WO2024081990A1 - Method for melting and heat-treating solids - Google Patents

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WO2024081990A1
WO2024081990A1 PCT/AT2023/060364 AT2023060364W WO2024081990A1 WO 2024081990 A1 WO2024081990 A1 WO 2024081990A1 AT 2023060364 W AT2023060364 W AT 2023060364W WO 2024081990 A1 WO2024081990 A1 WO 2024081990A1
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plasma
hot gas
chemical
melting
gas stream
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PCT/AT2023/060364
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Martin Gräbner
Ronny Schimpke
Gotthard Wolf
Andreas Kessler
Michal SZUCKI
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Thermal Processing Solutions GmbH
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/12—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces with electromagnetic fields acting directly on the material being heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/025—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by arc discharge or plasma heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/005—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys using plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma

Definitions

  • the invention relates to a method for melting and heat treating solids in a melting furnace or a melting tank. Heat treatment or melting can be carried out either alone or both at the same time.
  • Electrically resistance-heated furnaces are also known. These usually have only a low output and are therefore generally only suitable for keeping already liquid metal warm by suppressing heat loss.
  • the disadvantage is that the heating of the melt can only be achieved with the thermal energy of the hot gas stream and with electromagnetic radiation.
  • the wavelength spectrum of the electromagnetic radiation also plays a role, since it is known that different wavelengths are absorbed differently by a correspondingly irradiated material and thus contribute to its heating to different degrees.
  • short-wave electromagnetic radiation is emitted by a plasma and a hot gas stream, which impinges on the respective melting material or a melting tank for melting, for example.
  • This radiation which mainly contains discrete (blue or green) radiation components, is absorbed with a relatively low level of efficiency by the solids (metals, glasses) to be melted or treated with heat or by a melting tank, so that the overall efficiency is reduced accordingly.
  • heat treatment is used in accordance with technical usage. This term therefore does not include, for example, the application of a coating to a substrate in plasma per se, i.e. processes in which only coatings are produced. Heat treatment is, for example, recrystallization annealing, aging at elevated temperatures, a phase transformation in or of a material, hardening of a material, etc.
  • a device for forming a plasma which is arranged on a melting furnace, is used to heat the solid (e.g. melting material).
  • the device is connected to an electrical power supply and to the device at least one first supply for a plasma gas with which the plasma is formed.
  • the device is designed, dimensioned, arranged and/or aligned such that the plasma formed is arranged at a distance from the solid (metal or glass) or a melting tank, and a hot gas flow is formed with the plasma, which is aligned in the direction of the solid, in particular a melting material, or at a distance along the surface of the solid or in the direction of or along the surface of a melting tank, so that the heating of the solid or a melting tank is achieved exclusively by means of thermal energy of the hot gas flow and by emitted electromagnetic radiation.
  • the plasma formed should function exclusively as a heat source for heating the hot gas flow and, if necessary, as an energy source for the chemical decomposition of hydrocarbon compounds or salts by chemical reaction(s).
  • the hot gas stream should be directed at an angle in the range 0° to 20 ° with respect to the surface of the solid or the melting tank.
  • At least one chemical element and/or at least one chemical compound is/are introduced into the plasma and/or the hot gas stream and/or into the treatment chamber (in particular the furnace chamber) in which the solid is arranged for treatment, and ions are converted by the chemical element or chemical compound into an excited state using the heat of the plasma and/or the hot gas stream. In combination with the conversion into an excited state, photons are released. Alone or in addition to the excitation of the ions, at least one exothermic chemical reaction can be initiated, the energy of which can additionally heat the hot gas stream.
  • the proportion of electromagnetic radiation directed at the melt with wavelengths of > 575 nm is increased by at least 10%, preferably by at least 30% of the entire spectrum of electromagnetic radiation, with a transition from a discrete to a continuous radiation spectrum being preferred.
  • the transition to a continuous spectrum enables the long-wave portion of the electromagnetic radiation to penetrate into the melt, which enables highly efficient heat input.
  • discrete electromagnetic radiation on the other hand, reflection on the surface of the respective solid dominates, so that a large part of the radiation energy heats the furnace walls and is dissipated by convection with the flowing gases.
  • the proportion of radiation with wavelengths > 575 nm is increased by at least 10% (relative to the proportion of radiation with wavelengths > 575 nm before the introduction of the at least one chemical element or the at least one chemical compound), although the remaining conditions or parameters preferably remain at least approximately unchanged.
  • the temperature of the plasma itself is at least approximately unchanged.
  • the change in the temperature of the plasma can in particular be less than 10%, preferably less than 5%, relative to the temperature of the plasma without the addition of the at least one chemical element or the at least one chemical compound.
  • a solid melted in this way with plasma and/or the hot gas stream can then be transferred to a melting tank or crucible in the melting furnace.
  • a melting tank Molten solid (metal or glass) can be drained or removed from it.
  • the chemical element used can be Na, Ca, Sr, Li, Rb or Mg, or the chemical compound used can be at least one chemical compound containing at least one of these chemical elements.
  • the alkali metals' salts can be used in particular, e.g. as aqueous salt solutions.
  • the use of sodium or a sodium compound leads to a yellow discoloration of electromagnetic radiation, Ca or a calcium compound leads to orange-red, Sr or a strontium compound leads to red, Li or a lithium compound leads to red, and Rb or a rubidium compound also leads to red as a result of the well-known flame coloration effect.
  • the use of carbon-containing compounds leads to a continuous spectrum with a maximum in the yellow radiation range.
  • a carbon compound can also be used. However, no metal selected from iron, copper and aluminum and no pure carbon should be used as a chemical element.
  • the at least one chemical element and/or the at least one chemical compound should be supplied in a proportion of greater than 0 to 15 vol.%, preferably greater than 0.2 vol.%, or greater than 0.5 vol.%, up to a maximum of 10 vol.% in relation to the supplied plasma gas and hot gas stream.
  • the supply can be in a solid, gaseous or liquid state.
  • a chemical element or a chemical compound in a solvent, i.e. in dissolved form, in particular as a salt solution.
