(57)【要約】本発明は、無機物粒子状材料の存在下で可燃性材料を燃焼させることにより、融液を形成することによって、鉱物融液を生産する方法および装置に関し、該装置は、循環燃焼チャンバ（１）であって、燃料の供給、予熱された鉱物材料、および燃焼ガスを受け取り、循環燃焼チャンバ（１）内の燃料を燃焼させることにより、鉱物材料を融解し、鉱物融液を形成し、排ガスを発生させ、排ガスが、鉱物融液（９）から分離され、排ガスが、排気パイプ（１０）を通して、熱交換システムの導管（１１）へ上向きに通過される、循環燃焼チャンバ（１）と、排気パイプ（１０）において、排ガスを急冷する急冷手段とを備えている。急冷手段は、導管（１１）に流入する前に、排気出口（１０）の周囲で、周囲空気等の冷却流体を排ガスの流動内に通気させることによって、排ガスを急冷するための急冷フードを備えている。
2013542158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物融液を製造する方法であって、前記方法は、
循環燃焼チャンバ（１）を提供するステップと、
燃料、粒子状鉱物材料、および燃焼ガスを前記循環燃焼チャンバ（１）の中へ注入するステップと、
前記循環燃焼チャンバ（１）内の燃料を燃焼させ、それによって、前記鉱物材料を融解させることにより鉱物融液を形成し、かつ、排ガスを発生させるステップと、
前記排ガスを前記鉱物融液から分離し、前記鉱物融液（９）を収集し、排気パイプ（１０）を通して、熱交換システムの導管（１１）に前記排ガスを上向きに通過させるステップと、
前記導管（１１）に流入する前に、前記排気出口（１０）の周囲で、周囲空気等の冷却流体を排ガスの流動内に通気させることによって、前記排ガスを急冷するステップと
を含み、
前記排気出口は、前記排ガスがフード（３０）内側の排気パイプ（１０）から流出するように、前記燃焼チャンバ（１）から、前記排気パイプ（１０）の内径（Ｄ１）の少なくとも２．５倍、好ましくは、２．５から４、より好ましくは、約３倍の高さにおいて、前記急冷フード（３０）の中へと上向きに延在する、方法。
【請求項２】
前記循環燃焼チャンバ（１）内の出口（９）を通して収集された前記鉱物融液を遠心繊維化装置に流動させ、繊維を形成することによって、前記鉱物融液から鉱物繊維を製造するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記排ガスは、１５００から１９００°Ｃ、通常、約１５５０から１６５０°Ｃの温度において、前記循環燃焼チャンバ（１）から流出し、次いで、１０００から１５００°Ｃ、例えば、約１３００°Ｃの温度まで急冷される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記急冷するステップは、前記排気パイプ（１０）の周囲に、環状空気吸気開口部（３１）を備えている前記急冷フード（３０）によって行われる、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記排気パイプ（１０）は、穿孔された篩要素（３２）によって篩にかけられ、前記穿孔された篩要素（３２）において、前記排ガスは、前記パイプから流出する、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
無機物粒子状材料の存在下で可燃性材料を燃焼させることにより、融液を形成することによって、鉱物融液を生産するための装置であって、
循環燃焼チャンバ（１）であって、前記循環燃焼チャンバ（１）は、燃料の供給、予熱された鉱物材料、および燃焼ガスを受け取り、前記循環燃焼チャンバ（１）内の燃料を燃焼させ、それによって、前記鉱物材料を融解することにより、鉱物融液を形成し、かつ、排ガスを発生させ、前記排ガスは、前記鉱物融液（９）から分離され、前記排ガスは、排気パイプ（１０）を通して熱交換システムの導管（１１）へ上向きに通される、循環燃焼チャンバ（１）と、
前記排気パイプ（１０）において前記排ガスを急冷する急冷手段と
を備え、
前記急冷手段は、前記導管（１１）に流入する前に、前記排気出口（１０）の周囲で、周囲空気等の冷却流体を前記排ガスの流動内に通気させることによって、前記排ガスを急冷するための急冷フードを備え、前記排気パイプ（１０）は、前記排ガスが前記フード内側の前記排気パイプ（１０）から流出するように、前記燃焼チャンバ（１）から、前記排気パイプの内径の少なくとも２．５倍、好ましくは、２．５から４、より好ましくは、約３倍の高さにおいて、前記急冷フードの中へと上向きに延在することを特徴とする、装置。
【請求項７】
前記急冷フードは、前記排気パイプ（１０）の周囲に、環状空気吸気開口部を備えている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記排気パイプ（１０）は、少なくとも前記導管（１１）の入口部分の直径（Ｄ２）より大きい直径（Ｄ１）を有する、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
穿孔された篩要素（３２）が、前記排気パイプ（１０）上に提供されている、請求項６〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
鉱物材料を予熱するための前記熱交換システムは、第１の予熱サイクロン（１２）と、排ガスを前記循環燃焼チャンバ（１）から前記第１の予熱サイクロン（１２）に輸送するための導管（１１）と、前記鉱物材料を前記導管（１１）の中に注入するための、材料入口と、予熱された鉱物材料を前記燃焼チャンバに送給するための、前記第１の予熱サイクロン（１２）から前記循環燃焼チャンバ（１）への流動連通とを備えている、請求項６〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記熱交換システムは、第２の予熱サイクロン（１３）と、前記排ガスを輸送するための、前記第１の予熱サイクロン（１２）から前記第２の予熱サイクロン（１３）への第２の導管（１４）と、前記鉱物材料を前記第２の導管（１４）の中に注入するための鉱物材料入口とをさらに備え、鉱物材料導管が、前記第２の予熱サイクロン（１３）から前記第１の導管（１１）に通じている、請求項６〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、マルチサイクロン（１６）と、排ガスを輸送するための、前記第２の予熱サイクロン（１３）から前記マルチサイクロン（１６）への第３の導管（１５）と、前記マルチサイクロン（１６）から分離された材料を前記第１の予熱サイクロン（１２）の出口に供給するための導管（２２）とをさらに備えている、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機物粒子状材料の存在下で可燃性材料を燃焼させることにより、融液を形成することによって、鉱物融液を生産するための装置および方法に関する。