JP3054191B2 - ガラスバッチ材料を熱処理する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラスの製造、特に、ガラスバッチ材料を
サイクロン溶融チャンバ内で急速に溶融させる前に、ガ
ラスバッチ材料を燃焼予熱器内で予熱する技術に関する
ものである。この装置及び方法は、又その他の材料の溶
融、及び危険物、有毒物又は感染性廃棄物の処理にも適
用可能なものである。

背景技術 過去50−75年に亘り、ガラス溶融炉の効率を向上させ
るための多くの試みが為されてきた。しかし、今日ま
で、新規な溶融技術の考えであって、ガラス業界に採用
されているものは殆どない。

ガラス溶融／ガラス製造の効率を向上させようとする
かかる試みには、異なるガラス溶融技術と共に使用さ
れ、ガラス溶融工程の速度を高めるガラスバッチ材料の
予熱方法が含まれる。試みられたバッチ材料の予熱方法
には、可動床反応装置、水散布床反応装置、流動床反応
装置、逆流サスペンション反応装置、プラグ流動型サス
ペンション反応装置、及び溶融前にバッチ材料を予熱す
る火炎ホルダを備えたダンプ燃焼装置を使用するものが
含まれる。バッチ材料を予熱することにより効率を増大
させようとする試みに加えて、向上又は改良されたガラ
ス溶融方法には、水中燃焼、動くバッチ面の直接加熱、
回転体又はその他の表面の溶融、回転するシリンダ内で
の溶融、及びサイクロン型式の反応装置内での溶融技術
が含まれる。

本発明に特に関係するものは、サイクロン型式の反応
装置内においてガラスを溶融させるものである。従来、
サイクロン型式の反応装置に関する特許は、ファーガソ
ン（Ferguson）に付与された米国特許第2,006,947号、
ジャック（Jack）等に付与された米国特許第3,077,094
号、ボイベント（Boivent）の米国特許第3,443,921号及
び同第3,510,289号、イトウ（Ito）の米国特許第3,748,
113号、ニイフィオードン（Niefyodon）等のソ連国特許
第0708129号、ハット（Hnat）の米国特許第4,535,997号
及び同第4,544,394号がある。これら特許の各々は最終
的なガラス溶融段階用にサイクロン反応装置を使用する
ことを開示しており、サイクロン溶融チャンバ内に差し
込みバーナのような燃焼又はその他の型式の加熱手段を
含み、バッチ材料の温度を必須のガラス溶融温度まで加
熱し得るようにしてある。

ハットへの従来の特許は、各種型式のサイクロンを使
用すると共に、ソーダ灰及びホウ素のような揮発性鉱物
材料の損失を制御する手段として、特別な別個のバッチ
噴射位置を使用することに特に留意している。その他、
ガラス製造効率を向上させるための従来のサイクロン溶
融方法は、サイクロン反応装置内で溶融させる前、全体
としてフラックス剤、粘度調整剤、精製剤又は還元剤の
ような揮発性鉱物材料の損失を制限する手段を考慮して
いない。特に、懸濁物の予熱段階にて揮発性鉱物材料の
時間−温度経歴を調整する方法は、従来開発されていな
かった。石灰のような灰を含む燃料を利用する従来のガ
ラス溶融方法は、石炭のガス化方法の経済性が劣るた
め、又は石炭の直炊きの場合、ガラス中の灰による汚染
が品質管理上許容し得ないため、成功するには至ってい
ない。典型的な石炭灰は市販のガラスに見られるのと同
一成分を含んではいるものの、個々の成分の局部的な分
布状態は著しく異なる。石炭灰中の酸化鉄の典型的な濃
度は、一般的な市販のガラスに見られる濃度より遥かに
高い。石炭灰は典型的に10−20％の酸化鉄濃度である一
方、殆どのガラス成分の酸化鉄濃度は0.1−0.2以下であ
り、フリント容器ガラス用の酸化鉄の濃度は許容可能な
着色を実現しようとする場合、概ね0.02％以下でなけれ
ばならない。琥珀色及び緑色ボトルのガラスの品質基準
はそれほど厳格ではないが、品質管理基準から酸化鉄濃
度はそれぞれ概ね0.1％及び0.3％以下であることが必要
とされる。

