等离子体辅助熔炼方法技术

一种等离子体辅助熔炼方法，包括：这样在腔中形成等离子体，在存在等离子体催化剂的情况下，对第一气体施加电磁辐射，所述辐射的频率小于约３３３ＧＨｚ；利用所述等离子体加热第二气体；将固体添加入熔炼容器；将所述加热的 第二气体充分引向所述固体，以至少将所述固体熔化成液体；以及收集所述液体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及等离子体辅助加热和熔炼的方法和装置，尤其涉及熔炼金属和其它固体材料。
技术介绍
高炉已被用于将铁的氧化物化学还原和物理转换成铁液。通常，高炉包括用难熔砖衬里的大的钢炉身，在所述炉身处，将铁矿石、焦炭、以及石灰石倾倒入顶部，并且将预热空气从底部吹入。所述材料下落到高炉的底部，并在底部变成液态炉渣和铁液的最终产物，所述产物通常被定期从炉中排出。高炉一旦起动，其可以连续运行数年。冲天等离子炉类似于高炉地运行，不同的是，其从废钢或废料熔化铸铁。用于该炉的燃料通常为焦炭，并且通常需要兆瓦特的等离子体功率。在运行中，利用等离子炬升高被加热空气的温度，并将所述空气吹入冲天炉的底部。焦炭可以燃烧产生更多的热量以熔化铁。然后所述铁可以流出冲天炉，并通过流槽流入铁水包。公知的是，通过在减压下对气体施加充足量的微波辐射，可以激发等离子体。然而，真空设备可能是昂贵、低速并耗能的。而且，使用该设备将限制所述炉的应用。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了等离子体加热和熔炼装置及方法。在一个实施例中，提供了等离子体辅助熔炼方法。所述方法可以包括在存在等离子体催化剂的情况下，通过对第一气体施加频率低于约333GHz的电磁辐射，而在腔内形成等离子体；用等离子体加热第二气体；向熔炼容器中加入固体；充分地将加热的第二气体引向固体，以至少将固体熔化成液体；以及收集所述液体。在另一个实施例中，提供了一种等离子体辅助熔炼方法。所述方法可以包括，将固体加入熔炼区域；在存在等离子体催化剂的情况下，通过对气体施加频率低于约333GHz的电磁辐射，而在腔内形成等离子体，其中所述腔具有壁；将等离子体维持在腔内，使得来自等离子体的能量穿过所述壁进入熔炼区域，并将固体熔化成液体；以及收集所述液体。在又一个实施例中，等离子体辅助熔炼方法可以包括在存在等离子体催化剂的情况下，通过对气体施加频率低于约333GHz的电磁辐射，而在腔内形成等离子体；将金属传送通过等离子体，直到金属熔化成熔融金属；以及收集熔融金属。另外，提供了根据本专利技术的等离子体催化剂、以及用于激发、调节和维持等离子体的方法和装置。附图说明通过参考下面结合附图的详细描述，本专利技术的其它方面将显而易见，其中相同的标号表示相同的部件，其中图1图解示出了根据本专利技术的说明性装置；图2示出了根据本专利技术的等离子体系统的部分的说明性实施例，所述部分用于将粉末等离子体催化剂加入等离子体腔，以在腔内激发、调节或维持等离子体；图3示出了根据本专利技术的说明性等离子体催化剂纤维，所述纤维的至少一种成分沿其长度方向具有浓度梯度；图4示出了根据本专利技术的说明性等离子体催化剂纤维，所述纤维的多种成分的比例沿纤维的长度变化；图5A示出了根据本专利技术的另一说明性等离子体催化剂纤维，所述纤维包括核芯内层和涂层；图5B示出了根据本专利技术的图5A的等离子体催化剂纤维沿图5A中的5B-5B线的截面图；图6示出了根据本专利技术的等离子体系统的另一部分的说明性实施例，所述部分包括长等离子体催化剂，其延伸通过激发口；图7示出了根据本专利技术可以用于图6的系统中的长等离子体催化剂的说明性实施例；图8示出了根据本专利技术可以用于图6的系统中的长等离子体催化剂的另一说明性实施例；图9示出了根据本专利技术的等离子体系统的部分的说明性实施例，所述部分用于将电离辐射射入辐射室；图10示出了根据本专利技术的说明性等离子体辅助加热装置的截面图；图11示出了根据本专利技术的等离子体辅助加热的说明性方法的流程图；图12示出了根据本专利技术的另一说明性等离子体辅助加热装置的截面图；图13示出了根据本专利技术的另一说明性等离子体辅助加热装置的截面透视图；图14示出了根据本专利技术的又一说明性等离子体辅助加热装置的截面透视图；图15示出了根据本专利技术的说明性等离子体辅助熔炼炉的截面图；图15A示出了根据本专利技术的另一说明性等离子体辅助熔炼炉的截面图，其中所述炉的内管是多孔的； 图16示出了根据本专利技术的又一说明性等离子体辅助熔炼炉的截面图，其中所述炉具有多个电磁辐射源；图17示出了根据本专利技术的等离子体辅助炉的另一实施例，所述炉用于熔炼例如金属的固体；图18示出了根据本专利技术的又一等离子体辅助熔炼炉的简化截面图，所述炉包括坩锅和至少一个等离子体腔，所述腔与坩锅的外表面热接触；以及图19示出了根据本专利技术的等离子体辅助熔炼炉的另一说明性实施例，所述炉包括传送装置。