  • the at least one chemical element or the at least one chemical compound should, if it has not already been introduced into the plasma, be fed into an area of the hot gas flow and/or the treatment chamber in which a minimum temperature of 750 °C is maintained. This is of particular importance if the proportion of long-wave electromagnetic radiation from wavelengths of 575 nm and greater is to be achieved by feeding in a corresponding chemical element and/or one of the chemical compounds that must react chemically for this purpose. This is particularly advantageous when feeding in hydrocarbon compounds.
  • hydrocarbon-containing process gases such as pyrolysis gases (e.g. from painted scrap), gasification gases or flare gases or other gaseous Hydrocarbons such as propane or butane or carbon dioxide or carbon monoxide or ammonia or other homologous nitrogen-hydrogen compounds or water vapor or nitrogen or mixtures of at least two of the gases mentioned, such as a mixture of nitrogen and a gaseous hydrocarbon, etc., are used to advantageously influence the spectrum of the electromagnetic radiation used for melting. Mixtures of at least one gas and at least one solid can also be used.
  • pyrolysis gases e.g. from painted scrap
  • gasification gases or flare gases or other gaseous Hydrocarbons such as propane or butane or carbon dioxide or carbon monoxide or ammonia or other homologous nitrogen-hydrogen compounds or water vapor or nitrogen or mixtures of at least two of the gases mentioned, such as a mixture of nitrogen and a gaseous hydrocarbon, etc.
  • Particulate A12O3, lime, soot, coal dust, iron can also be added as solids, although soot, coal dust, iron are not preferred.
  • Contaminated or toxic hydrocarbon compounds can be, for example, oils that have been used for cooling in transformers. These can also be used thermal oils for heating or cooling high-temperature processes, oil or tar condensates from pyrolysis processes (biogenic residues), solvent waste, biogenic or mineral oils or waste oils.
  • the process according to the invention can also be used for safe disposal, since the hazardous components can be chemically converted into non-hazardous or significantly less hazardous components and at the same time can be used to increase the efficiency of melting.
  • hydrocarbon compounds can be introduced directly into a formed plasma so that sufficiently high temperatures are available for decomposition by chemical reaction(s).
  • the hydrocarbons are completely decomposed and oxidized.
  • aromatics such as toluene, benzene, phenol, xylene or furan
  • toluene C 7 H 8 + 9O 2 -+ 4H 2 O + 7CO 2
  • polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthalene, fluorene or pyrene
  • Chemical elements and chemical compounds which are supplied according to the invention can also be supplied directly or at a distance of preferably a maximum of 50 mm after the hot gas stream emerges from a device with which a plasma can be formed.
  • a device for forming a plasma can be designed with a microwave generator and a resonator connected to it with at least one reflection plate for generated microwaves, which is designed as a waveguide.
  • an electrical ignition device with an ignition electrode that is electrically insulated from a housing can be part of the device. The ignition device serves exclusively to ignite a plasma and can be switched on when a plasma has been formed in a sufficiently large quantity after free charge carriers of the plasma gas used have been formed with generated microwaves.
  • the plasma should be formed in the area of standing microwaves within the resonator in front of at least one reflection plate with plasma gas flowing there. A translational movement of the formed plasma can be largely avoided, so that it can form a stationary heat source for the formation of a hot gas flow.
  • the plasma should be formed in a housing of the device, with the hot gas flow being directed via at least one flow guide element in the direction of the material to be treated or the melting material or melting tank into the interior of the melting furnace.
  • Tube- or channel-shaped elements can be used as flow guide element(s), through which the hot gas can flow in the direction of the melting material or melting tank.
  • Flow guide elements can be made of glass, glass ceramic or pure ceramic material. There can also be at least two flow guide elements.
  • a flow guide element can be arranged in at least one area within a flow guide element with a larger inner diameter or larger free cross-sectional area and form a shield against heat there. Flow guide elements should not touch each other directly.
  • the device can be formed with two electrodes arranged at a distance from each other, between which a plasma gas flows in the direction of the melting material or melting tank and an electrical arc discharge takes place.
  • the device can be analogous to a plasma torch known per se, as used for cutting and The plasma torch must be designed for use in welding materials.
  • An electrode is usually made of graphite, copper, tungsten, hafnium or an alloy of these.
  • the counter electrode can form a housing through which plasma gas flows. Only the dimensions and operating parameters should be adapted to the application for melting metal or glass. But even in this case, the plasma formed should not come into direct contact with the melting material and should only serve as a heat source for heating a gas that can be used as a hot gas stream or a free gas flare for melting.
  • the plasma gas used can be air, nitrogen, carbon dioxide, water vapor, flue gas, inert gas, hydrogen, methane, carbon monoxide or a mixture of these gases.

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Abstract

In the method, a device for forming a plasma is positioned on a furnace. Said device is connected to an electrical power supply and to a plasma gas supply. The device is designed, dimensioned, positioned and/or orientated in such a way that the plasma formed is positioned at a distance from the solid or a melting tank. A hot gas stream is formed using the plasma, and the melted product or a melting tank is heated exclusively by means of thermal energy from the hot gas stream and by emitted electromagnetic radiation. At least one chemical element and/or one chemical compound is/are introduced into the plasma and/or the hot gas stream, ions from said at least one chemical element and/or chemical compound being converted to an excited state by the heat of the plasma or of the hot gas stream, or at least one chemical reaction being initiated such that the proportion of electromagnetic radiation which is directed onto the melted product, having a wavelength of ≥ 575 nm, is increased by at least 10 % of the total spectrum of the electromagnetic radiation.

Description

VERFAHREN ZUM SCHMELZEN UND WARMBEHANDELN VON FESTSTOFFEN METHOD FOR MELTING AND HEAT TREATMENT OF SOLIDS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen und Warmbehandeln von Feststoffen in einem Schmelzofen oder einer Schmelzwanne. Dabei kann eine Warmbehandlung oder ein Schmelzen jeweils allein aber auch beides gleichzeitig durchgeführt werden. The invention relates to a method for melting and heat treating solids in a melting furnace or a melting tank. Heat treatment or melting can be carried out either alone or both at the same time.