融液は、次いで、鉱物繊維を形成するために、繊維化されるか、または他の産業プロセスにおいて使用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラグ、石、または岩石繊維の融液を生産するための通常の方法は、高炉によるものであり、そこでは、無機物粒子状材料の自立型積層が、炉内において、可燃性材料の燃焼によって加熱される。積層は、徐々に、融解し、上部から補充され、融液は、積層を伝って、炉の底部から排出される。この目的のための通常の炉は、溶銑炉である。
【０００３】
積層は、自立型であり、概して、積層内の炭素質材料の燃焼によって発生される、燃焼ガスに対して透過性であることが必要である。したがって、積層内のあらゆるものは、比較的に粗く（積層が、透過性であるために）、高物理的強度を有し、燃焼または融解が、かなり進むまで、崩壊しないことが必要である。実際は、これは、炭素質材料が、コ−クスであり、粒子状材料が、粗く破砕された岩石、石、またはスラグのいずれかであることを意味する。
【０００４】
廃棄鉱滓綿等の鉱物材料の微粒子が、使用される場合、それをブリケットに形成する費用および不便さを被る必要がある。ブリケット化は、通常、結合剤として硫黄含有材料を使用し（石膏を伴うポ−トランドセメント等）、これは、廃液が高硫黄含有量を有する傾向にあることを意味し、廃液は、処理される必要がある。溶銑炉または他の積層炉システムは、炉内の状態が、常時、鉄の一部が、金属鉄に還元される、十分に還元性の傾向にあるという不利点も有する。これは、金属鉄を融液から分離することを必要とし、鉱滓綿生産を減少させ、鉄廃棄物の提供につながり、また、鉄およびスラグを含む区画の腐食の危険性も被る傾向にある。別の不利点は、プロセスが、高熱効率を有していないことである。
【０００５】
これらの不利点にかかわらず、溶銑炉または他の積層炉を使用するプロセスは、岩石、石、またはスラグ繊維の製造のために、世界中で広く採用されている。溶銑炉システムの不利点を回避または低減する、鉱物融液の生産のための代替かつ全く異なるシステムは、我々の以前の特許文献１に開示されている。このシステムは、粉末状石炭または他の燃料を予熱された燃焼空気中に懸濁することと、循環燃焼チャンバ、すなわち、懸濁された粒子状材料および空気が、サイクロン循環システムまたはそれに近似する、システム内を循環する、燃焼チャンバ内において、懸濁された粒子状鉱物材料の存在下、懸濁された燃料を燃焼することを伴う。これは、一般に、サイクロン炉と称される。予熱された空気内への石炭の懸濁および粒子状鉱物材料は、燃焼チャンバの上部または上部近傍を通して、導入される。燃焼チャンバ内では、粒子状石炭の燃焼が発生し、粒子状材料は、融液に変換される。融液および未だ融解されていない粒子状材料は、循環ガスによって、チャンバの壁に投射され、チャンバを伝って流動するであろう。融液は、チャンバの底部の沈殿槽内に収集される。
【０００６】
特許文献１において、サイクロン炉のエネルギー効率を増加させるために、１４００から１７００°Ｃの範囲内の温度において、循環チャンバから流出される、排ガスが、粒子状材料を予熱するために使用される。特許文献１は、排ガスが、１０００から１５００°Ｃまで急冷され、次いで、鉱物材料と混合され、それを７００から１０５０°Ｃの温度まで予熱することを教示している。
【０００７】
特許文献２〜特許文献６もまた、鉱物融液を製造するためのサイクロンシステムを開示している。
【０００８】
サイクロン炉は、溶銑炉または他の積層炉と比較して、有意な利点を有する。燃料に関しては、微粒子をブリケット化する必要性を回避し、広範囲の燃料が、例えば、プラスチックを含め、使用することができる。融解サイクロン炉の使用は、鉱石の鉄への還元の危険性を排除し、環境上、容認可能である、排ガスを放出する。融解容量における柔軟性は、溶銑炉より遥かに優れており、生産を、例えば、総容量の４０％から１００％に容易かつ迅速に切り替えることができ、したがって、変更要求に応答するまでにかかる時間が、大幅に短縮されることを意味する。さらに、サイクロン炉内の融解は、溶銑炉の場合より遥かに迅速であり、数時間ではなく、数分である。
【０００９】
故に、融解サイクロン炉システムの使用は、経済的に、かつ環境上、望ましく、前述の文書に開示されるシステムは、良好に機能する。しかしながら、プロセスに改良の余地がある。
【００１０】
融解循環燃焼チャンバの動作中、サイクロン炉に供給される全原材料が、理想的には、融解され、壁に投射され、融解サイクロンの基部で収集されるべきである。しかしながら、実際は、小液滴および微粉等のいくつかの軽量材料が、排ガス内に懸濁し、および中心排気パイプを通して、高温排ガスとともに、サイクロン炉から流出する。排ガスは、非常に高温であり、システム内でさらに処理される前に、冷却される必要がある。これは、融解サイクロンから流出直後、急冷、すなわち、急冷点における空気または別の冷却ガスの供給によって行われる。液滴および微粉の一部は、急冷点に到達すると、固化または集塊化し、材料の回転運動のため、その一部は、外向きに投射され、燃焼チャンバの外側天井に落下する。材料は、次いで、炉の外側に蓄積し、これは、材料が非常に高温であるので、危険となり得る。これは、非常に望ましくなく、回避されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００３／００２４６９号
【特許文献２】国際公開第２００９／１１８１８０号
【特許文献３】国際公開第２００８／０１９７８０号
【特許文献４】国際公開第２００８／０８６９９０号
【特許文献５】国際公開第２００９／０９００４０号
