 마이크로파 조사실과, 이 마이크로파 조사실의 하부에 형성된 제련 생성물의 취출구와, 상기 마이크로파 조사실에 마이크로파를 도입하기 위해 마이크로파를 투과하는 재료로 형성된 마이크로파 도입창과, 마이크로파를 상기 마이크로파 도입창을 통해 상기 마이크로파 조사실 내에 조사하는 마이크로파 조사 장치를 갖고,
상기 원료는 상기 노 바닥 부재 상에서, 노 바닥 부재에 연통하는 상기 마이크로파 조사실로부터 직접 마이크로파의 조사를 받아 가열되는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
상부에 원료의 공급구(21)를 하나 또는 복수개 갖는 수직형 노체(20)와, 이 노체 내에 설치되어 노체 내를 상부와 하부로 구획하는 내화물제의 노 헤드부(25)와, 이 수직형 노체의 노 바닥에 설치되어 상기 노 헤드부(25)와의 사이에서 반응 공간인 어플리케이터(27)를 형성하는 내화물제의 노 바닥부(26)와, 상기 어플리케이터(27)에 면하는 상기 노 헤드부(25) 및 노 바닥부(26)의 면에 설치되어 도전성 물질로 이루어져 접지되고 마이크로파를 반사하는 라이닝(28)과, 상기 노 바닥부에 형성된 제련 생성물의 취출구(26a,30)와, 상기 어플리케이터(27)에 마이크로파를 도입하기 위해 마이크로파를 투과하는 재료로 형성된 마이크로파 도입창(31)과, 마이크로파를 상기 마이크로파 도입창(31)을 통해 상기 어플리케이터(27) 내에 조사하는 마이크로파 조사 장치를 갖고,
상기 원료는 상기 노 바닥부 상에서, 상기 어플리케이터로부터 직접 마이크로파의 조사를 받아 가열되는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원료는 철광석과 탄소원을 포함하고, 상기 제련 생성물은 용선인 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원료는 철광석과 코크스의 혼합분이고, 상기 마이크로파 조사 장치는 0.915 내지 140㎓의 범위 내의 하나 또는 복수의 주파수의 마이크로파를 조사하는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제4항에 있어서, 상기 마이크로파 조사 장치는 마이크로파의 파면 및 위상을 제어함으로써, 빔의 방향을 전기적으로 가변으로 하는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항에 있어서, 상기 노 바닥 부재는 노 바닥의 하방으로부터 노 내로 삽입된 것으로, 그 상면이, 중앙이 상방으로 돌출된 볼록면을 구성하는 동시에, 상하 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 노 바닥 부재의 상하 위치를 조정함으로써, 상기 수직형 노체의 하부 측벽과 상기 노 바닥 부재 사이의 개구 면적을 조정하고, 상기 마이크로파 조사실로의 상기 원료의 공급량을 조정하는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제6항에 있어서, 상기 노 바닥 부재는 탄소를 포함하는 소재로 이루어지고, 용선과 반응하여 소모되는 것인 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수직형 노체는 강재에 의해 형성된 철피의 내측에, 흑연, 알루미나 또는 실리카로 라이닝된 것인 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항에 있어서, 상기 마이크로파 조사실은 그 적어도 일부의 내벽이, 마이크로파를 반사하는 구리 혹은 구리 합금, 스테인리스강, 금을 피복한 스테인리스강 또는 그라파이트로 라이닝되어 있는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항에 있어서, 상기 노 바닥 부재는 제련로의 기동 시에 용선으로 코팅되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원료는 전자 기기 폐기물이고, 상기 제련 생성물은 귀금속 또는 레어 메탈인 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.
제2항에 있어서, 상기 라이닝은 그라파이트의 시트, 판 또는 블록인 것을 특징으로 하는, 수직형 마이크로파 제련로.