Bisher ist es üblich zum Schmelzen dieser Feststoffe in unterschiedlich konfigurierten Schmelzöfen Öl- oder Gasbrenner einzusetzen mit deren heißer Flamme das jeweilige Material in die flüssige Phase überführt werden kann. Bei der Verbrennung der jeweiligen Kohlenwasserstoffverbindung, welche aus fossilen Quellen stammen, wird durch chemische Oxidation gebildetes CO2 in relativ großen Mengen mit dem Rauchgas in die Erdatmosphäre abgegeben, was unter dem Klimawandelaspekt und dem Verbrauch natürlicher fossiler Ressourcen besonders nachteilig ist. Until now, it has been common practice to use oil or gas burners to melt these solids in differently configured melting furnaces, with their hot flames converting the respective material into the liquid phase. When the respective hydrocarbon compound, which comes from fossil sources, is burned, CO2 formed by chemical oxidation is released into the earth's atmosphere in relatively large quantities with the flue gas, which is particularly disadvantageous in terms of climate change and the consumption of natural fossil resources.
Des Weiteren ist es auch bekannt, eine induktive Erwärmung von leitfähigen Feststoffen, insbesondere Metall, als Schmelzgut durchzuführen. Infolge der dabei auftretenden elektrischen Wechselfelder tritt aber eine starke Rührwirkung der gebildeten Schmelze auf. Diese führt in hohem Maß zu Oxideinschlüssen im Metall, so dass die Qualität der mit der so erhaltenen Schmelze hergestellten Bauteile stark nachteilig beeinflusst wird. Induktiv beheizte Schmelzöfen sind weiterhin in der Regel infolge ungünstiger Ankopplungsbedingungen schlecht geeignet zum Einschmelzen von grobstückigem Kreislaufmaterial oder Gussbruch. Furthermore, it is also known to carry out inductive heating of conductive solids, especially metal, as melting material. However, the alternating electrical fields that occur in this process result in a strong stirring effect of the melt that is formed. This leads to a high level of oxide inclusions in the metal, so that the quality of the components produced with the melt obtained in this way is greatly adversely affected. Inductively heated melting furnaces are also generally poorly suited to melting coarse lumps of recycled material or cast scrap due to unfavorable coupling conditions.
Auch bekannt sind elektrisch widerstandsbeheizte Öfen. Diese weisen meist nur eine geringe Leistung auf und eignen sich daher in der Regel nur zum Warmhalten bereits flüssigen Metalls durch Unterdrückung der Wärmeverluste. Electrically resistance-heated furnaces are also known. These usually have only a low output and are therefore generally only suitable for keeping already liquid metal warm by suppressing heat loss.
In jüngerer Vergangenheit sind jedoch technische Möglichkeiten entwickelt worden, bei denen die Erwärmung des Schmelzguts durch Nutzung elektrischer Energie über ein damit ausgebildetes Plasma, mit dem ein Heißgasstrom auf das jeweilige Schmelzgut zu dessen Aufschmelzen gerichtet wird. Dies ist in WO 2021/170652 Al beschrieben. In the recent past, however, technical possibilities have been developed in which the melting material is heated using electrical energy via a plasma formed with it, with which a hot gas stream is directed onto the respective melting material to melt it. This is described in WO 2021/170652 Al.
Dabei ist es aber nachteilig, dass die Erwärmung des Schmelzgutes ausschließlich mit der Wärmeenergie des Heißgas Stromes sowie mit der elektromagnetischen Strahlung erreicht werden kann. Dabei spielt auch das Wellenlängenspektrum der elektromagnetischen Strahlung eine Rolle, da bekanntermaßen unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich von einem entsprechend bestrahlten Werkstoff absorbiert und dabei unterschiedlich stark zu dessen Erwärmung beitragen. So wird von einem Plasma und einem Heißgasstrom kurzwellige elektromagnetische Strahlung emittiert, die beispielsweise zum Schmelzen auf das jeweilige Schmelzgut oder einer Schmelzwanne auftrifft. Diese Strahlung, die überwiegend diskrete (blaue oder grüne) Strahlung santeile beinhaltet, wird mit einem relativ geringen Wirkungsgrad von den zu schmelzenden oder warm zu behandelnden Feststoffen (Metallen, Gläsern) oder einer Schmelzwanne absorbiert, so dass der Gesamtwirkungsgrad entsprechend reduziert ist. However, the disadvantage is that the heating of the melt can only be achieved with the thermal energy of the hot gas stream and with electromagnetic radiation. The wavelength spectrum of the electromagnetic radiation also plays a role, since it is known that different wavelengths are absorbed differently by a correspondingly irradiated material and thus contribute to its heating to different degrees. For example, short-wave electromagnetic radiation is emitted by a plasma and a hot gas stream, which impinges on the respective melting material or a melting tank for melting, for example. This radiation, which mainly contains discrete (blue or green) radiation components, is absorbed with a relatively low level of efficiency by the solids (metals, glasses) to be melted or treated with heat or by a melting tank, so that the overall efficiency is reduced accordingly.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, bei denen der Wirkungsgrad beim Aufschmelzen oder einer Warmbehandlung von metallischen Schmelzgut oder Glas einfach erhöht werden kann, wenn man zur Erwärmung ein Plasma einer Plasmaquelle nutzt. It is therefore an object of the invention to provide possibilities in which the efficiency during melting or heat treatment of metallic melting material or glass can be easily increased by using a plasma from a plasma source for heating.
Nur der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass der Begriff „Warmbehandlung“ dem technischen Sprachgebrauch entsprechend verwendet wird. Dieser Begriff umfasst daher beispielsweise nicht das Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat im Plasma an sich, also Verfahren bei denen ausschließlich Beschichtungen hergestellt werden. Eine Warmbehandlung ist beispielsweise das Rekristallisierungsglühen, das Auslagem bei erhöhter Temperatur, eine Phasenumwandlung in einem oder eines Materials, die Härtung eines Materials, etc. For the sake of completeness, it should be noted that the term "heat treatment" is used in accordance with technical usage. This term therefore does not include, for example, the application of a coating to a substrate in plasma per se, i.e. processes in which only coatings are produced. Heat treatment is, for example, recrystallization annealing, aging at elevated temperatures, a phase transformation in or of a material, hardening of a material, etc.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in abhängigen Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. According to the invention, the object is achieved with a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features specified in dependent claims.