絶縁ファイバガラスの場合、より高い値の酸化鉄が許
容可能であり、１−２％の酸化鉄濃度が許容される。１
−２％以上の酸化鉄の値は全体として絶縁特性を劣化さ
せ、既存の繊維化装置との材料の適合性の問題点を生じ
させる。高炉スラグから形成されることが多い鉱物綿は
石炭灰と同一範囲の酸化鉄濃度を有しており、このた
め、この製品の製造は石炭の灰による汚染に全く影響さ
れない。しかし、鉱物綿の製造効率は、上述した高効率
の繊維化装置との材料の適合性の問題により、絶縁ファ
イバガラスの製造時よりも著しく低下する。

灰による汚染、特に酸化鉄の汚染の問題により、相当
な量の灰を含む石炭又はその他の燃料を燃料として使用
することで直炊きを考慮し又は成功した従来のガラス溶
融技術の発明は殆どない。実際上、微粉炭を使用して従
来の平炉により直炊きすることは灰が再生装置に運ばれ
るため成功していない。更に、炉チャンバ内のスラグ形
成に起因して、耐火壁の腐食及び閉塞、並びに溶融体内
の結石及びコードの形成という問題が生ずる。

灰による汚染を伴う燃料によりガラス溶融装置を加熱
することは、現在実現され得る燃料の効率及び高温度の
加熱を考慮するとき重要な事項ではあるが、これら燃料
の使用は従来から成功するに至っていなかった。デマレ
スト（Demarest）等の米国特許第４、634、461号の最近
の従来の技術において、急速ガラス溶融法に微粉炭を使
用する可能性が教示されているが、該特許において灰の
汚染程度を制御する手段が存在しないため、石炭灰はガ
ラスのバッチ材料及び最終のガラス製品中に実際に含ま
れる。

発明の目的 上記のことを背景に、本発明の目的は、酸化状態にて
ガラスバッチ材料、燃料及び酸化体からガラス溶融物を
製造する装置にして、サイクロン溶融炉内に導入する前
に、ガラス製造材料がサスペンションチャンバ内でバッ
チ材料の溶融温度より高い温度まで予熱され、該溶融炉
内で溶融炉の壁でのバッチ材料の分散が行われて液体ガ
ラス溶融体が得られるようにする装置を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、十分に撹拌された領域でバッチ
材料、燃料及び酸化体が混合される予熱サスペンション
チャンバを提供することである。

本発明の更に別の目的は、加熱された伝熱ガスを導入
することにより予熱チャンバを更に加熱することであ
る。

本発明の別の目的は、石炭、ガス、油及びスラリー燃
料のような異なる燃料を使用し得るガラス溶融装置を提
供することである。

本発明の別の目的は、燃料を予熱装置のチャンバ内に
導入する前に、燃料をガス化するガス化装置を追加する
ことにより灰を含んだ燃料を使用し得るガラス溶融装置
を提供することである。

本発明の更に別の目的は、予熱器用に燃料を処理する
ガス化装置が燃料から固体の汚染粒子を除去するスラグ
形成ガス化装置であるガラス溶融装置を提供することで
ある。

本発明の目的は、異なる溶融点を有するバッチ材料を
異なる位置にて予熱チャンバに導入することの出来るガ
ラス溶融装置を提供することである。

本発明の目的は、ガラスバッチ材料、燃料及び酸化体
がサイクロンガラス溶融装置内に導入される前に、予熱
チャンバ内に導入されかつ該予熱チャンバ内で燃焼され
て上記バッチ材料の融点よりも高温にされるようにする
ガラス溶融方法を提供することである。

