竖直微波熔炉制造技术

微波熔炉具有位于竖直炉主体的顶部中的原材料供给开口以及能够上下移动并设置在炉床部分中的炉床构件。与竖直炉主体的内部连通的微波辐射室环绕炉床部分设置。微波辐射室的内表面由反射微波的铜或铜合金等构成。原材料从竖直炉主体的下部的侧部分与炉床构件之间的开口引入微波辐射室中，并利用微波辐射室内的微波（ＭＷ）以高效集中的方式辐射该原材料。因而，加热的原材料中的铁矿石被碳源还原，产生熔融生铁，并将该熔融生铁通过输出端口移除。因而，代替高炉炼铁，能够高能效地制造熔融生铁，并且贵金属等能够通过所谓的“都市采矿”回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种竖直微波熔炉，诸如用于从铁矿石中获得生铁的熔炉，并且具体地涉及一种用于通过使用微波加热和熔化含有铁矿石和诸如木炭或焦炭的碳源的原材料， 从而利用碳来还原铁矿石来获得熔融生铁的竖直微波熔炉。
技术介绍
在铁和钢的领域中，通常通过使用高炉熔炼方法来获得熔融生铁。具体地，将用作氧化铁的铁矿石与由石灰石和焦炭等形成的颗粒形式的材料一起从高炉(熔炉)的顶部引入，该焦炭用作作为还原剂的碳源。热气(空气)从高炉的下部中的风口吸入，在高炉中产生向上的热空气流，同时还利用该热空气来加热下落的颗粒。铁矿石通过铁矿石与焦炭之间的反应还原。还原的铁熔化而形成熔融生铁并收集在高炉的底部中。在已收集了确定量的生铁之后，将炉的底部中的铁从炉的底部中的出铁口去除并使其流动通过浇道以收集在桶中(例如，专利文献1)。然而，利用常规的高炉熔炼方法，为了还原和熔化铁矿石，需要处在大约1500°C或更高的温度下六小时以上，并且生产效率低下。另外的问题在于对于每吨的生铁要排出两吨的CO2气体。另一方面，专利文献2描述了一种用于通过使用微波加热和还原氧化铁来产生铁粉末的方法。此铁粉末产生方法包括混合铁矿石、轧屑或其他粉碎的氧化铁；用碳作为主要成分的碳源的微波高介电常数材料，诸如焦炭、木炭、活性碳或微粉末碳；以及碳酸盐，诸如碳酸钙、碳酸镁或碳酸钠。通过利用微波辐射此混合物，碳源内部加热到超过900°C的温度并与通过混合物中的碳酸盐的热分解生成的(X)2气体反应，将该(X)2气体转换成CO气体。 此CO气体使氧化铁还原而生成铁粉末。。专利文献1 日本公开专利申请No. ll-229007o专利文献2 日本公开专利申请No. 06-116616。
技术实现思路
然而，专利文献2中描述的用于产生铁粉末的微波辅助方法包括使用微波来加热诸如铁矿石的氧化铁、诸如焦炭的碳源以及碳酸盐的混合物，从而将碳源内部加热到超过900°C 的温度。由混合物中的碳酸盐分解得到的(X)2气体与碳源反应而产生CO气体，然后此CO气体使氧化铁还原。因为铁矿石和焦炭等不熔化，所以仅能够产生铁粉末，并且该方法不允许有效地产生大量的熔融生铁。本专利技术鉴于上述问题而开发，本专利技术的目的是提供一种竖直微波熔炉，该竖直微波熔炉不使用高炉熔炼方法，由此能够高能效地产生熔融生铁并且由此能够从所谓的都市矿中回收贵金属等。根据本专利技术的竖直微波熔炉包括竖直炉主体，其在上部中具有原材料供给端口 ；炉底构件，其设置在该竖直炉主体的炉底上；微波辐射室，其在竖直炉主体的下侧部中与该竖直炉主体连通，该微波辐射室设置为从下侧部侧向加宽，并且该微波辐射室的内壁的至少一部分由反射微波的材料制成；熔炼产物取出开口，其设置在微波辐射室的下部中；微波引入窗口，其由接纳微波的材料形成以便将微波引入微波辐射室中；以及微波辐射装置，用于利用微波经由该微波引入窗口来辐射微波辐射室的内部。根据上述的竖直微波熔炉，该原材料例如包括铁矿石和碳源，而熔炼产物是熔融生铁。此外，根据该竖直微波熔炉，当原材料是铁矿石和焦炭的混合粉末时，微波辐射装置优选以0. 915到140 GHz的范围中的一个或多个频率发射微波。此外，在该微波辐射装置中，优选通过控制微波的波阵面和相位来电力改变束方向。此外，炉底构件从炉底下面插入炉中，并且顶面构成具有向上突出的中心的凸面， 同时该炉底构件被支撑为使得它能够竖直移动。在优选构造中，通过调节炉底构件的竖直位置，对竖直炉主体的底侧壁与炉底构件之间的孔表面积进行调节，并对原材料向微波辐射室中的供给速度进行调节。在此情形中，例如炉底构件由碳作为主要成分的材料构成，该材料通过与熔融生铁反应而消耗。