【特許文献６】国際公開第２００８／０８６９９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この背景に基づいて、本発明の目的は、炉サイクロンおよび熱交換システムの外側への材料の放出を回避する方法および装置を提供することがである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の側面によると、本発明は、鉱物融液を製造する方法であって、循環燃焼チャンバを提供するステップと、燃料、粒子状鉱物材料、および燃焼ガスを循環燃焼チャンバの中に注入するステップと、循環燃焼チャンバ内の燃料を燃焼させることにより、鉱物材料を融解し、鉱物融液を形成し、かつ、排ガスを発生させるステップと、排ガスを鉱物融液から分離し、鉱物融液を収集し、および排ガスを排気パイプを通して熱交換システムの導管に上向きに通過させるステップと、排気出口の周囲で、周囲空気等の冷却流体を排ガスの流動内に通気させることによって、導管に流入する前に、排ガスを急冷するステップであって、排気パイプは、排ガスが、ード内側の排気パイプから流出するように、燃焼チャンバから、排気パイプの内径の少なくとも２．５倍、好ましくは、２．５から４、より好ましくは、約３倍の高さにおいて、急冷フードの中へと上向きに延在する、ステップとを含みる、方法を提供する。
【００１４】
本発明の第２の側面によると、無機物粒子状材料の存在下で可燃性材料を燃焼させることにより、融液を形成することによって、鉱物融液を生産するための装置であって、循環燃焼チャンバであって、燃料の供給、予熱された鉱物材料、および燃焼ガスを受け取り、循環燃焼チャンバ内の燃料を燃焼させることにより、鉱物材料を融解し、鉱物融液を形成し、かつ、排ガスを発生させ、排ガスが、鉱物融液から分離され、排ガスが、排気パイプを通して、熱交換システムの導管に上向きに通過される、循環燃焼チャンバと、排気パイプにおいて、排ガスを急冷する急冷手段であって、排気出口の周囲で、周囲空気等の冷却流体を排ガスの流動内に通気させることによって、導管内に流入する前に、排ガスを急冷するための急冷フードを備え、排気パイプは、排ガスがフード内側の出口から流出するように、燃焼チャンバから、排気パイプの内径の少なくとも２．５倍、好ましくは、２．５から４、より好ましくは、約３倍の高さにおいて、急冷フードの中へと上向きに延在する、急冷手段とを備えている、装置が提供される。
【００１５】
高温排ガスは、サイクロン炉内の回転運動のため、排気パイプを通したその流出中、循環する。本発明によると、排気パイプは、液滴および微粉の形態にある軽量材料の大部分が、融液として、排気パイプの内側表面上に投射され、次いで、融解サイクロン内へと流下し、その中の融液の一部となるように、通常より高い。鉱物材料融液のこれらの液滴は、したがって、排気パイプ内側で固化するように冷却されない。
【００１６】
排気パイプの高さは、高温排ガスからの液滴および微粉の多くが、排気パイプの壁上に投射され、融解サイクロンに戻ることを保証する。以前は、急冷前の排気パイプの高さは、この面積における高温に耐えることができる、高価な裏材および他の材料のコストを節約するために、低かった。しかしながら、本発明によると、微細鉱物材料を融解する場合、排ガスとともに流出する液滴および微粉の量のため、より高い排気パイプを有することが有利であった。
【００１７】
排気パイプは、約８５０ｍｍの内径を具備し、排気パイプの高さは、約２５０−３００ｃｍであり得る。排気パイプの内径と高さの十分に大きな比率を有することによって、融液の小液滴の大部分が、内側表面衝突を受け、それによって、高温排ガス流動から除去され得る。
【００１８】
本発明によるサイクロン炉では、排ガスは、１３００から１９００°Ｃ、通常、１５００から１７５０°Ｃ、例えば、約１５５０から１６５０°Ｃの温度において、循環燃焼チャンバから流出し、次いで、１０００から１５００°Ｃ、例えば、約１３００°Ｃの温度まで急冷される。これによって、後に導管内に導入される、鉱物材料の軟化または融解は、回避される。急冷は、空気等の任意の好適なガスまたはアンモニア等の任意の好適な液体によって実行される。好ましい実施形態では、周囲空気が、使用される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、急冷ステップは、排気パイプの周囲に、環状空気吸気開口部を備えている急冷フードによって行われる。これは、排気パイプの出口開口部の周囲に均一な急冷を提供する。
【００２０】
より大きな材料の粒子状物質が、放射状にシステムから流出するのを防止するために、排気パイプは、穿孔された篩要素によって篩にかけられてもよく、そこで、排ガスは、パイプから流出し得る。この篩は、炉内の融液から投射される、任意のより大きな粒子が、急冷を通して放出しないように維持するだけではなく、また、、急冷フード上方の導管内に導入される予熱された原材料粒子がシステムから落下しないように防止し、排ガスによって搬送されることができない場合、融解路内に落下するようにし得る。
【００２１】
好ましくは、排気パイプは、少なくとも、導管の入口部分の直径（Ｄ２）より大きい直径（Ｄ１）を有する。これは、導管の内側表面上に形成される任意の残渣が、放出されると、次いで、炉外ではなく、融液内に落下するため、有利となり得る。上向きに向けられた排ガス通気において、あるサイズまでの軽量材料および液滴は、通気中に懸濁されるであろう。しかしながら、サイズが、このサイズを超える場合、通気は、もはや、それとともに、これらの粒子を輸送するために十分に強力ではない。これらの粒子は、融液に向かって落下するであろう。
【００２２】
好ましくは、鉱物材料を予熱するための熱交換システムは、第１の予熱サイクロンと、排ガスを循環燃焼チャンバから第１の予熱サイクロンに輸送するため導管と、鉱物材料を導管内へ注入するための鉱物材料入口と、予熱された鉱物材料を該燃焼チャンバに送給するための第１の予熱サイクロンから循環燃焼チャンバへの流動連通とを備えている。