Bei der Erfindung wird zur Erwärmung des Feststoffs (z.B. Schmelzguts) eine Einrichtung zur Ausbildung eines Plasmas genutzt, die an einem Schmelzofen angeordnet ist. Die Einrichtung ist an eine elektrische Spannungsversorgung und an die Einrichtung mindestens eine erste Zuführung für ein Plasmagas, mit dem das Plasma ausgebildet wird, angeschlossen. Die Einrichtung ist dabei so ausgebildet, dimensioniert, angeordnet und/oder ausgerichtet, dass das ausgebildete Plasma in einem Abstand zum Feststoff (Metall oder Glas) oder einer Schmelzwanne angeordnet ist, und dabei mit dem Plasma ein Heißgasstrom ausgebildet wird, der in Richtung des Feststoffs, insbesondere eines Schmelzguts, oder in einem Abstand entlang der Oberfläche des Feststoffs oder in Richtung oder entlang der Oberfläche einer Schmelzwanne ausgerichtet ist, so dass die Erwärmung des Feststoffs oder einer Schmelzwanne ausschließlich mittels Wärmeenergie des Heißgasstroms und durch emittierte elektromagnetische Strahlung erreicht wird. Das ausgebildete Plasma sollte dabei ausschließlich als Wärmequelle zur Erwärmung des Heißgas Stromes und ggf. als Energiequelle zur chemischen Aufspaltung von Kohlenwasserstoffverbindungen oder Salzen durch chemische Reaktion(en) fungieren. Bevorzugt sollte der Heißgasstrom in einem Winkel im Bereich 0° bis 20 0 in Bezug zur Oberfläche des Feststoffs oder der Schmelzwanne ausgerichtet sein. In the invention, a device for forming a plasma, which is arranged on a melting furnace, is used to heat the solid (e.g. melting material). The device is connected to an electrical power supply and to the device at least one first supply for a plasma gas with which the plasma is formed. The device is designed, dimensioned, arranged and/or aligned such that the plasma formed is arranged at a distance from the solid (metal or glass) or a melting tank, and a hot gas flow is formed with the plasma, which is aligned in the direction of the solid, in particular a melting material, or at a distance along the surface of the solid or in the direction of or along the surface of a melting tank, so that the heating of the solid or a melting tank is achieved exclusively by means of thermal energy of the hot gas flow and by emitted electromagnetic radiation. The plasma formed should function exclusively as a heat source for heating the hot gas flow and, if necessary, as an energy source for the chemical decomposition of hydrocarbon compounds or salts by chemical reaction(s). Preferably, the hot gas stream should be directed at an angle in the range 0° to 20 ° with respect to the surface of the solid or the melting tank.
Erfindungsgemäß wird/werden in das Plasma und/oder den Heißgasstrom und/oder in die Behandlung skammer (insbesondere den Ofenraum), in der (dem) der Feststoff zur Behandlung angeordnet ist, mindestens ein chemisches Element und/oder mindestens eine chemische Verbindung eingeführt und von dem chemischen Element bzw. der chemischen Verbindung werden Ionen mit der Wärme des Plasmas und/oder des Heißgas Stromes in einen angeregten Zustand überführt. In Kombination mit der Überführung in einen angeregten Zustand werden Photonen freigesetzt. Allein oder zusätzlich zur Anregung der Ionen kann mindestens eine exotherme chemische Reaktion initiiert werden, deren Energie den Heißgasstrom zusätzlich erwärmen kann. According to the invention, at least one chemical element and/or at least one chemical compound is/are introduced into the plasma and/or the hot gas stream and/or into the treatment chamber (in particular the furnace chamber) in which the solid is arranged for treatment, and ions are converted by the chemical element or chemical compound into an excited state using the heat of the plasma and/or the hot gas stream. In combination with the conversion into an excited state, photons are released. Alone or in addition to the excitation of the ions, at least one exothermic chemical reaction can be initiated, the energy of which can additionally heat the hot gas stream.
In jedem Fall wird dadurch der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, die auf das Schmelzgut gerichtet wird, mit Wellenlängen von > 575 nm um mindestens 10 %, bevorzugt um mindestens 30 % des gesamten Spektrums der elektromagnetischen Strahlung erhöht, wobei bevorzugt ein Übergang von einem diskreten in ein kontinuierliches Strahlungs Spektrum angestrebt wird. Der Übergang in ein kontinuierliches Spektrum ermöglicht ein Eindringen des vor allem langwelligen Anteils der elektromagnetischen Strahlung in die Schmelze hinein, wodurch ein hocheffizienter Wärmeeintrag möglich ist. Bei kurzwelliger, diskreter elektromagnetischer Strahlung hingegen dominiert die Reflexion an der Oberfläche des jeweiligen Feststoffs, so dass ein Großteil der Strahlungsenergie die Ofenwandungen erwärmt und mittels Konvektion mit den strömenden Gasen abgeführt wird. Durch die Einbringung des zumindest einen chemischen Elements bzw. der zumindest einen chemischen Verbindung wird also der Anteil an Strahlung mit Wellenlängen > 575 nm um mindestens 10 % erhöht (bezogen auf den Anteil an Strahlung mit Wellenlängen > 575 nm vor der die Einbringung des zumindest einen chemischen Elements bzw. der zumindest einen chemischen Verbindung), wobei bevorzugt die restlichen Bedingungen bzw. Parameter aber zumindest annähernd unverändert bleiben. Durch die Erhöhung dieses Anteils and Strahlungsenergie wird insbesondere die Temperatur des Plasmas an sich zumindest annähend nicht verändert. Die Änderung der Temperatur des Plasmas kann dabei insbesondere kleiner 10 %, vorzugsweise kleiner 5 %, bezogen auf die Temperatur des Plasmas ohne die Zugabe des zumindest einen chemischen Elements bzw. der zumindest einen chemischen Verbindung, betragen. Diese Angaben beziehen sich dabei auf die durchschnittliche Kemtemperatur des Plasmas. In any case, the proportion of electromagnetic radiation directed at the melt with wavelengths of > 575 nm is increased by at least 10%, preferably by at least 30% of the entire spectrum of electromagnetic radiation, with a transition from a discrete to a continuous radiation spectrum being preferred. The transition to a continuous spectrum enables the long-wave portion of the electromagnetic radiation to penetrate into the melt, which enables highly efficient heat input. With short-wave, discrete electromagnetic radiation, on the other hand, reflection on the surface of the respective solid dominates, so that a large part of the radiation energy heats the furnace walls and is dissipated by convection with the flowing gases. By introducing the at least one chemical element or the at least one chemical compound, the proportion of radiation with wavelengths > 575 nm is increased by at least 10% (relative to the proportion of radiation with wavelengths > 575 nm before the introduction of the at least one chemical element or the at least one chemical compound), although the remaining conditions or parameters preferably remain at least approximately unchanged. By increasing this proportion of radiation energy, the temperature of the plasma itself is at least approximately unchanged. The change in the temperature of the plasma can in particular be less than 10%, preferably less than 5%, relative to the temperature of the plasma without the addition of the at least one chemical element or the at least one chemical compound. These details refer to the average core temperature of the plasma.