本発明の別の目的は、ガラスバッチ材、燃料及び酸化
体が予熱チャンバ内で相互に混合されかつ十分に撹拌さ
れた乱流領域内で燃焼されるようにするガラス溶融方法
を提供することである。

本発明の更に別の目的は、付加的な加熱された伝熱ガ
スがガラスバッチ材料、燃料及び酸化体と共に予熱チャ
ンバ内に導入され、該予熱器内での燃焼中、その温度を
上昇させることの出来るガラス溶融方法を提供すること
である。

本発明の目的は、予熱チャンバ内に導入する前、固体
を含む燃料をスラグガス化装置内でガス化することの出
来る予熱チャンバ及びサイクロン溶融技術を利用するガ
ラス溶融方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、予熱チャンバ内の温度を調
整することの出来る予熱チャンバ及びサイクロン溶融炉
を利用するガラス溶融方法を提供することである。

本発明の別の目的は、サイクロン溶融炉内に導入する
前に、処理すべき材料をサスペンション還元チャンバ内
で還元状態で加熱するのに利用することの出来る装置及
び方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、還元材料を還元チャンバ内
に導入する前、還元材料を加熱する加熱源が設けられ
る、還元チャンバ及びサイクロン溶融炉を利用して材料
を還元状態で処理する装置及び方法を提供することであ
る。

本発明の目的は、還元チャンバ内に導入する前、固体
を含む燃料をスラグ形成ガス化装置内でガス化すること
の出来る、還元チャンバ及びサイクロン溶融炉を利用し
て材料を還元状態で処理する装置及び方法を提供するこ
とである。

発明の概要 これら目的を達成するため、ガラスバッチ材料、燃料
及び酸化体から選択されたガラス製造材料を酸化状態で
処理するための装置及び方法が開示され、これに加え、
該装置は又危険物又は有毒廃棄物のような材料を処理し
又は還元状態で溶融させるのに利用することも出来る。
本発明は、ガラス製造装置として、液体ガラス溶融体を
形成するサイクロン溶融反応装置と、ガラス製造材料を
受け取りかつ燃料及び酸化体を燃焼させて、ガラスバッ
チ材料を該ガラスバッチ材料の溶融温度に少なくとも等
しい温度まで加熱する燃焼予熱器とを備えている。該燃
焼予熱器は、ガラス溶融反応装置に接続された出口を有
し、又、酸化材料を導入すると共に、燃焼予熱器手段内
に十分に撹拌された領域を形成する少なくとも１つの入
口が燃焼予熱器に設けられる。加熱された伝熱ガスを燃
焼予熱器内に導入する補助的な加熱源を設けることが出
来、又燃料ガスを燃焼予熱器内に噴射する前に燃料ガス
を発生させる燃料ガス化装置を設けることも出来る。

材料を還元状態で処理する装置及び方法として、サイ
クロン溶融反応装置は予熱器／還元チャンバに接続さ
れ、予熱された還元ガスは還元チャンバ内に十分に撹拌
された領域が形成されるような方法にて還元チャンバ内
に導入される。補助的な熱源からの還元された伝熱ガ
ス、及び燃料ガス化装置からの還元ガスは、又還元チャ
ンバ内に導入することも出来る。