【００２３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によると、熱交換システムは、加えて、第２の予熱サイクロンと、排ガスを輸送するための第１の予熱サイクロンから第２の予熱サイクロンへの第２の導管と、鉱物材料を第２の導管内へ注入するための鉱物材料入口とを備え、鉱物材料導管は、第２の予熱サイクロンから第１の導管に通じる。鉱物材料の予熱は、４００−９００°Ｃ、好ましくは、４５０−６００°Ｃの範囲にある。好ましくは、装置はさらに、マルチサイクロンと、排ガスをマルチサイクロンに輸送するための、第２の予熱サイクロンからの第３の導管と、マルチサイクロンからの分離された材料を第１の予熱サイクロンの出口に供給するための導管とを備えている。これは、エネルギー効率を改善し得、鉱物材料の少なくとも一部が、第１の導管内の循環燃焼チャンバから排ガス内への導入に先立って、最初に、第２の予熱サイクロン内で加熱されることが好ましい。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、装置および方法は、循環燃焼チャンバ内の出口を通して、遠心繊維化装置へと収集された鉱物融液を流動させ、繊維を形成することによって、鉱物融液から鉱物繊維を製造するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明は、付随の図面を参照して、以下に、より詳細に説明される。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による、装置の概略図である。
【図２】図２は、循環燃焼チャンバの上部における排ガス送管の急冷空気配置の詳細概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、円筒形上部区画、錐体円錐形底部区画、および円筒形基部区画を備えている循環燃焼チャンバ１を示す。粒子状燃料は、供給部２から、循環燃焼チャンバ内に導入され、好ましくは、石炭である。予熱された鉱物材料は、鉱物材料導管３を介して、循環燃焼チャンバ内に導入される。石炭および鉱物材料は、導管４を介した燃焼空気と、二次空気とともに導入され、二次空気は、圧縮空気供給部５内に提供され、ランス（図示せず）等の少なくとも２つの接線入口を通して、循環燃焼チャンバ１内へ導入され、石炭２と燃焼空気６の完全混合を保証し、循環燃焼チャンバ１内の燃焼ガスおよび懸濁された材料の循環運動を持続させる。二次燃料、この場合、天然ガスも、供給部（図示せず）を通して、循環燃焼チャンバ１の基部区画内に注入される。
【００２７】
石炭２は、循環燃焼チャンバ１内において、好ましくは、酸素を豊富に含む空気５である燃焼ガス６中で燃焼される。得られた融液９は、循環燃焼チャンバ１の基部区域内に収集され、出口を介して、チャンバから流出する。排ガスは、循環燃焼チャンバ１の上部における送気管１０を通して、第１の導管１１へ送給され、そこで、循環燃焼チャンバ１内へ送給されようとしている粒状鉱物材料を加熱するために使用される。排ガスは、次いで、第１の予熱サイクロン１２に導かれ、そこで、この時点において、一緒に混合されている鉱物材料から分離される。排ガスは、第２の導管１４を介して、第１の予熱サイクロン１２から第２の予熱サイクロン１３に流動する。第２の予熱サイクロン１３後、排ガスは、導管１５を通して、ダストサイクロン１６へ、かつさらなる処理部１７内へと流動し、そこで、燃焼ガスとの間接熱交換が発生し、燃焼ガスを予熱する。排ガスは、次いで、フィルタ（図示せず）等によって、安全となるよう処理され、大気中へ通す。
【００２８】
鉱物材料は、循環燃焼チャンバ１への添加に先立って、予熱される。詳細には、典型的には、原石材料である第１の鉱物材料が、供給部１９から、第２の導管１４に供給され、第２の予熱サイクロン１３内において初期予熱を受ける。第１の鉱物材料は、次いで、第１の鉱物材料導管１８を通され、第１の導管１１内へ導入され、続いて、第１の予熱サイクロン１２に通される。第２の鉱物材料は、供給部２０から、第１の鉱物材料の下流にある、第１の導管１１に提供される。第２の鉱物材料は、概して、加工鉱物材料、典型的には、再利用鉱物繊維等の接着鉱物繊維である。ＮＯｘ還元条件が、第１の予熱サイクロン１２内で発生されることを保証するために、アンモニア等の窒素性材料が、第１の予熱サイクロン１２直前の第１の導管１１内への位置２１において、添加されることができる。第１の鉱物材料のうちのいくつかは、第２の予熱サイクロン１３から、導管１５を通して、排ガスとともに搬送され得る。これらは、ダストサイクロン１６内において、排ガスから分離され、導管２２を介して、予熱された鉱物材料に結合するように、再利用される。
【００２９】
排ガスは、送気管１０を介して、循環燃焼チャンバ１から流出する。排ガスは、第１の導管１１に流入し、空気３３を急冷することによって、１５００から１９００°Ｃ、通常、約１６５０°Ｃの温度から、１０００から１５００°Ｃ、通常、約１３００°Ｃの温度まで急冷される。第１の鉱物材料は、導管１８を介して第１の導管１１内に導入される第２の鉱物材料の下流にある入口を介して、第１の導管１１内に導入される。
【００３０】
チャンバは、概して、水平炉ではなく、垂直炉である。通常、燃料、鉱物材料、および燃焼ガスが注入される円筒形上部区画と、錐体円錐形底部区画と、融液を収集することができる基部区画とを有する。代替として、チャンバは、全体的に、円筒形であることができる。基部区画は、好ましくは、チャンバの一体部分であり、単に、錐体円錐形底部領域の端部部品であることができるか、または底部領域の端部における円筒形区画であることができる。好ましくは、多くの場合、拡大された体積のチャンバの基部にタンクを採用する従来のシステムとは対照的に、基部区画の直径は、上部区画の直径より大きくない。
【００３１】
基部区画は、鉱物融液のための出口を有し、それを通して、融液は、流れとして通過する。この流れは、次いで、任意の従来の様式において、例えば、カスケ−ドスピナまたはスピニングカップ、あるいは任意の他の従来の遠心繊維化プロセスを使用して、加工を受けることができる。代替として、鉱物融液は、他の産業プロセスにおいて使用することができる。
【００３２】
鉱物融液のための出口が、チャンバの基部区画から出る時点において、直ぐに下方に延在せず、代わりに、出口が、サイフォン状であることが好ましい。「サイフォン状」とは、通常、管または溝である出口が、初期、チャンバ内の開口部に対して、上向きの配向を有し、その後、繊維化機器に通じる前に、下向き配向を有することを意味する。これは、融液の表面上の任意の燃焼していない燃料粒子が、チャンバ内側に留まるため、融液の質にとって有利である。
【００３３】
燃料は、循環燃焼チャンバ内に注入される。任意の可燃性燃料を使用することができる。燃料は、ブタン、プロパン、メタン、または天然ガス等、室温では、ガス状であることができるが、好ましくは、液体または固体材料である。燃料は、好ましくは、粒子状形態にあり、最も好ましくは、粒子状炭素質材料である。