Ein so mit Plasma und/oder dem Heißgasstrom geschmolzener Feststoff kann dann in eine Schmelzwanne oder einen Tiegel im Schmelzofen überführt werden. In einer Schmelzwanne geschmolzener Feststoff (Metall oder Glas) kann daraus abgeführt oder daraus entnommen werden. A solid melted in this way with plasma and/or the hot gas stream can then be transferred to a melting tank or crucible in the melting furnace. In a melting tank Molten solid (metal or glass) can be drained or removed from it.
Als chemisches Element kann man Na, Ca, Sr, Li, Rb oder Mg oder als chemische Verbindung kann man mindestens eine chemische Verbindung einsetzen, in der mindestens eines dieser chemischen Elemente enthalten ist. Von den Alkalimetallen kann man insbesondere deren Salze als z.B. wässrige Salzlösungen einsetzen. So führt der Einsatz von Natrium oder einer Natriumverbindung zu einer Verfärbung in gelbe elektromagnetische Strahlung, bei Ca oder Calziumverbindung zu orange-rot, Sr oder einer Strontiumverbindung zu rot, Li oder einer Lithiumverbindung zu rot und Rb bzw. einer Rubidiumverbindung ebenfalls zu rot infolge des bekannten Effekts der Flammfärbung. Der Einsatz von kohlenstoffhaltigen Verbindungen führt zu einem kontinuierlichen Spektrum mit Maximum im gelben Strahlungsbereich. The chemical element used can be Na, Ca, Sr, Li, Rb or Mg, or the chemical compound used can be at least one chemical compound containing at least one of these chemical elements. The alkali metals' salts can be used in particular, e.g. as aqueous salt solutions. The use of sodium or a sodium compound leads to a yellow discoloration of electromagnetic radiation, Ca or a calcium compound leads to orange-red, Sr or a strontium compound leads to red, Li or a lithium compound leads to red, and Rb or a rubidium compound also leads to red as a result of the well-known flame coloration effect. The use of carbon-containing compounds leads to a continuous spectrum with a maximum in the yellow radiation range.
Es kann auch eine Kohlenstoffverbindung eingesetzt werden. Es sollte aber kein Metall, das ausgewählt ist aus Eisen, Kupfer und Aluminium und kein reiner Kohlenstoff als chemisches Element eingesetzt werden. A carbon compound can also be used. However, no metal selected from iron, copper and aluminum and no pure carbon should be used as a chemical element.
Das mindestens eine chemische Element und/oder die mindestens eine chemische Verbindung sollte mit einem Anteil größer 0 bis 15 Vol.-%, bevorzugt größer 0,2 Vol.-%, oder größer 0,5 Vol.-%, bis maximal 10 Vol.-% in Bezug zum zugeführten Plasmagas und Heißgasstrom zugeführt werden. The at least one chemical element and/or the at least one chemical compound should be supplied in a proportion of greater than 0 to 15 vol.%, preferably greater than 0.2 vol.%, or greater than 0.5 vol.%, up to a maximum of 10 vol.% in relation to the supplied plasma gas and hot gas stream.
Die Zuführung kann im festen oder gasförmigen oder flüssigen Aggregatzustand erfolgen. Es besteht auch die besonders bevorzugte Möglichkeit, ein chemisches Element oder eine chemische Verbindung in einem Lösungsmittel also in gelöster Form, insbesondere als Salzlösung zuzuführen. The supply can be in a solid, gaseous or liquid state. There is also the particularly preferred option of supplying a chemical element or a chemical compound in a solvent, i.e. in dissolved form, in particular as a salt solution.
Das mindestens eine chemische Element oder die mindestens eine chemische Verbindung sollte, wenn es/sie nicht bereits in das Plasma eingeführt worden ist, in einen Bereich des Heißgas Stromes und/oder die Behandlungskammer zugeführt werden, in dem eine Mindesttemperatur von 750 °C eingehalten wird. Dies ist dabei von besonderer Bedeutung, wenn der Anteil langwelliger elektromagnetischer Strahlung ab Wellenlängen von 575 nm und größer durch Zuführung eines entsprechenden chemischen Elements und/oder einer von chemischen Verbindungen erreicht werden soll, die dazu chemisch reagieren müssen. Dies ist insbesondere bei der Zuführung von Kohlenwasserstoffverbindungen vorteilhaft. The at least one chemical element or the at least one chemical compound should, if it has not already been introduced into the plasma, be fed into an area of the hot gas flow and/or the treatment chamber in which a minimum temperature of 750 °C is maintained. This is of particular importance if the proportion of long-wave electromagnetic radiation from wavelengths of 575 nm and greater is to be achieved by feeding in a corresponding chemical element and/or one of the chemical compounds that must react chemically for this purpose. This is particularly advantageous when feeding in hydrocarbon compounds.
