(57)【要約】固体のスクラップメタルの投入物を炉に供給すること、燃料及び酸素リッチなオキシダントを炉内に供給すること、燃料をオキシダントと共に燃焼して熱を炉内に発生すること、その熱で炉内の固体のスクラップメタルを溶融すること、溶融メタルを炉から回収すること、の工程を備えるスクラップメタルを炉内で溶融する方法。  固体のスクラップメタルの投入物を炉に供給する工程の後、１以上の可視炎を炉の投入物の上方に発生するように燃料はオキシダントと共に燃焼し、溶融メタルを炉から回収する工程の前に、無炎燃焼を炉の溶融メタルの上方に発生させるように燃料はオキシダントと共に燃焼する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクラップメタルを炉内で溶融する方法であって、
―固体のスクラップメタルの投入物を前記炉に供給すること、
―燃料及び少なくとも６０体積％の酸素含有を有するオキシダントを前記炉に供給し、燃料をオキシダントとともに燃焼して前記炉内に熱を発生すること、
―発生した熱によって炉内の固体のスクラップメタルの投入物を溶融して溶融メタルを得ること、
―炉から溶融メタルを回収すること、の工程を備え、
固体のスクラップメタルの投入物を炉に供給する工程の後に、１以上の可視炎を前記炉内の前記投入物の上方に発生させるように、第１の燃焼モードで前記燃料が前記オキシダントと共に燃焼し、
前記溶融メタルを前記炉から回収する前に、無炎燃焼を前記炉内の前記溶融メタルの上に発生させるように、燃料がオキシダントとともに第２の燃焼モードで燃焼することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記１以上の可視炎は、その向きが前記第１の燃焼モードにおいて固定されている、請求項１の方法。
【請求項３】
少なくとも一つの可視炎の前記向きは第１の燃焼モードにおいて変えられる、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第１の燃焼モードにおいて、少なくとも一つの可視炎は前記投入物に向けて方向づけられる前記請求項のいずれかの方法。
【請求項５】
前記炉は、ロータリ炉であり、実質的に円筒状の耐熱壁（２１）、円筒状の耐熱壁（２１）の一方の端部にある第１の端壁（２２）、円筒状の耐熱壁（２１）の反対側の端部にある第２の端壁（２３）、を備える、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項６】
前記第１の燃焼モードにおいて、少なくとも一つの可視炎は前記投入物及び／または前記円筒状の耐熱壁（２１）に向けて方向づけられる、請求項５の方法。
【請求項７】
炉は、注入及び投入物用の開口（３３）及び前記注入及び投入物用の開口（３３）に設けられたバーナー（３４）を有する傾斜ポケット（３１）を備える傾斜炉である、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項８】
同じバーナーが、前記第１の燃焼モード中の可視炎、及び前記第２の燃焼モードの中の無炎燃焼を発生する、前記請求項のいずれかの方法。
【請求項９】
前記第１の燃焼モードと前記第２の燃焼モードの間に遷移燃焼モードを備え、それによって前記遷移燃焼モードにて前記燃料が前記オキシダントとともに燃焼し、少なくとも一つの可視炎を発生するとともに、前記炉の雰囲気の温度を少なくとも炉の雰囲気の次の第２の燃焼モードにおいて無炎燃焼が起こるエリアにおいて、前記燃料の下方の可燃限界温度より高くする、前記請求項のいずれかの方法。
【請求項１０】
スクラップメタルは、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、コバルト、チタン、クロム、およびこれらの金属からなる貴金属および合金で構成されるグループから選択される、前記請求項のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記スクラップメタルはアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記燃料はガス燃料である、前記請求項のいずれか１の方法。