【００３４】
燃料が、液体である場合、液滴、すなわち、液体燃料の粒子の形態で使用される。この実施形態では、燃料は、石油または他の炭素系液体の粒子であることができる。しかしながら、本発明における粒子状燃料は、好ましくは、固体である。概して、炭素質材料であり、好適な発熱量を有する任意の粒子状炭素質材であることができる。発熱量は、例えば、１００００ｋＪ／ｋｇ程度またはさらに５０００ｋＪ／ｋｇ程度と、比較的に低いことが可能である。したがって、例えば、乾燥された下水汚泥または紙屑であり得る。好ましくは、より高い発熱量を有し、アルミニウム産業からの使用済みポットライナ、石炭尾鉱等の石炭含有廃棄物、または粉末状石炭であり得る。
【００３５】
好ましい実施形態では、燃料は、粉末状石炭であり、石炭微粉であり得るが、好ましくは、石炭の一部、通常少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、通常その全部が、例えば、ボ−ルミルを使用して、塊炭を粉砕することによって製造される。石炭は、初期、微粉または塊として供給されるかを問わず、良質の石炭であり得るか、または、例えば、５から５０％の無機物含有量の高無機物含有の廃棄石炭であり得る。好ましくは、石炭は、主にまたは全体として、例えば、瀝青炭または亜瀝青炭（ＡＳＴＭＤ  ３８８１９８４）の良質の石炭であり、点火を助長する揮発物を含有する。
【００３６】
燃料粒子は、好ましくは、５０から１０００μｍ、好ましくは、約５０から２００μｍの範囲内の粒子サイズを有する。概して、粒子の少なくとも９０％（重量あたり）は、この範囲にある。平均は、概して、約７０μｍ平均サイズであり、範囲は、１００μｍを下回るものが９０％である。燃料は、燃料粒子流をもたらす従来の様式において、送給パイプを通して、チャンバ内に送給することができる。これは、通常、燃料粒子が、懸濁される担体ガスの使用を伴う。担体ガスは、空気、酸素を豊富に含む空気、または純酸素（好ましくは、周囲温度において、逆火を回避する）、あるいは窒素等の低反応性ガスであることができる。担体ガスは、燃焼ガスの一部とみなされる。
【００３７】
燃料の少なくとも一部、好ましくは、大部分が、循環燃焼チャンバの上部区画内に注入される。しかしながら、好ましい実施形態では、二次燃料と称される、一部の燃料も、循環燃焼チャンバの底部区画内に注入される。
【００３８】
燃焼ガスも、複数の接線方向に配列された入口を通して、チャンバの上部区画内に導入され、周囲温度であることができるが、好ましくは、予熱される。予熱された一次燃焼ガスの温度は、多くの場合、システム内で利用可能な熱によって決定される。多くの場合、燃焼ガスは、約６００°Ｃまで予熱され、少なくとも、３００から６００°Ｃ、例えば、約５００から５５０°Ｃまで予熱されるべきである。燃焼ガスは、空気であることも酸素を豊富に含む空気であることもできる。「酸素を豊富に含む空気」とは、空気中に自然に存在するよりも多くの酸素を含有し、加えて、空気中に自然に存在する他のガスも含有することができることを意味する。また、プロパンまたはメタン等、通常、空気中に存在しない、他のガスを含有し、通常、空気中に存在するものを上回る総酸素レベルを提供することができる。
【００３９】
好ましい実施形態では、燃焼ガスは、体積あたり２５％から５０％、好ましくは、２５％から３５％の酸素を備えている酸素を豊富に含む空気である。代替実施形態では、燃焼ガスは、体積あたり少なくとも５０％または少なくとも７０％の酸素、あるいはさらに純酸素を備えている。説明および請求項を通して、「純酸素」とは、例えば、真空圧力スイング吸着法（ＶＰＳＡ）によって得られる、９２％純度以上の酸素を意味し、または蒸留法によって得られる、ほぼ１００％の純酸素であり得る。酸素を豊富に含む空気の使用は、必要とされる燃焼ガスの総体積を減少させるので、有利である。これは、空気が使用される場合より小さい循環燃焼チャンバを使用することができることを意味する。チャンバのサイズおよび燃焼ガスの体積は両方とも、鉱物繊維を生産するために必要とされるエネルギーおよび後続エネルギー損失と相関するので、この実施形態は、システムに、より高いエネルギー効率をもたらす。これは、経済的実効性の増加および環境的影響の低減の観点から、有利な利点を有する。純酸素が使用される場合、好ましくは、予熱されるのではなく、周囲温度で使用される。
【００４０】
燃焼ガスは、特に、ガスが、比較的に低温である場合、その中に懸濁された燃料とともに、送給パイプを通して導入され得る。燃料は、チャンバに流入する前に、燃料パイプ内で燃焼（「逆火」として周知の現象）を開始すべきではなく、したがって、この実施形態では、低ガス温度が、必要とされる。しかしながら、燃焼ガスは、好ましくは、燃焼ガスが、燃料と同一領域において、チャンバ内に向けられ、効率的混合を可能にするように、燃料送給パイプの近傍に位置することができる、１つ以上の燃焼ガス入口を通して、別個に導入される。
【００４１】
ともに導入されるかどうかを問わず、燃焼ガスが、装置の摩耗を最小限にするように、チャンバ内に注入される速度は、比較的に低い（好ましくは、１および５０ｍ／ｓ）。燃料および鉱物材料が、燃焼ガス内に懸濁される場合、速度は、好ましくは、５および４０ｍ／ｓである。別個に導入される場合（好ましい）、燃料の注入速度は、好ましくは、２０から４０ｍ／ｓである。
【００４２】
予熱された燃料が、燃焼ガスと迅速かつ完全に混合されることを保証することが望ましい。なぜなら、これは、燃料が、チャンバ内へのほぼ導入直後、熱分解（初期燃焼段階）を受け得るように、迅速に点火されることを保証するからである。完全に混合させることはまた、一次燃焼ガス中の燃料粒子の滞留時間が、より均一となり、それによって、より効率的燃料燃焼につながることを保証する。
【００４３】