Neben Ölen können beispielsweise auch kohlenwasserstoffhaltige Prozessgase wie Pyrolysegase (z.B. von lackiertem Schrott), Vergasungsgase oder Fackelgase oder andere gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Butan oder Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid oder Ammoniak bzw. andere homologe Stickstoff-Wasserstoffverbindungen oder Wasserdampf oder Stickstoff oder Mischungen aus zumindest zwei der genannten Gase, wie beispielsweise eine Mischung aus Stockstoff und einem gasförmigen Kohlenwasserstoff, etc., zur vorteilhaften Beeinflussung des Spektrums der zum Schmelzen genutzten elektromagnetischen Strahlung eingesetzt werden. Es sind auch Mischungen aus zumindest einem Gas und zumindest einem Feststoff einsetzbar. In addition to oils, hydrocarbon-containing process gases such as pyrolysis gases (e.g. from painted scrap), gasification gases or flare gases or other gaseous Hydrocarbons such as propane or butane or carbon dioxide or carbon monoxide or ammonia or other homologous nitrogen-hydrogen compounds or water vapor or nitrogen or mixtures of at least two of the gases mentioned, such as a mixture of nitrogen and a gaseous hydrocarbon, etc., are used to advantageously influence the spectrum of the electromagnetic radiation used for melting. Mixtures of at least one gas and at least one solid can also be used.
Als Feststoff kann auch partikuläres A12O3, Kalk, Ruß, Steinkohlestaub, Eisen zugesetzt werden, wobei Ruß, Steinkohlestaub, Eisen nicht bevorzugt werden. Particulate A12O3, lime, soot, coal dust, iron can also be added as solids, although soot, coal dust, iron are not preferred.
Werden insbesondere kontaminierte oder toxische Kohlenwasserstoffverbindungen zugeführt, so sollten sie so in den Einflussbereich des Plasmas, des Heißgasstromes eingeführt werden, dass aufgrund der vorliegenden Temperaturen und Gaszusammensetzung diese chemischen Verbindungen aufgebrochen werden. Kontaminierte oder toxische Kohlenwasserstoffverbindungen können beispielsweise Öle sein, die in Transformatoren zur Kühlung genutzt worden sind. Dies können auch verbrauchte Thermoöle zur Beheizung oder Kühlung von Hochtemperaturprozessen, Öl- bzw. Teerkondensate aus Pyrolyseprozessen (biogener Reststoffe), Lösemittelabfälle, biogene oder mineralische - oder Abfallöle sein. If contaminated or toxic hydrocarbon compounds are introduced, they should be introduced into the area of influence of the plasma, the hot gas flow, in such a way that these chemical compounds are broken down due to the existing temperatures and gas composition. Contaminated or toxic hydrocarbon compounds can be, for example, oils that have been used for cooling in transformers. These can also be used thermal oils for heating or cooling high-temperature processes, oil or tar condensates from pyrolysis processes (biogenic residues), solvent waste, biogenic or mineral oils or waste oils.
So kann man das erfindungsgemäße Verfahren auch für eine gefahrlose Entsorgung nutzen, da die gefährlichen Komponenten chemisch in nicht oder erheblich weniger gefährliche Komponenten umgewandelt werden können und gleichzeitig zur Erhöhung des Wirkungsrades beim Schmelzen genutzt werden können. Thus, the process according to the invention can also be used for safe disposal, since the hazardous components can be chemically converted into non-hazardous or significantly less hazardous components and at the same time can be used to increase the efficiency of melting.
Insbesondere Kohlenwasserstoffverbindungen können direkt in ein ausgebildetes Plasma eingeführt werden, so dass für eine Dekomposition durch chemische Reaktion(en) ausreichend hohe Temperaturen zur Verfügung stehen. In particular, hydrocarbon compounds can be introduced directly into a formed plasma so that sufficiently high temperatures are available for decomposition by chemical reaction(s).
Im Plasmagas kommt es somit zur vollständigen Zersetzung und Oxidation der Kohlenwasserstoffe. Zum Beispiel Aromaten wie Toluol, Benzol, Phenol, Xylol oder Furan In the plasma gas, the hydrocarbons are completely decomposed and oxidized. For example, aromatics such as toluene, benzene, phenol, xylene or furan
(Bsp. Toluol: C7H8 + 9O2 -+ 4H2O + 7CO2 ) sowie polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe wie Naphthalin, Fluoren oder Pyren (e.g. toluene: C 7 H 8 + 9O 2 -+ 4H 2 O + 7CO 2 ) and polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthalene, fluorene or pyrene
(Bsp. Naphthalin: C10H8 + 1202 4H20 + 10CO2) können unschädlich gemacht werden. (Example: Naphthalene: C 10 H 8 + 120 2 4H 2 0 + 10CO 2 ) can be rendered harmless.
Chemische Elemente und chemische Verbindungen, die erfindungsgemäß zugeführt werden, können aber auch unmittelbar oder in einem Abstand von bevorzugt maximal 50 mm nach dem Austritt des Heißgas Stromes aus einer Einrichtung mit der ein Plasma ausgebildet werden kann zugeführt werden. Chemical elements and chemical compounds which are supplied according to the invention can also be supplied directly or at a distance of preferably a maximum of 50 mm after the hot gas stream emerges from a device with which a plasma can be formed.
Eine Einrichtung zur Ausbildung eines Plasmas kann mit einem Mikrowellengenerator und daran angeschlossenem Resonator mit mindestens einer Reflexionsplatte für generierte Mikrowellen, der als Hohlleiter ausgebildet ist, ausgebildet sein. Außerdem kann eine elektrische Zündeinrichtung mit einer gegenüber einem Gehäuse elektrisch isolierten Zündelektrode Bestandteil der Einrichtung sein. Die Zündeinrichtung dient dabei ausschließlich dem Zünden eines Plasmas und kann angeschaltet werden, wenn ein Plasma nach mit generierten Mikrowellen erfolgter Ausbildung freier Ladungsträger des eingesetzten Plasmagases in ausreichend großer Menge ausgebildet worden ist. A device for forming a plasma can be designed with a microwave generator and a resonator connected to it with at least one reflection plate for generated microwaves, which is designed as a waveguide. In addition, an electrical ignition device with an ignition electrode that is electrically insulated from a housing can be part of the device. The ignition device serves exclusively to ignite a plasma and can be switched on when a plasma has been formed in a sufficiently large quantity after free charge carriers of the plasma gas used have been formed with generated microwaves.