【請求項１３】
前記燃料は、天然ガス、ブタン及びプロパン及びそれらの混合物で構成されるグループから選択される、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記オキシダントは少なくとも６５体積％、好ましくは少なくとも８０体積％、さらに好ましくは少なくとも９０体積％、の酸素含有を有する前記請求項のいずれか１の方法。
【請求項１５】
第１の燃焼段階は、実質的に全ての固体のスクラップメタルが溶融されると完了する、前記請求項のいずれか１の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明はスクラップメタルの溶融による金属の再利用に関する。
【０００２】
スクラップメタル溶融は冶金産業の主要な面である。
【０００３】
確かにスクラップメタルは、経済、技術及び環境の理由で、鉄および非鉄の治金産業において金属溶融の金属用原料として用いられる。
【０００４】
金属再利用産業の開発は大部分でスクラップメタルの利用可能性に依存する。
【０００５】
非鉄の治金分野の典型的な例はアルミニウムの再利用である。
【０００６】
アルミニウムは現在世界で最も一般的に再利用される消費後金属である。
【０００７】
ヨーロッパでは、例えばアルミニウムは、飲料缶用の４１％から、建物及び建設部門での８５％、自動車部門での８５％まで、高い再利用率を持っている。産業はさらに再利用の可能な最良の水準を達成するために、絶えず収集及び分類の改良に投資及び調査を行っている。
【０００８】
アルミニウムリサイクル業者は地域市場及び海外からの両方で得た広い範囲でアルミニウムスクラップを溶融する。通常スクラップは多様な構成物の不純な材料で作られるため、例えばスクラップアルミニウム産業のような二次的な溶融産業は生産用の道具及び特に溶融炉を必要とし、それらは強力で柔軟である。
【０００９】
商用スクラップメタルの溶融業者にとって重要な問題は効率性である。
【００１０】
プロセス効率は特に次の要因を含む。
【００１１】
時間効率：すなわち、所定量のスクラップメタルが溶融される率、
エネルギー効率：すなわち、所定量のスクラップメタルを溶融するのに要求されるエネルギー、
メタル回収効率：すなわち、出湯された溶融金属のスクラップメタルに対する率
この技術では、空気燃焼、すなわちオキシダントとして空気を備えた燃料の燃焼で、発生した熱により、炉でスクラップメタルを溶融することが知られている。そのような溶融方法は概して低い時間及びエネルギー効率で、しかしながら比較的高いメタル回収効率を提供する。
【００１２】
この技術では、プロセスの時間及びエネルギー効率を向上するために、オキシ燃焼すなわちオキシダントとして酸素あるいは酸素を多く含有する空気を備えた燃料の燃焼で発生した熱により、炉でスクラップメタルを溶融することも知られている。しかしながらこれはオキシ燃焼プロセスの存在を伴う問題であり、下記に説明されるように、メタル回収効率はそれゆえ特に溶融プロセスの間における増加したメタルの酸化により、減少する。
【００１３】
M. Potesserらによる文献“非鉄治金産業のためのメッサーグループのバーナー開発” (BMH, 153, Jg.(2008), Heft 3, pp 121-125),において、スクラップメタル用の炉床式の炉において、炉の遠い側において一定温度[constant temperature]とするため、また許容できる低い汚染物質排出レベルを達成するために、希釈された燃焼あるいは一部希釈された燃焼を用いることが提案されている。
【００１４】
オキシ燃焼の場合に可能な限りメタル酸化をコントロール下に維持するために、例えば炉または燃焼チャンバを囲む耐熱材料の温度の関数として、溶融プロセスの間バーナーの力を規制することもまた提案された。
【００１５】
改善された全体的なプロセス効率を伴うスクラップメタル溶融方法を供給することは本発明の目的である。
【００１６】
本発明の炉内でのスクラップメタル溶融のプロセスは、次の工程を備える。
【００１７】
固体のスクラップメタルの投入物[charge]を炉に供給すること
燃料及びオキシダントを炉に供給すること