図面の簡単な説明 本発明のその他の目的及びこれに伴う多くの利点は添
付図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより容
易に理解されよう。添付図面において、 第１図は好適な実施例の主たる構成要素を示す、本発
明のガラス溶融装置の等寸法図、 第２図は反対方向に回転する渦巻きサスペンション予
熱器及びサイクロン溶融炉を備える本発明の一実施例の
概略図的な断面図、 第３図はガス／空気入口の反対の乱流方向を示す、第
２図の線３−３に沿った逆方向に回転する渦巻きサスペ
ンション予熱器の断面図、 第４図は衝突するジェット渦巻きサスペンション予熱
器及びサイクロン溶融炉を備える本発明の一実施例の概
略図的な断面図、 第５図は逆方向に回転する渦巻きサスペンション予熱
器の上端に設けられたプラズマトーチの切欠き図を含む
本発明の一実施例の概略図的な断面図、 第６図は逆方向に回転する渦巻きサスペンション予熱
器に接続されたスラグ形成サイクロンガス化装置を備え
る本発明の一実施例の概略図的な断面図、 第７図はバッチ噴射入口及び高温の未処理ガス出口の
方向を示す、第６図の線７−７に沿ったスラグ形成サイ
クロンガス化装置の断面図、 第８図はスラグ形成サイクロンガス化装置に取り付け
られたプラズマトーチの切欠き図を含む本発明の一実施
例の概略図的な断面図、 第９図はガス化装置の出口組立体に関するプラズマト
ーチの方向を示す、第８図の線９−９に沿った断面図、 第10図は衝突するジェットサスペンション予熱器／還
元チャンバのガス−空気入口に固定されたプラズマトー
チを含む本発明の一実施例の等寸法図、 第11図は逆方向に回転する渦巻きサスペンション予熱
器／還元チャンバのガス／空気入口に固定されたプラズ
マトーチの切欠き図を含む本発明の一実施例の概略図的
な断面図、 第12図は第11図の線12−12に沿った本発明の一実施例
の断面図である。

好適な実施例の詳細な説明 以下の本発明の好適な実施例の詳細な説明は、主とし
て、本発明が特に有用であることが判明した酸化状態で
のガラス溶融工程に関するものである。しかし、ガラス
を溶融するのに使用したのと略同一の装置を使用して、
微粉化したフリット、微粉化したスラグ又は細粒灰を溶
融することも出来る。細粒灰及びスラグは典型的に予め
溶融させたガラス製品であるガラスフリットよりも高温
の融点を有しており、このため予熱器及び溶融チャンバ
の作用温度はこれら融点の高い材料に対応し得るように
高温にしなければならない。両工程において、同一の基
本的工程の段階が利用される。細粒灰のような単一成分
の材料を溶融させる場合、供給原材料の溶融温度を低下
させるためフラックス剤を別個に装置に添加しない限
り、供給材料からの蒸発による損失を最小にする必要は
ない。

本発明は又、危険物又は有毒廃棄物を酸化状態で燃焼
させかつガラスカプセル化するためにも使用することが
出来る。有毒又は危険な廃棄物を処理するために本発明
を適用することは、相当な量の不活性な鉱物を含む汚染
された土壌又はその他の廃棄物を焼却する場合である。
アスベストファイバからガラス材料を製造することは本
発明のもう一つの適用例である。有毒廃棄物の焼却炉と
して使用される場合、本装置は鉱物材料の残留物又は灰
分のスラグ形成温度よりも高温にて作用させ、溶融材料
が形成されるようにする。焼却される有毒な廃棄物いか
んにより、微粉化したガラスコレット又はその他のガラ
ス製造粒子を工程中に添加し、安全な埋め立てに適した
形態とし包装することが出来るガラスマトリックス材料
を形成することが出来る。製造されたガラスカプセル化
した材料を処分するのに適した形態は、例えば、表面対
容積比が比較的小さいガラスマーブル又は粒子寸法のコ
レットとすることがである。本発明が使用する供給材料
を微粉化することを必要とする限り、供給材料の粒子寸
法を縮小させ、有毒な廃棄物を熱処理装置まで搬送する
手段も設けなければならない。粘着性であり又は空気圧
手段により搬送することの出来ない材料は油又は水スラ
リーの状態で熱処理装置に搬送することが出来る。搬送
用の油スラリーを使用する場合、該油は焼却工程の燃料
として使用することが出来る。処理装置は典型的に2600
゜F以上の温度で作用するため、有毒な廃棄物中の炭化
水素は追い出され、サスペンション予熱器組立体内で燃
焼され、該予熱器組立体は典型的に、有毒な廃棄物のサ
スペンション予熱中、余剰の空気で作動され、蒸発する
炭化水素の燃焼を可能にする。