Das Plasma sollte dabei im Bereich stehender Mikrowellen innerhalb des Resonators vor der mindestens einen Reflexionsplatte mit dort strömendem Plasmagas ausgebildet sein. Eine translatorische Bewegung des ausgebildeten Plasmas kann weitestgehend vermieden werden, so dass es eine stationäre Wärmequelle zur Ausbildung eines Heißgasstromes bilden kann. The plasma should be formed in the area of standing microwaves within the resonator in front of at least one reflection plate with plasma gas flowing there. A translational movement of the formed plasma can be largely avoided, so that it can form a stationary heat source for the formation of a hot gas flow.
Das Plasma sollte in einem Gehäuse der Einrichtung ausgebildet sein, wobei der Heißgasstrom über mindestens ein Strömungsführungselement in Richtung zu behandelnden Stoff bzw. Schmelzgut oder Schmelzwanne in das Innere des Schmelzofens gerichtet werden sollte. Als Strömungsführungselement(e) kann man rohr- oder kanalförmige Elemente einsetzen, durch die das heiße Gas in Richtung Schmelzgut oder Schmelzwanne strömen kann. Strömungsführungselemente können aus einem Glas, einer Glaskeramik oder reinem keramischen Werkstoff gebildet sein. Es können auch mindestens zwei Strömungsführungselemente vorhanden sein. Dabei kann ein Strömungsführungselement zumindest in einem Bereich innerhalb eines Strömungsführungselements mit größerem Innendurchmesser oder größerer freier Querschnittsfläche angeordnet sein und dort eine Abschirmung gegen Wärme bilden. Strömungsführungselemente sollten sich nicht direkt berühren. The plasma should be formed in a housing of the device, with the hot gas flow being directed via at least one flow guide element in the direction of the material to be treated or the melting material or melting tank into the interior of the melting furnace. Tube- or channel-shaped elements can be used as flow guide element(s), through which the hot gas can flow in the direction of the melting material or melting tank. Flow guide elements can be made of glass, glass ceramic or pure ceramic material. There can also be at least two flow guide elements. A flow guide element can be arranged in at least one area within a flow guide element with a larger inner diameter or larger free cross-sectional area and form a shield against heat there. Flow guide elements should not touch each other directly.
In einer weiteren Alternative kann die Einrichtung mit zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Elektroden, zwischen denen ein Plasmagas in Richtung Schmelzgut oder Schmelzwanne strömt und eine elektrische Bogenentladung abläuft, gebildet sein. Dabei kann die Einrichtung analog zu einem an sich bekannten Plasmabrenner, wie er zum Schneiden und Schweißen von Werkstoffen eingesetzt wird, ausgebildet sein. Dabei ist eine Elektrode in der Regel aus Graphit, Kupfer, Wolfram, Hafnium oder einer Legierung davon gebildet. Die Gegenelektrode kann ein Gehäuse bilden, durch das Plasmagas strömt. Lediglich die Dimensionierung und die Betriebsparameter sollte man an die Applikation zum Schmelzen von Metall oder Glas anpassen. Aber auch in diesem Fall sollte das gebildete Plasma nicht mit dem Schmelzgut in direkten Kontakt gelangen und lediglich als Wärmequelle zum Erhitzen eines Gases dienen, das als Heißgasstrom oder einer freien Gasfackel zum Schmelzen genutzt werden kann. In a further alternative, the device can be formed with two electrodes arranged at a distance from each other, between which a plasma gas flows in the direction of the melting material or melting tank and an electrical arc discharge takes place. The device can be analogous to a plasma torch known per se, as used for cutting and The plasma torch must be designed for use in welding materials. An electrode is usually made of graphite, copper, tungsten, hafnium or an alloy of these. The counter electrode can form a housing through which plasma gas flows. Only the dimensions and operating parameters should be adapted to the application for melting metal or glass. But even in this case, the plasma formed should not come into direct contact with the melting material and should only serve as a heat source for heating a gas that can be used as a hot gas stream or a free gas flare for melting.
Als Plasmagas kann man Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf, Rauchgas, Inertgas, Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid oder ein Gemisch dieser Gase einsetzen. The plasma gas used can be air, nitrogen, carbon dioxide, water vapor, flue gas, inert gas, hydrogen, methane, carbon monoxide or a mixture of these gases.
Eine solche Einrichtung ist in WO 2021/170652 Al beschrieben, auf deren Offenbarung vollumfänglich verwiesen wird. Such a device is described in WO 2021/170652 A1, to the disclosure of which reference is made in full.