燃料をオキシダントとともに燃焼して炉内に熱を発生させること
前記燃焼で発生した熱で固体のスクラップメタルの投入物を溶融すること
固体のスクラップメタルの投入物の溶融によって得られた溶融メタルを炉から回収すること
固体のスクラップメタルの投入物を炉に供給する工程に続いて、炉内の投入物の上方で１以上の可視炎を発生するように、第１の燃焼モードで燃料がオキシダントとともに燃やされる。
【００１８】
しかし、溶融メタルを炉から回収する工程の前に、炉内の溶融メタルの上で無炎燃焼を発生するように、第２の燃焼モードにて燃料はオキシダントと共に燃焼する。
【００１９】
本発明に従って、オキシダントは少なくとも６０体積％の酸素を有する。
【００２０】
無炎燃焼は、燃焼チャンバ内で燃料の自動点火温度以上において燃焼物のバーナーへの実質的な内部再循環を作るように、適切な幾何学的配列のバーナー及び炉燃焼チャンバを用いて、少なくとも一つの反応物、典型的にはオキシダント、の高い噴射速度で、オキシダント及び燃料の供給が別々に実施される（高度な燃焼を提供するため）、燃焼のモードである。炎はもはや肉眼では見えず、燃焼は燃焼チャンバの雰囲気の大きな体積あるいはさらに全体積を通して、分散される。
【００２１】
無炎燃焼に適したバーナーは、現在市販で入手可能である。無炎燃焼に適した好ましいバーナーは、2010,年７月12日に出願された同時継続の米国仮出願番号 61/363,627, 2010,年７月31日に出願された同時継続の米国出願番号 12/848,131 、及び 2010,年７月31日に出願された同時継続の米国出願番号 12/848,132 に記述される。
【００２２】
この背景において、「バーナー」の用語は概して言えば、少なくとも一つの燃料の少なくとも一つのオキシダントとの燃焼のために、少なくとも一つの燃料を少なくとも一つのオキシダントと組み合わせる装置または機器を記述するのに用いられる。
【００２３】
この発明によるプロセスはバッチプロセスで有り得、それによって、全ての固体のスクラップメタルは一回で炉に供給される。
【００２４】
この発明によるプロセスは、セミバッチプロセスであり得、それによって、溶融される固体のスクラップメタルは炉にいくつかの工程で供給される。固体のスクラップメタルの投入物の炉への供給の各工程に、１以上の可視炎を炉の投入物の上方に発生するための、燃料のオキシダントとの第１の燃焼モードの燃焼が続く。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】
【図２】
【図３】
【００２６】
図１〜３はスクラップメタル溶融に用いられる３つの既知のタイプの炉を示す説明図である。そこで、図１は固定溶融炉を示し、図２は回転ドラム溶融炉、図３は傾斜炉を示す。
【００２７】
炉は例えば固定された溶融炉であり得る。
【００２８】
本発明の特定の実施形態によれば、炉は、実質的に円筒状の耐熱壁２１、円筒状の耐熱壁２１の一方の端部における第１の端壁２２、及び円筒状の耐熱壁２１の反対の端部における第２の端壁２３、を有する回転ドラムロータリ炉である。
【００２９】
更なる実施形態によれば、炉は、傾斜炉であり得、しばしば傾斜ロータリ炉とも呼ばれる。これは、溶融した投入物を注ぐのを容易にするためにその主軸Ｘ−Ｘにおいて傾斜し得る炉のタイプである。このような炉はしばしば固定炉より大きい容積を有し、前者のいくつかは３００トンまで受け入れるように設計される。傾斜炉は典型的には、傾斜ポケット３１、バーナー３４を備え、バーナーまたはランスは前記ポケットの注入及び投入物用開口３３内に設けられる。
【００３０】
実施の容易さのため、第１の燃焼モードにて発生した多数の可視炎は典型的にできるだけ小さくなる一方で投入物の炎の範囲を満たすのを確実にするように、選択される。例えば、回転ドラムロータリ炉において、典型的には、ロータリ炉及び傾斜炉の第１または第２の端壁に搭載されたバーナーにより第１の燃焼モードで一つの可視炎が発生され、典型的には傾斜ポケットの開口に搭載されたバーナーにより第１の燃焼モードで一つの可視炎が発生する。
【００３１】