迅速かつ完全混合を保証する支援をするために、燃焼ガスおよび粒子状燃料より高速で移動し、速度差により、燃料粒子流の乱流を生じさせ、それによって、流れを分解し、高速混合を保証する追加のガスを循環燃焼チャンバの上部区画内に導入することができる。追加のガスは、概して、燃焼ガスより遥かに体積が小さく、典型的には、燃焼チャンバ内に注入される総ガスの２０％、好ましくは、５から１５％未満を占める。追加のガスは、空気、窒素、酸素、あるいはプロパンまたはブタン等の可燃性ガスを含む任意のガスであることができる。追加のガスは、チャンバ内の燃料粒子の流れに隣接するが、好ましくは、燃料入口を同心円状に囲む入口に注入されるように、入口から注入され得る。この同心円状配列は、特に、追加のガス入口が、その開口部に収束ノズルを有する場合、効率的混合につながる。追加のガスは、好ましくは、燃料および燃焼ガスより少なくとも１００ｍ／ｓ、通常、少なくとも２５０ｍ／ｓ、好ましくは、少なくとも３００ｍ／ｓ高速で移動する。大部分の好ましい実施形態では、追加のガスの注入速度は、音速、すなわち、音の速度以上である。
【００４４】
循環燃焼チャンバの上部区画内に注入される、燃焼ガスに加え、また、いくつかの燃焼ガスを底部区画の中に注入することも可能である。これは、二次燃焼ガスと称することができる。主要燃焼ガスと同様に、二次燃焼ガスも、周囲温度であるか、または予熱されることができ、好ましくは、少なくとも２５％酸素を含有する。二次燃焼ガスは、体積あたり、少なくとも３０％または３５％、好ましくは、少なくとも５０％、最も好ましくは、少なくとも７０％の酸素、あるいは３０から５０％の酸素または純酸素を備えている酸素を豊富に含む空気であることができる。二次燃焼ガスは、任意の従来の様式において導入することができるが、好ましくは、ランスとして別様に周知の収束ノズルを有する入口を使用して導入される。
【００４５】
二次燃焼ガスは、下側区画内の入口の１つから注入することができるが、好ましくは、少なくとも２つ、最も好ましくは、３つ、４つ、５つ、または６つ等３つ以上、好ましくは、４つの入口から注入される。
【００４６】
循環燃焼チャンバの底部区画内への燃焼ガスの添加は、燃料粒子の完全燃焼を保証するのに非常に効果的であることが分かっている。この点における酸素の添加は、単に、追加の酸素を上側区画内の一次燃焼空気に添加するより遥かに効果的であることが分かっている。二次燃焼ガスは、主要燃焼ガス、二次燃焼ガス、および可燃性である、導入される任意の追加のガスを含む、総燃焼ガスの半分未満を占めることができる。二次燃焼ガスは、燃焼ガスの総割合の１０から５０％、好ましくは、２０から４０％を占め得る。一実施形態では、追加の（または、二次）固体、液体、またはガス状燃料が底部区画内に導入され、二次燃焼ガスの存在下、燃焼し、底部区画内に火炎を形成する。これは、特に、酸素を豊富に含む空気が、燃焼ガスとして使用される場合、より少ない体積が必要とされるが、有利には、エネルギー効率を増加させるため、重要である。二次燃焼ガスおよび二次燃料中の酸素の相対的量は、二次ガス中の二次燃料の完全燃焼後、酸素の超過が存在するように選択される。二次燃料を底部区画の中に注入することは、基部区画内に収集される、融液の温度を調整するために使用することができるので、有利である。
【００４７】
上部区画内の主要燃焼に加え、底部区画内での火炎の形成は、融液温度を変化させることができる機構であるので、有利である。特に、循環燃焼チャンバの基部区画では、鉱物融液は、壁を伝って流動し、基部区画内に収集される。故に、この領域では、融液は、チャンバの壁上の薄膜として、かつ通常、浅い、基部区画内の槽として、存在する。この面積内に放射熱を印加することは、融液の全体を容易に貫くことができるので、特に、効果的である。したがって、この領域における火炎の使用は、均質に、迅速に、かつ正確なパラメ−タ内で融液を加熱する際、特に、効果的であり、したがって、この領域内の燃料およびガスの流速を変動させることによって、融液の温度は、精密な制限内に維持することができる。
【００４８】
これを目的とするため、二次燃料は、好ましくは、基部区画に近接するように、底部区画の下側端部、好ましくは、チャンバの錐体円錐形底部区画の下側半分に向かって注入される。二次燃料は、任意の燃料であることができる。一実施形態では、二次燃料は、概して、非常にコスト効果的であり、ＮＯｘの生産を削減することができるので、石炭等の粒子状炭素質材料のような固体燃料のみを備えている。別の実施形態では、二次燃料は、迅速かつ完全に燃焼する、いくつかの液体またはガス状燃料を含む。好ましくは、二次燃料は、総二次燃料の１０から９０％、好ましくは、４０から８０％、最も好ましくは、５０から７０％等の量において、石炭等のいくつかの固体燃料を含み、二次燃料の残りは、液体またはガス状燃料である。好ましい非固体燃料は、プロパン、メタン、または天然ガスである。二次燃料は、粒子状燃料より少ない量において存在し、総燃料エネルギーの５０％未満、典型的には、２０から４０％を占める。
【００４９】
この実施形態では、二次燃焼ガスは、好ましくは、純酸素であり、燃焼が迅速に生じるように、燃料とともにバ−ナ入口を通して導入される。代替として、二次燃焼ガスは、二次燃料のための入口に近接する入口を通して導入することができ、混合は、チャンバ内で生じることができる。
【００５０】
循環燃焼チャンバ内のガスおよび懸濁された粒子状材料の一般的運動は、サイクロン運動である。これは、渦巻き運動を持続するための適切な角度における、燃焼ガス、ならびに粒子状燃料および鉱物材料の導入によって生成される。使用時、二次燃焼ガスもまた、好ましくは、循環流を維持するように、同一方向に導入される。排ガスは、チャンバの基部内に収集される、鉱物融液から分離され、通常、循環燃焼チャンバの上部内の送気管を介して、熱交換システムに通過される。排ガスは、次いで、鉱物材料および随意に、また、燃焼ガスを予熱するために使用される。排ガスは、典型的には、１３００から１９００°Ｃ、通常、１５００から１７５０°Ｃ、例えば、約１５５０から１６５０°Ｃの温度において、循環燃焼チャンバから流出する。
【００５１】