具体实施例方式根据本专利技术，提供了等离子体辅助加热和熔炼的系统和方法。如下文更全面的描述，在可选地具有等离子体催化剂的情况下，通过调节或维持腔内的等离子体，可以加热任何类型的物质(例如固体、液体或气体)。在一个实施例中，所述腔可以具有透射辐射的壁和导热壁。可以通过利用电磁辐射照射腔中的气体而在腔中形成等离子体。当等离子体的温度升高，可以通过导热壁将由等离子体吸收的辐射能以热能的形式传递给物质(例如在相邻室中)。在一个实施例中，辐射源，例如微波辐射源，可以将辐射引到气体上。可以理解，根据本专利技术，可以使用多个辐射源，例如在2003年5月7日提交的共同拥有的美国专利申请10/＿，＿(Attorney DocketNo.1837.0018)中所述，在此引入其整体作为参考。另外，可以改变辐射源的相位和/或频率，如在2003年5月7日提交的共同拥有的美国专利申请10/＿，＿(Attorney Docket No.1837.0010)中所述，在此引入其整体作为参考。从而，本专利技术可以以低能量成本和增加的效率可控地产生热量以及进行等离子体辅助熔炼。另外，提供了用于激发、调节和维持等离子体的等离子体催化剂。催化剂可以是惰性或活性的。惰性等离子体催化剂可以包括任何这样的物体，所述物体通过使根据本专利技术的局部电场(例如电磁场)变形可以诱发等离子体，而不需要通过催化剂施加另外的能量，例如通过施加电压引起瞬间放电。另一方面，活性等离子体催化剂可以是任何粒子或高能波包，其在存在电磁辐射下可以向气体原子或分子传输充足的能量，以使气体原子或分子失去至少一个电子。在此引入下面的2003年5月7日提交的共同拥有的美国专利申请的全部内容作为参考美国专利申请10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0008)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0009)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0011)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0012)、10/＿，＿(Atty DocketNo.1837.0013)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0015)、10/＿，＿(AttyDocket No.1837.0016)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0017)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0021)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0023)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0024)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0025)、10/＿，＿(Atty Docket No.1837.0027)、10/＿，＿(Atty DocketNo.1837.0028)、10/＿，＿(Atty Docket 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：S·库马尔，D·库马尔，
申请(专利权)人：BTU国际公司，
类型：发明
国别省市：