第１の燃焼モードにおいて、１以上の可視炎はその向きが固定され得る。代わりに、少なくとも一つの可視炎の向きは第１の燃焼モードにおいて変化し得る。このような可視炎の向きの変化は段階的に、徐々に、あるいはこの両方の組み合わせになり得る。可視炎の向きの変化によって、前記炎による投入物の範囲の増加が可能になる一方で、投入物の局所的なオーバーヒートを避ける。可視炎の向きを修正する好ましい方法及び装置は、出願人の先の特許出願WO-A-2008/003908, WO-A-2009092949 、及び WO-A- 2009087227に記載される。
【００３２】
第１の燃焼モードにおいて、少なくとも一つの可視炎が有利に投入物に向けて方向づけられる。１より多い可視炎が第１の燃焼モードで発生するとき、好ましくは１以上の可視炎の各々が投入物に向けて方向づけられる。可視炎を投入物の近くに持ってくることで、炎から固体のスクラップメタルの投入物への熱移動が改善される。いくつかの場合には、投入物に向けて方向づけられた可視炎はまた投入物に衝突し得る。しかしながら他の場合には、特に、投入物の固体の粒子が炉の壁に対して推進させられることやメタルの局所的な酸化などの不利益な事象を避けるために、投入物に向けて方向づけられた可視炎が投入物に衝突しないことが好ましいであろう。
【００３３】
炉が回転ドラムロータリ炉である場合、上記に示されるように少なくとも一つの炎が投入物に向けて方向づけられることにより炎から投入物への熱移動が向上するだけでない。炎を、それが投入物の下で進む前に前記円筒状壁の温度を上げるように、回転円筒状壁２１に向けて方向づけることによって、炎から投入物への熱移動は間接的に改善される。したがって、炉が回転ドラムロータリ炉である場合、第１の燃焼モードにおいて少なくとも一つの可視炎が投入物、及び／または、円筒状耐熱壁に向けて方向づけられることが好ましい。
【００３４】
第１の燃焼モードで少なくとも一つの可視炎を発生させるのに、また、第２の燃焼モードでの無炎燃焼に、異なるバーナーが用いられ得る。
【００３５】
しかしながら、好ましくは、第１の燃焼モードで少なくとも一つの可視炎を発生させるのに、また、第２の燃焼モードの段階での無炎燃焼に、いくつかのバーナーが用いられ得る。可視炎及び無炎燃焼を両方発生することのできるバーナーは2010年７月１２に出願された同時継続の米国仮出願番号 61/363,627、2010年７月３１に出願された同時継続の米国出願番号 12/848,131, 及び 2010年７月３１に出願された同時継続の米国出願番号 12/848,132 に記述される。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、溶融メタルを回収する工程の前の第２の燃焼モードでの燃焼は、固体のスクラップメタルの投入物の供給の工程に続く第１の燃焼モードでの燃焼の後に続く。
【００３７】
本発明の別の実施形態によれば、方法は、第１と第２の燃焼モードの間に遷移燃焼モードを備える。それによって、少なくとも一つの可視炎を発生し、少なくとも炉の雰囲気の次の第２の燃焼モードで無炎燃焼が起こるエリアの温度を少なくとも燃料の自動点火温度と同等あるいはそれ以上の温度にまで上げるように、遷移燃焼モードの間、燃料はオキシダントと共に燃焼する。
【００３８】
本発明の方法は、非鉄スクラップメタルを溶融するのに特に有効である。その方法は、しかしながら、鉄系スクラップメタル／合金を溶融する、特に、スクラップメタルの酸化を実質的に避けるべき溶融プロセスにもまた有効である。
【００３９】
方法が非鉄メタルの溶融に用いられる場合、スクラップメタルは有利にはアルミニウム、銅、亜鉛、鉛、ニッケル、コバルト、チタン、クロム、これらの金属からなる貴金属および合金、で構成されるグループから選択され、より有利には、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、コバルト、チタン、クロム、およびこれらの金属からなる貴金属および合金から選択される。この方法は、スクラップアルミニウム及びスクラップアルミニウム合金を溶融するのに特に関する。
【００４０】
燃料は重油あるいは軽油のような液体燃料であり得る。
【００４１】
燃料は好ましくはガス燃料である。好ましいガス燃料は、天然ガス、プロパンおよびブタンおよびそれらの混合物で構成されるグループから選択される。