好ましい実施形態では、第１および第２の鉱物材料は、熱交換システムに個別に提供される。これは、第１の鉱物材料が、第２の鉱物材料より高い焼結温度を有する場合、有利である。第１の鉱物材料は、典型的には、１２００から１４００°Ｃの焼結温度を伴う、原鉱物材料である一方、第２の鉱物材料は、典型的には、９００から１１００°Ｃの焼結温度を有する接着鉱物繊維等の加工鉱物材料である。最大エネルギー効率を達成するために、排ガスの熱エネルギーが、可能な限り完全に利用されることが、非常に重要である。また、熱効率のため、ならびに鉱物材料の良好な流動特性、ひいては、鉱物材料が、予熱の間、融解または軟化されない、良好なプロセス効率を維持するためにも重要である。これは、第２の鉱物材料に先立って、第１の鉱物材料を予熱することによって対処される。特に、第１の鉱物材料は、第２の鉱物材料に先立って、熱交換システムに添加される。これは、第１の鉱物材料が、第２の鉱物材料の排ガスにおける上流に添加されることを意味する。第１の鉱物材料と接触後、第１の鉱物材料は、予熱され、排ガスは、冷却され、予熱された第１の鉱物材料とともに、継続して、第２の鉱物材料を予熱する。通常、第１の鉱物材料と接触する前に、排ガスを急冷する。典型的には、排ガスは、約１３００°Ｃまで急冷され、第１の鉱物材料の軟化または融解を回避する。急冷は、空気等の任意の好適なガスまたはアンモニア等の任意の好適な液体によって実行される。
【００５２】
排ガスが、第１の鉱物材料に接触すると、それを予熱し、自らは冷却される。第１の予熱段階では、第１の鉱物材料は、好ましくは、３００から６００°Ｃ、より好ましくは、４００から５５０°Ｃの温度まで予熱される。好ましくは、排ガスおよび第１の鉱物材料の相対的量は、第１の鉱物材料が、第２の予熱段階の終了までに、第２の鉱物材料の焼結温度を若干下回る、通常、７５０から８５０°Ｃまで予熱されるようなものである。
【００５３】
第２の鉱物材料は、続いて、熱交換システムに添加され、排ガスおよび排ガス中に懸濁される第１の鉱物材料に接触する。第２の鉱物材料は、この接触を通して、予熱される。好ましくは、第２の鉱物材料は、少なくとも７００°Ｃ、好ましくは、７５０から８５０°Ｃまで予熱される。
【００５４】
多くの場合、第２の鉱物材料は、有機物結合剤等の有機物剤を含む、加工生成物である。特に、有機物添加剤が、完全に燃焼される温度および状態まで、第２の鉱物材料を予熱することが有利である。したがって、放出される有機物成分を備えているガスは、有機物結合剤を燃え尽きさせるために、少なくとも２％酸素を含有する、大気条件下、少なくとも１から２秒間、約７５０から８５０°Ｃまで加熱されるべきである。
【００５５】
熱交換システムは、好ましくは、少なくとも１つ、好ましくは、２つまたはさらに３つの予熱サイクロン１２、１３、１６を備えている。第１および第２の鉱物材料は、典型的には、排ガスを循環燃焼チャンバ１から第１の予熱サイクロン１２に輸送する、第１の導管１１に添加される。第１の予熱サイクロン１２では、排ガスは、鉱物材料から分離される。混合された第１および第２の鉱物材料を備えている、鉱物材料は、混合された鉱物材料導管３を通して、循環燃焼チャンバ１の入口へ通過され、融解される。
【００５６】
好ましくは、酸化窒素（ＮＯｘ）還元条件が、第１の予熱サイクロン１２内に発生される。ＮＯｘは、大気中に放出することができる前に、排ガスから除去されなければならない、環境流出物である。これは、通常、選択的無接触還元（ＳＮＣＲ）によって実行される。しかしながら、有利には、本発明では、ＮＯｘは、有意に低減され、好ましくは、選択的無接触還元（ＳＮＣＲ）によって、実質的に、第１の予熱サイクロン内で排除することができる。これは、ＮＯｘを排ガスから除去するための経済的かつ便利な方法である。
【００５７】
ＮＯｘ還元条件は、予熱サイクロン内に、予熱サイクロン１２内に蔓延する条件下、ＮＯｘを還元するであろう、窒素性材料を含有することによって発生される。窒素性材料は、予熱サイクロン１２に送給される、または予熱サイクロン１２に添加され得る高温排ガス内に含まれ得る。
【００５８】
予熱サイクロン内に含まれる、窒素性材料は、好ましくは、アンモニアまたはアンモニウム化合物、アミン、または尿素であり、尿素は、遊離型であり得、またはより好ましくは、尿素ホルムアルデヒドまたはフェノ−ル尿素ホルムアルデヒド樹脂等、樹脂性生成物である。特に、ＮＯｘ還元条件は、予熱サイクロン１２に送給される、第２の鉱物材料として、鉱物材料廃棄物接着鉱滓綿内に含有することによって発生されることが好ましく、廃棄物接着鉱滓綿は、尿素樹脂（通常、フェノ−ル尿素樹脂）および／またはアンモニアあるいはアンモニウム化合物（例えば、廃棄物鉱滓綿内の樹脂のための緩衝剤として）を含有する。したがって、同時に、廃棄物材料を利用し、適切な条件下、排ガス内の有意な量のＮＯｘを窒素に還元するように、それを反応させることが可能である。
【００５９】
アンモニアまたはアンモニア誘導体あるいは他のＮＯｘ還元化合物の量は、好ましくは、モルＮＯｘあたり１から４（好ましくは、１〜２または、特に、１〜１．７）モルであり、反応は、好ましくは、８００°Ｃから１０５０°Ｃの温度で行われる。反応滞留時間は、好ましくは、少なくとも０．３秒、最も好ましくは、少なくとも１秒である。典型的には、これは、排ガスが、反応温度、例えば、８００°Ｃを下回って冷却されるまでの予熱サイクロンおよび／または導管内の粒子状鉱物材料の滞留時間であり得る。これらの条件下、好ましくは、範囲８００から１０５０°Ｃ内の温度によって、予熱サイクロン内の大気が、好ましくは、酸化性である場合でも、実質的に、全ＮＯｘが、窒素に還元される。
【００６０】
したがって、別の好ましい特徴によると、予熱サイクロンは、好ましくは、ガス状大気の重量体積あたり、少なくとも１％または２％の量において、過剰酸素を含有するが、４％までまたはさらに１２％までであることもできる。大気の酸化性質にかかわらず、ＮＯｘは、予熱器に対して定義された条件下、添加されたアンモニアまたは他の窒素性化合物によっても還元される。
【００６１】
予熱器は、したがって、同時に、ＮＯｘ還元装置と、循環燃焼チャンバからの硫化水素および一酸化炭素等の汚染物質を燃焼するための酸化性再燃焼装置として動作することができる。好ましくは、融液から分離され、次いで、予熱サイクロンに送給される排ガスは、予熱サイクロン内に存在する量より少ない酸素を含有し、したがって、好ましくは、空気または他の酸素源が、予熱器内または融液と予熱器との間のいずれかにおいて、排ガスに添加される。排ガスは、第１の予熱サイクロン１２の上部から、第２の導管１４を通して、第２の予熱サイクロン１３に通される。第１の鉱物材料は、第１の導管１１に運ばれ、排ガスによってさらに予熱される前に、第２の予熱サイクロン１３内において、初期予熱を受けることが好ましい。故に、好ましい実施形態では、第１の鉱物材料は、第２の導管内に導入され、３００から６００°Ｃ、好ましくは、４５０から５５０°Ｃの初期温度まで予熱される。排ガスは、次いで、第２の予熱サイクロン１３から流出し、多くの場合、間接熱交換によって、燃焼ガスを加熱するために使用される。