Mit einer solchen Einrichtung konnten bei Versuchen, bei denen ein Plasma mit einem Mikrowellengenerator bei einer elektrischen Leistung von 6 kW und einer Zufuhr von 501/min Luft als Plasmagas ohne eine Zuführung eines chemischen Elements oder einer chemischen Verbindung im Vergleich zu einer Versuchsdurchführung, bei der Butan mit 5 1/min in den Heißgasstrom unmittelbar nach dem Austritt aus der Einrichtung in einer Entfernung von 100 mm vom Ausritt aus der Einrichtung eine um ca. 200 °C erhöhte Temperatur, in einer Entfernung von 150 mm vom Austritt um ca. 165 °C und in einer Entfernung von 200 mm eine um ca. 125 °C erhöhte Temperatur des Heißgasstromes ermittelt werden, wodurch der erfindungsgemäß gewünschte Effekt sicher eingetreten ist. With such a device, in tests in which a plasma was generated with a microwave generator at an electrical output of 6 kW and a supply of 501/min of air as plasma gas without the supply of a chemical element or a chemical compound, in comparison to a test in which butane was injected at 5 1/min into the hot gas stream immediately after the exit from the device, at a distance of 100 mm from the exit from the device, a temperature of the hot gas stream increased by approx. 200 °C, at a distance of 150 mm from the exit, a temperature increased by approx. 165 °C and at a distance of 200 mm, a temperature increased by approx. 125 °C, whereby the desired effect according to the invention was definitely achieved.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Warmbehandeln oder Schmelzen von Feststoffen , insbesondere Metall oder Glas, bei dem an einem Ofen eine Einrichtung zur Ausbildung eines Plasmas angeordnet ist, wobei die Einrichtung an eine elektrische Spannungsversorgung und an die Einrichtung mindestens eine erste Zuführung für ein Plasmagas, mit dem das Plasma ausgebildet wird, angeschlossen ist, und die Einrichtung so ausgebildet, dimensioniert, angeordnet und/oder ausgerichtet ist, dass das ausgebildete Plasma in einem Abstand zum Feststoff, insbesondere Metall oder Glas als Schmelzgut oder einer Schmelzwanne angeordnet ist, und dabei mit dem Plasma ein Heißgasstrom ausgebildet wird, der in Richtung des Feststoffs oder Schmelzguts oder in einem Abstand entlang der Oberfläche des Schmelzguts oder in Richtung oder entlang der Oberfläche einer Schmelzwanne ausgerichtet ist, so dass die Erwärmung des Feststoffs, Schmelzguts oder einer Schmelzwanne ausschließlich mittels Wärmeenergie des Heißgasstroms und durch emittierte elektromagnetische Strahlung erreicht wird, wobei in das Plasma und/oder den Heißgasstrom und/oder in eine Behandlungskammer, in der der Feststoff zur Behandlung angeordnet ist, mindestens ein chemisches Element und/oder mindestens eine chemische Verbindung eingeführt wird, von dem/der Ionen mit der Wärme des Plasmas und/oder des Heißgas Stromes in einen angeregten Zustand überführt werden oder mindestens eine chemische Reaktion initiiert wird, so dass der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, die auf das Schmelzgut gerichtet wird, mit Wellenlängen von > 575 nm um mindestens 10 % des gesamten Spektrums der elektromagnetischen Strahlung erhöht wird. 1. Method for the heat treatment or melting of solids, in particular metal or glass, in which a device for forming a plasma is arranged on a furnace, the device being connected to an electrical power supply and to the device at least one first supply for a plasma gas with which the plasma is formed, and the device is designed, dimensioned, arranged and/or aligned such that the plasma formed is arranged at a distance from the solid, in particular metal or glass as melting material or a melting tank, and in the process a hot gas flow is formed with the plasma, which is aligned in the direction of the solid or melting material or at a distance along the surface of the melting material or in the direction or along the surface of a melting tank, so that the heating of the solid, melting material or a melting tank is achieved exclusively by means of thermal energy of the hot gas flow and by emitted electromagnetic radiation, at least one chemical element and/or at least one chemical compound being introduced into the plasma and/or the hot gas flow and/or into a treatment chamber in which the solid is arranged for treatment, from which ions are ejected with the heat of the Plasma and/or the hot gas stream are converted into an excited state or at least one chemical reaction is initiated so that the proportion of electromagnetic radiation directed at the melt with wavelengths of > 575 nm is increased by at least 10 % of the total spectrum of electromagnetic radiation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgasstrom in einem Winkel zwischen 0° und 20 0 in Bezug zur Oberfläche des warmzubehandelnden oder des zu schmelzenden Feststoffs oder der Oberfläche einer Schmelzwanne gerichtet wird. 2. Process according to claim 1, characterized in that the hot gas stream is directed at an angle between 0° and 20 ° with respect to the surface of the solid to be heat-treated or melted or the surface of a melting tank.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als chemisches Element Na, Ca, Sr, Li, Rb oder Mg oder als chemische Verbindung in der mindestens eines dieser chemischen Elemente oder mindestens eine Kohlenstoffverbindung enthalten ist, eingesetzt wird. 3. Process according to one of the preceding claims, characterized in that Na, Ca, Sr, Li, Rb or Mg is used as the chemical element or as the chemical compound containing at least one of these chemical elements or at least one carbon compound.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine chemische Element und/oder die mindestens eine chemische Verbindung mit einem Anteil größer als 0 Vol.- bis 15 Vol.-% in Bezug zum zugeführten Plasmagas zugeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein chemisches Element oder die mindestens eine chemische Verbindung in einen Bereich des Heißgasstromes zugeführt wird, in dem eine Mindesttemperatur von 750 °C eingehalten wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine chemische Verbindung in einem Lösungsmittel als Lösung, insbesondere einer Salzlösung zugeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen > 575 nm um mindestens 30 % erhöht wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kontaminierte oder toxische Kohlenwasserstoffverbindungen so in den Einflussbereich des Plasmas oder des Heißgas Stromes eingeführt werden, dass aufgrund der hohen Temperaturen und der vorherrschenden Gaszusammensetzung chemische Verbindungen aufgebrochen werden und somit die im Heißgasstrom enthaltenen Anteile kontaminierter oder toxischer Verbindungen wesentlich reduziert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma mit Mikrowellen oder mindestens einem elektrischen Lichtbogen generiert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma so generiert wird, dass es in keinem Fall mit ungeschmolzenem Schmelzgut oder einer Schmelze in unmittelbaren Kontakt kommt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gasförmige oder flüssige Produkte aus der thermischen Spaltung oder Vergasung von Biomassen, Reststoffen, Abfällen oder fossilen Energieträgern als chemische Verbindungen) eingesetzt werden. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chemical element and/or the at least one chemical compound is supplied in a proportion greater than 0 vol. to 15 vol. % in relation to the supplied plasma gas. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chemical element or the at least one chemical compound is fed into a region of the hot gas stream in which a minimum temperature of 750 °C is maintained. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chemical compound is fed in a solvent as a solution, in particular a salt solution. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of electromagnetic radiation with wavelengths > 575 nm is increased by at least 30%. Method according to one of the preceding claims, characterized in that contaminated or toxic hydrocarbon compounds are introduced into the area of influence of the plasma or the hot gas stream in such a way that chemical compounds are broken down due to the high temperatures and the prevailing gas composition and thus the proportions of contaminated or toxic compounds contained in the hot gas stream are significantly reduced. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma is generated with microwaves or at least one electric arc. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma is generated in such a way that it never comes into direct contact with unmelted melting material or a melt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that gaseous or liquid products from the thermal decomposition or gasification of biomass, residues, waste or fossil energy sources are used as chemical compounds.
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