【００４２】
上述したように、オキシダントは少なくとも６０体積％の酸素を含む。好ましくは、オキシダントは少なくとも６５体積％、好ましくは少なくとも８０体積％、さらに好ましくは少なくとも９０体積％の酸素含有を有する。
【００４３】
固体のスクラップメタルの投入物を供給する工程に続く第１の燃焼モードにおける燃料の燃焼が終了し、場合に応じて第２の燃焼モードにおけるまたは遷移燃焼モードにおける燃料の燃焼が始められる溶融プロセスの間、そのポイントは、時間効率、エネルギー効率およびメタル回収効率の最適化された組合せを得ることによって、プロセス効率を最適化するようにいくつかの方法で決定することができる。
【００４４】
例えば上に示されるように、この技術においてセミバッチプロセスとして炉内でスクラップ溶融プロセスを実行することが知られている。それによれば、溶融される固体のスクラップメタルが炉に数工程で供給され、固体のスクラップメタルの投入物を供給する各工程に、１以上の可視炎を炉内の投入物の上方に発生させるように第１燃焼モードにおける燃料のオキシダントの燃焼が続く。固体のスクラップメタルを炉に供給する最後の工程と、第１燃焼モードにおける燃料の燃焼から遷移燃焼モードにおける燃料の燃焼または第２の燃焼モードにおける燃料の燃焼への切り替えとの間の経過時間は、固体のスクラップメタルを炉に供給する連続する二つの工程の間の経過時間に対応し得るとともに、それは例えば温度、送気管ガス特性または光学検出のような、典型的に前記スクラップの溶融の完成度を表す、同じ規準に基づき得る。
【００４５】
一般的に、第１燃焼モードにおける燃料の燃焼から遷移燃焼モードにおける燃料の燃焼または第２の燃焼モードにおける燃料の燃焼への切り替えは、炉の燃焼が起こるエリアにおける耐熱材料の温度の関数として決定され得る。特に、燃料の燃焼は耐熱材料の温度が所定の限界を超えると、第１の燃焼モードから遷移燃焼モードに切り替わり得る。
【００４６】
炉内温度の関数、炉内の溶融金属の温度の関数、あるいは炉から出るガス温度の関数にしたがって、第１燃焼モードから遷移燃焼モードまたは第２の燃焼モードへ燃料の燃焼を切り替えることも可能である。
【００４７】
炉内の雰囲気おける例えば酸素のようなある成分の濃度を測定し、第１の燃焼モードにおける燃料の燃焼から遷移燃焼モードまたは第２燃焼モードにおける燃料の燃焼への切り替えをその関数によって規制することも可能である。
【００４８】
同様に、前記切り替えは、他の、温度、酸素濃度、炭化水素濃度、ＣＯ濃度等の、炉から出る際に測定された送気管ガスの特性の関数にしたがって規制され得る。アルミニウム溶融炉から出る送気管ガスの異なる特性を検出する適当な方法は、例えば本出願人名のWO-A-03056044において記述される。
【００４９】
さらには、赤外線または光学ビデオ監視等の光学手段により、炉内の固体のスクラップメタルの投入物の溶融される程度を決定することも可能である。
【００５０】
当然、炉及びスクラップメタルの特性がよく知られている場合、典型的には多数の観察の結果、炉のオペレータは、第１の燃焼モードにおける燃料燃焼のおおよその最適期間、あるいは一定のスクラップメタルの投入物の第１の燃焼モードにおける前記燃焼の間に供給されるエネルギー（例えば燃料または酸素の消費に基づいて測定される）のおおよその最適量を、知り得る。その場合には、オペレータは前記最適な期間の満了の後、あるいは前記最適量のエネルギーが供給されたら、第１の燃焼モードでの燃焼から遷移モード又は第２の燃焼モードでの燃焼へ自動的に切り替え得る。
【００５１】
回転ドラムロータリ炉の場合には、さらなる関係の可能性が存在する。確かに、溶融メタルの粘性はその温度の関数において変化する。回転ドラムを回転するのに要求される駆動トルクは、それゆえ、炉内にある溶融メタルの量及びメタルまたは合金の性質（構成物）を考慮に入れ、溶融メタルの温度を間接的に示す。そのため、回転ドラムの回転に要求される駆動トルクが、存在する溶融メタルの性質及び量の関数において選択される所定の低い限界に到達しあるいは下回った時に第１の燃焼モードでの燃焼から遷移燃焼モードまたは第２の燃焼モードでの燃焼へ切り替えることが可能である。