【００６２】
前述のように、排ガスは、第１の鉱物材料と接触する前に、急冷される。典型的には、排ガスは、約１３００°Ｃまで急冷され、第１の鉱物材料の軟化または融解を回避する。急冷は、空気等の任意の好適なガスまたはアンモニア等の任意の好適な液体によって実行される。図２を参照すると、急冷は、循環燃焼チャンバ１から、排気パイプ１０を通して、下方から急冷フード３０内へ排ガスを輸送することによって行われる。急冷フード３０は、導管１１に接続された排気パイプ１０の上部にある。排気パイプ１０、急冷フード３０、および導管１１は、好ましくは、同心円状に配列される。
【００６３】
急冷フード３０は、周囲空気等の冷却流体を排気パイプ１０の出口の周囲で、排ガスの流動内へ通気させることによって、導管１１に流入する前に、排ガスを急冷する。図２に示される実施形態では、急冷フード３０は、排気パイプ１０の周囲に、環状空気吸気開口部３１を備えている。周囲空気は、この環状空気吸気口を通して、排気パイプ１０内の高速排ガス流動により、フード３０内へ、そして、導管１１内へ引き込まれる。
【００６４】
好ましくは、排気パイプ１０は、導管１１の直径（Ｄ２）より大きい直径（Ｄ１）を有する。これは、導管１１の内側表面上に形成される任意の残渣が、炉１外ではなく、融液内に落下し得るので、有利であり得る。上向きに向けられた排ガス通気内では、あるサイズまでの軽量材料および液滴は、通気内に懸濁するであろう。しかしながら、サイズが、このサイズを超える場合、通気は、もはや、それとともに、これらの粒子を上向きに輸送するために十分に強力ではない。これらの粒子は、導管１１および排気パイプ１０の内側の融液に向かって落下し、その内側表面上に液滴を形成する。
【００６５】
材料のより大きな粒子状物質が、システムから流出するのを防止するために、排気パイプ１０は、穿孔された篩要素３２によって、篩にかけられ、そこで、排ガスは、パイプ１０から流出し得る。この篩３２は、約２０×２０ｍｍサイズの開口部を有する穿孔されたプレートから作製され得る。篩３２の開口部面積は、約５０％であり得る。これによって、篩３２は、炉１内の融液から投射される、任意のより大きな粒子が、急冷を通して放出されないように維持するだけではなく、また、急冷フード上方の導管１１内に導入される、予熱された原材料粒子１８が、システム外に落下するのを防止し、融解炉内に落下するようにし得る。
【００６６】
図２に示されるように、第２の予熱サイクロン１３からの予熱された原鉱物材料は、さらなる予熱のために、供給部１８を通して、導管１１内の急冷されているが、それでもなお高温である排ガス内に導入される。導管の下流には、接着廃棄鉱滓綿の随意の材料供給部２０が、提供される。
【００６７】
図２に示されるように、原材料１８および廃棄接着鉱滓綿２０の供給のための入口は、好ましくは、導管１１内に延在される。これらの管状入口延在部１８Ａおよび２０Ａは、材料が、空気流の主要部分内に送給されることを保証する。それによって、材料は、そうでなければ、空気流動によって搬送される代わりに、材料の落下をもたらし得る、より低い流動を伴う境界層を回避する。
【００６８】
予熱された原材料１８のための入口延在部１８Ａは、好ましくは、水冷される、導管１１の最下区画１１Ａに提供される。入口１８Ａは、材料が、高温排ガス流動に対して、９０°、好ましくは、１５°および７５°、例えば、約６０°未満の流動方向を伴って導入され、空気流動内への原材料の導入を促進するように、垂直と異なる、導管１１内の空気流動方向に対する角配向を有する。故に、少なくとも、この管状入口１８Ａの最下部分は、例えば、内側導管直径Ｄ２の１５−３０％の距離において、導管１１内に延在し得る。
【００６９】
廃棄接着材料鉱滓綿２０の供給のための入口延在部２０Ａは、好ましくは、セラミック裏材を具備する、導管１１の第２の区画１１Ｂ内の原材料入口１８Ａの上流に提供される。示される実施形態では、廃棄材料入口２０Ａは、導管１１に垂直である。当然ながら、入口２０Ａはまた、空気流動に対して鋭角で提供され得ることを認識されたい。廃棄材料鉱滓綿入口２０Ａは、ある実施形態では、内側導管直径Ｄ２の１５−３０％の距離において、導管１１内に延在され得る。
【００７０】
本発明によると、排気パイプ１０は、排ガスが、フード３０内側の出口から流出するように、燃焼チャンバから、排気パイプ１０の内径Ｄ１の少なくとも２．５倍、例えば、２．５から４、好ましくは、約３倍の高さにおいて、急冷フード３０内へと上向きに延在する。直径Ｄ１は、約８５０ｍｍであり得、排気パイプ１０の高さは、約２７００ｍｍであり得る。導管の内径Ｄ２は、約６３０ｍｍであり得る。供給開口部１８、２０は、内径約２００ｍｍを伴う管であり得る。
【００７１】
排気パイプ１０のこの高さ／内径比は、高温排ガスからの液滴および微粉の多くが、排気パイプ１０の壁上に投射され、融解サイクロン１に戻ることを保証する。微細鉱物材料を融解する場合、これは、排ガスとともに流出する液滴および微粉の量により、有利であることが分かっている。
【００７２】
排気パイプ１０は、セラミック材料の裏材を伴い水冷され、凍結融液の層によって、内側が被覆され得る。同様に、導管１１は、導管１１および排気パイプ１０が、暴露される高温に耐えることができることを保証するために、水冷され、および／またはセラミック裏材を具備する。
【００７３】
この延長された排気パイプによって、軽量材料は、より長い時間の間、排気パイプ１０内に留まる。高温排ガスは、サイクロン炉１内の渦により循環し、したがって、排ガス内の軽量材料の大部分は、融液として、排気パイプ１０の内側表面上に投射され、液滴として、排気パイプ表面の内側において、融解サイクロン１内へと流下する。材料は、これによって、融液として再導入され、排ガス内へ軽量材料として再導入されないので、融解炉１内の壁に投射され、その中に生産される融液９の一部となる。
【００７４】
前述において、本発明は、好ましい実施形態を参照して説明される。しかしながら、他の変形例も、付随の請求項に定義される保護の範囲から逸脱することなく、提供され得ることを認識されたい。
【図１】
2013542158.tif 000003
【図２】
2013542158.tif 000004
【国際調査報告】
2013542158.tif 000005
2013542158.tif 000006