更に同様の部品は同様の参照符号で示した各種の図面
を詳細に参照すると、本発明の溶融装置は全体として第
１図に図示されている。本発明の装置の主たる構成要素
は、サスペンション型式の予熱器チャンバ100と、該予
熱器チャンバ100の排出端に設けられたサイクロン溶融
チャンバ200と、溶融チャンバ200の排出端に設けられた
サイクロン出口組立体300と、スラグ形成サイクロンガ
ス化装置400と、プラズマトーチガス予熱器組立体600
と、ガス化装置400及びプラズマトーチ組立体を予熱器
チャンバ100に接続するガス化装置／熱器の相互接続組
立体500とを備えている。

第１図は上述の構成要素の全ての相互接続状態を示す
一方、基本的機能を行なう装置は円筒状型式の燃焼予熱
器100と、サイクロン溶融チャンバ200と、サイクロン出
口組立体300とだけを備えることが出来る。この構造は
第２図に図示してある。第２図に図示するように、燃料
30は予熱器100の頂部又は上端部102内に導入される。燃
料30は予熱器100の上端部102に配置されかつ予熱器チャ
ンバ100の縦軸線と同軸の噴射装置組立体104を通じてガ
ラスバッチ材料10と共に導入される。

予熱段階は本発明にとって極めて重要である。十分に
撹拌された／プラグ流動サスペンション予熱器100は微
粒子への対流による伝熱を促進させる一方、予熱器容器
内で燃焼が行なわれるとき燃焼を安定化させる。強力な
混合のため、燃焼工程中、急激な放熱が行なわれる。適
正な噴射位置及び速度を選択することにより、微粒子の
鉱物材料と予熱器の壁との相互作用は最小又は最大とす
ることが出来る。軸方向への噴射は予熱器の壁との相互
作用を最小にする一方、特に、大きい渦巻きを利用する
実施例の場合、接線方向への噴射は反応装置の壁との相
互作用を最大にする。

第３図に図示するように、予熱された空気又はその他
の適当なガス状酸化材料20a、20bは２以上の入口ポート
106a、106bを通じて予熱器100内に導入される。これら
ガス状酸化材料20a、20bは噴射された燃料30を酸化材料
20a、20b、及びガラスバッチ材料10と乱流状態に混合さ
せ得るような方法で導入される。その結果、予熱器100
の上方領域108にて、燃料、酸化体及びガラスバッチ材
料の混合が行われる。この上方領域108内にて、存在す
るガスは十分に撹拌され又は十分に混合されるが、この
領域108内の微粒子（例えばガスバッチ材料）は該領域1
08の容積全体を通じて必ずしも十分に撹拌され又は均一
に配分される訳ではない。

逆方向に回転する予熱器を第２図及び第３図に図示す
るように使用する場合、入口ポート106a、106bは容器の
壁に対して接線状態となり、かつ異なる高さで離間され
る。ジェットは典型的に反応装置の容器の直径の1/4乃
至１程度だけ垂直方向に離間される。対向する又は衝突
するジェット予熱器を第４図に図示するように使用する
場合、入口ジェットポート107a、107bは同一の高さにあ
り、約45゜の上向きの角度に方向決めすることが望まし
いが、該角度は30゜−60゜の範囲とすることが出来る。
対向するジェット予熱器のジェットポート107a、107b
は、典型的に、噴射流又はジェットが相互に衝突し又は
チャンバ100の上端102から中心線に沿って噴射される望
ましくは下向きの第３の流れに衝突するように位置決め
される。上向きの衝突ジェットとすることが望ましい
が、ある種の石炭ガス化装置に見られるようにジェット
が下向きとなるようにすることも考えられる。