【００５２】
前記規制の改善された信頼性のために、いくつかの上述の規準は組み合わせられ得る。
【００５３】
方法の一実施形態によれば、第１の燃焼モードでの燃料燃焼から遷移燃焼モードあるいは第２の燃焼モードでの燃料燃焼への切り替えは、場合に応じて、実質的に全ての固体のスクラップメタルが溶融したときに起こり得る。
【００５４】
代わりに、メタル回収効率を上げるために、切り替えは前記段階が到達される多少前、すなわち、方法において、無視できない量の固体のスクラップメタルがまだ炉内に存在している段階をのぞき、固体のスクラップメタルの主な部分が溶融した段階に、なされ得る。
【００５５】
本発明はしたがって、処理効率が改善されたスクラップメタルの溶融方法を提供する。
【００５６】
まず、エネルギー効率は、空気より高い酸素含有を有するオキシダントの使用により改善される。このようにしてオキシダントにおける不活性ガスまたはバラストガスの濃度が低減され、それは次に燃焼工程のエネルギー効率の向上を導く。
【００５７】
スクラップメタルの投入物を供給する工程に続き、その方法は、典型的には高温の炎である１以上の可視炎を伴う固体のスクラップメタルの加熱及び溶融を通じて達成可能なエネルギー及び時間効率に利点を得る。
【００５８】
しかしながら、特に酸素リッチなオキシダントとの燃料燃焼で発生する、１以上の可視炎を伴う高いエネルギー及び時間効率での固体のスクラップメタルの溶融の際には、メタル損失及びそれによるメタル回収効率の低下が現れ、これまでは避けられない結果となる。
【００５９】
スクラップアルミニウムを溶融する場合、例えば、溶融及び鋳造の間の損失は、主として、ドロスの形成、酸化物と溶融物との混合に起因する。アルミニウムの酸化物の一部が回収されてスラグ還元のために二次的な製鋼に利用され得る場合にも、今日、メタルの損失のコストは受け入れられないほど高くなるとともに、相当の環境負担を有する。
【００６０】
さらに、アルミニウムの酸化物は、溶融物の温度が７５０℃に近づく際に、アルミニウムの溶融物の表面上に急速に形成される。このアルミニウムの酸化物の層は、溶融アルミニウムを閉じ込める高い効率の熱バリアを構成し、したがって、ドロスの形成は、メタル回収効率だけでなくエネルギー効率、それゆえ溶融プロセスの時間効率を減少する。
【００６１】
空気燃焼を用いた溶融プロセスよりもオキシ燃焼を用いた溶融プロセスにおいてドロスの形成の問題がより重要であることが観察された。
【００６２】
回転ドラムロータリ溶融炉の場合、この問題の更なる局面は炉の耐熱性の円筒状の壁におけるドロスの層の形成である。このドロスの層はまた燃料の燃焼による発熱と耐熱性の壁との間に熱的バリアを形成し、前記円筒状の壁が十分に高い温度に到達することを妨げ、それはまた溶融工程におけるエネルギー及び時間効率に影響する。この問題は、酸素リッチなオキシダントの場合に重大に高められ、そのために燃料のオキシ燃焼によって少なくとも部分的に溶融の利点が相殺されることがさらに観察された。
【００６３】
この技術において、投入物または溶融メタルに塩を添加して酸化によるメタル損失を制限することが知られている。しかしながら、このような塩自体が、スクラップメタル溶融業者にとって重大なコストを伴い、メタル回収効率の利益を部分的または全部でさえ相殺する。さらには、このような塩の使用はそれ自体が追加の環境負担になり得る。
【００６４】
驚くべきことに、本発明にしたがって、（ａ）投入物へ向けて方向づけられて放射及び対流するオキシ炎を伴う第１燃焼モードでの燃焼による高速溶融と、（ｂ）投入物が部分的あるいは全体的に溶融したときの第２燃焼モードにしたがう無炎燃焼と、の組み合わせを通じて、高い時間効率及び高いエネルギー効率にて、メタルの酸化が制限され得ることがわかった。
【００６５】
理論上、炉の温度をメタルの凝固ポイントのわずかに上に維持すること、及び／または、酸素の炉への供給を制御することで、上部雰囲気を溶融メタルとの接触で実質的に酸化させるのを避けるための第２の燃焼モードでの作動の場合、メタル回収効率は最適化されるであろう。しかしながら実際には、メタルが完全に溶融状態であって十分に均質であるために、また炉から形成装置あるいは保持炉への移動中の溶融メタルの熱損失を補うために、第２燃焼モードでの作動の際、炉の温度は水準よりいくらか高く維持される。