此外，例如微波辐射室能够具有这样的构造它内部内衬有反射微波的铜或铜合金、不锈钢、镀金不锈钢或石墨。根据本专利技术的另一方面的竖直微波熔炉包括竖直炉主体，其在上部中具有一个或多个原材料供给端口 ；炉头部，其由耐火材料制成，该炉头部设置在炉主体中并将炉主体的内部隔成上部和下部；炉底部，其由耐火材料制成，该炉底部设置在竖直炉主体的炉底中，作为反应空间的敷料器形成在炉底部与所述炉头部之间；内衬，用于反射微波，该内衬设置在所述炉底部和炉头部的面对所述敷料器的表面上，该内衬接地，并且该内衬由传导物质制成；熔炼产物取出开口，其设置在所述炉底部上；微波引入窗口，其由接纳微波的材料形成以便将微波引入所述微波辐射室中；以及微波辐射装置，用于利用微波经由所述微波引入窗口辐射所述微波辐射室的内部。该内衬例如是石墨片、板或块。此外，竖直炉主体例如是钢壳体，其由钢材形成并且内部内衬有石墨、氧化铝或硅石。此外，采用本专利技术的竖直微波熔炉，电子装置的废弃物可用作原材料，在该情形中，熔炼产物是贵金属或稀有金属。根据本专利技术，例如将含有铁矿石和碳源的原材料从竖直炉主体的顶部引入竖直炉主体中，并且该原材料被传导到竖直炉主体的底部中的微波辐射室中。利用来自接纳微波的窗口的微波辐射该微波辐射室，利用所述微波对微波辐射室内的原材料进行加热，并且铁矿石被还原。为此，通过利用微波能够高效地对诸如铁矿石、焦炭或另一碳源的原材料进行加热，从而允许高能效地产生熔融生铁。当原材料是粉末形式的材料时，通过使用微波辐射装置，该原材料能够利用微波以更高的效率加热，该微波辐射装置允许利用范围在0. 915到140 GHz中的一个或多个频率的微波进行辐射。此外，通过控制微波辐射装置的微波波阵面和相位，能够电力改变束方向，从而通过利用微波均勻地辐射微波辐射室中的原材料能够实施有效的加热。通过使用顶面中心突出的凸面炉底构件，已落到竖直炉主体内部的原材料通过该炉底部朝着外围分布，并被朝向微波辐射室引导，该微波辐射室设置在竖直炉主体的下侧部中以便从底侧部侧向加宽。通过调整炉底构件的竖直位置以及调节炉底构件与竖直炉主体的下侧壁之间的孔表面积，能够对原材料向微波辐射室中供给的速度进行调节，从而控制生铁的出铁速度。此外，代替耐火材料，当将碳作为其主要成分的材料用作炉底构件时，碳材料与熔融生铁反应并被消耗，因此必须随时间提升炉底构件。然而，通过以这种方式使用碳材料作为炉底构件，炉底构件也被用作用于与铁矿石反应的碳源。此外，当将碳材料用作炉底构件时，该碳材料反射微波，这具有允许更有效地利用微波来加热原材料的优点。此外，例如该竖直炉主体在由钢材形成的钢壳体的内侧具有石墨、氧化铝或硅石的内衬。在此情形中，钢材反射微波，因此微波将不逃逸到外部。此外，微波辐射室的内表面内衬有反射微波的铜或铜合金、不锈钢、镀金不锈钢或石墨，从而允许微波有效地在微波辐射室内部反射并有效地用于加热原材料。此外，当原材料是电子装置的废弃物时，使用本专利技术的微波熔炉能够回收包含在电子装置的废弃物中的贵金属或稀有金属。附图说明图1是示出了关于本专利技术的第一实施例的微波加热连续熔炉的简图。图2是示出了关于本专利技术的第二实施例的微波加热连续熔炉的简图。具体实施例方式接下来，将参照附图对本专利技术的实施例进行详细描述。图1是示出关于本专利技术的第一实施例的竖直微波熔炉的竖直剖面图。竖直炉主体1是诸如高炉的细长炉，其具有这样的结构由钢、诸如不锈钢形成的钢壳体内表面内衬有耐火材料等。对该钢壳体实施覆盖，使得微波被反射而不逃逸到外部。用于钢壳体的耐火内衬材料等本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种竖直微波熔炉，包括：竖直炉主体，其在上部中具有原材料供给端口；炉底构件，其设置在所述竖直炉主体的炉底上；微波辐射室，其在所述竖直炉主体的下侧部中与所述竖直炉主体连通，所述微波辐射室设置为从所述下侧部侧向加宽，并且所述微波辐射室的内壁的至少一部分由反射微波的材料制成；熔炼产物取出开口，其设置在所述微波辐射室的下部中；微波引入窗口，其由接纳微波的材料形成以便将微波引入所述微波辐射室中；以及微波辐射装置，用于利用微波经由所述微波引入窗口来辐射所述微波辐射室的内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：永田和宏，
申请(专利权)人：国立大学法人东京工业大学，
类型：发明
国别省市：JP