【００６６】
第１の燃焼モードでの燃焼から遷移または第２の燃焼モードへの切り替えを規制する炉または炉内の溶融メタルの温度は、そこを通って固体のスクラップメタルが炉に供給される炉のドア、炉から排出される送気管ガスの通り道、及び／または炉の耐熱ライニングなどのいくつかのポイントに位置する熱電対によって測定され得る。これらの位置からの測定は、炉内の投入物の条件において確かな情報を提供する。ロータリ炉の場合の駆動トルク、及び炉内で光学的な「レーザー誘導」赤外高温計によって測定された耐熱材の熱い面の温度、などの他の指標も可能である。
【００６７】
溶融メタルが、溶融されるメタルあるいは合金のタイプに依存する所定の最大温度に到達するまで、固体メタルから溶融メタルへのメタルの溶融は主に第１の燃焼モードでの燃料の燃焼によって達成される。
【００６８】
投入物が主にあるいは全体的に溶融メタル状である場合、投入物は第２燃焼モードでの燃料の燃焼によって加熱され、溶融が完全に完了するのを確かにし、炉から溶融メタルが回収されるまで溶融メタルの均質の十分な水準を達成及び維持する。この間、投入物は液層で、同様にメタルあるいは合金に依存する温度に保持される。
【００６９】
前記温度はさらに、炉から形成装置あるいは保持装置への溶融メタルの移動の際のメタルの熱損失を補うように選択される。
【００７０】
本発明の利点はさらに以下の例に現れる。
【００７１】
再生される飲料缶の形状の固体のスクラップアルミニウムは回転する回転ドラム炉に３つの連続する供給ステップにて供給される。
【００７２】
固体のスクラップアルミニウムの荷を炉に供給する各ステップに続いて、炉内の投入物の上方において単一の長いオキシ天然ガス炎を発生するように、炉の端壁に位置するバーナーによって燃料はオキシダントとともに燃焼し、前記炎の方向はWO-A-2009087227内に記述されるように変えられる。
【００７３】
溶融メタルの温度が約６２０℃に到達すると、炉の回転に必要な駆動トルクによって決定されるように、新たな固体スクラップアルミニウムの荷が炉に供給され、したがって、炉内及び溶融メタルの温度を低下し、その後、炉内の投入物上で方向が変わる単一の長いオキシー天然ガス炎を発生させるように、燃料は炉の端壁に位置するバーナーによって再びオキシダントと燃焼される。  
第３の固体のスクラップアルミニウムの荷の供給に続き、溶融物の温度が再び約620℃に到達する場合、燃料の燃焼は遷移モードに切り替わり、炉の雰囲気の温度が天然ガスの自動点火温度を超えるまで、単一の可視炎は実質的に回転ドラムの軸に沿って方向づけられる。
【００７４】
その後、実質的に酸素の過剰がない炉の雰囲気で、溶融アルミニウムの上方において無炎燃焼を発生するように、燃料の燃焼は遷移モードから第２の燃焼モードに切り替わる。このようにして、溶融アルミニウムは加熱され、それが鋳造のために炉から回収されるまで実質的に約７２０℃の温度に維持される。
【００７５】
ドロスの形成を減少させるために塩は添加されなかった。
【００７６】
本発明によって達成された方法のエネルギー及び時間効率は、ときに、対応する既知のオキシ燃料燃焼プロセスとエネルギー及び時間効率よりよくあるいは少なくとも同じとなることが分かった。
【００７７】
本発明はしたがって、既知の空気燃料プロセス及び既知のオキシ燃料燃焼プロセスの両方と比較して全体的に向上されたプロセス効率を得る主な利点を提供する。
【図１】
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【図２】
2013538939.tif 000003
【図３】
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【国際調査報告】
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2013538939.tif 000006
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