予熱器100の上方領域108内で燃料30及び酸化材料20
a、20bを燃焼させる結果、非常な熱放出が行われ、更に
該領域内のガス流に浮遊する微粒子材料（例えばガラス
バッチ材料）に対して急速な伝熱が行なわれる。予熱器
内での燃焼は燃料及び酸化体の反応装置の十分に撹拌し
た領域内で混合しかつ撹拌されることにより行われる。
点火はパイロットバーナ又は従来の電気点火組立体の支
援により予熱器内で行われる。好適な実施例において、
高温度の予熱空気（＞1200゜F）は市販の熱回収装置に
より提供される。これらの場合、好適な耐火壁をライニ
ングした反応装置の壁からの輻射熱により各種の燃料及
び使用すべき酸化体の混合体が概ね自動的に点火され
る。予熱器100の上方領域108内の強力な再循環は逆方向
に回転する渦巻き又は衝突ジェットにより形成され、こ
れにより予熱器内での炎を安定させる主たる手段が提供
される。この燃焼ガスの強力な再循環が為されない場
合、予熱器組立体内の不活性のバッチ材料、又はその他
の鉱物材料により炎が沈静化することに起因して鎮火傾
向が生じる。これは加熱時に相当な量のCO₂を発生させ
る石灰石のような鉱物材料に特に当て嵌まる。発熱量の
少ない燃料を使用する場合、予熱器内での炎を安定化さ
せる手段として、補助的なガス噴射装置、別個の点火装
置、又はパイロットバーナを使用することも出来る。

予熱器100が循環型式の燃焼チャンバである場合、主
たる炎及び熱の放出は長さ対直径の比が0.5:1−1.5:1、
特に1:1であることが望ましいチャンバ容積を占める上
方領域108内にて行われる。この領域内にて燃料及び酸
化体が強力に混合することにより、性質上、略不燃性で
ある相当な量の微粉化したガラスバッチ材料の存在の
下、ガス状、液体、固体又は液体−固体スラリー型式の
燃料を含む、多くの型式の燃料を効果的に燃焼させるこ
とが可能となる。

石灰−水スラリー、又は石灰−油スラリーのようなス
ラリー燃料を適当な市販の又は改造した噴射／噴霧組立
体を利用することにより、十分に撹拌された／プラグ流
動予熱器100内で直接燃焼されるか、又はこれら燃料は
最初にサイクロンガス化装置内でガス化し、その後、高
温の未処理ガスを予熱器内で燃焼させることが出来る。
後者の方法により、燃料中の灰分を分離し、石炭灰によ
る製品の汚染を最小限にする手段が提供される。

予熱器100内の上方領域108の下流に、下方又はプラグ
流動領域110が存在し、該領域内でガス及び固体又は液
体微粒子のプラグ流動が生じ、又該領域内で燃料30が最
終的に燃焼される。プラグ流動は、ガス再循環パターン
が減少し、主たる流動方向が反応装置の縦軸線に対して
平行であることを意味する。プラグ流動領域110の有効
な長さ対直径の比は同様に約0.5:1−1.5:1、特に望まし
くは1:1とする。ガス状材料、燃料30、酸化体20a、20b
及びこのプラグ流動領域110内に取りまれたガラスバッ
チ材料10は予熱器チャンバ100の徐々に細くなる部分112
を通って加速される。徐々に細くなる該部分112から、
ガス及び取り込まれたバッチ材料は更に燃焼することな
く、ガラス製品の融点を上廻る平均温度にてサイクロン
型式の溶融チャンバ200内に供給され、ここで予熱され
たバッチ材料は、燃料が更に燃焼することなく、その壁
202に沿って分離、分散、混合及び溶融が行われる。

本発明の目的は、浮遊するバッチ材料を加熱し、予熱
器100の壁に沿って液体ガラスが形成されるのを最小限
にすることである。しかし、バッチ材料の一部として融
点の低い材料が含まれる場合、蒸気相の凝縮又は乱流の
付着により幾分かの液体ガラス試料が予熱器の壁に沿っ
て形成される。予熱器の壁に沿って形成されるガラスの
量はサイクロン溶融炉内で形成されるガラスの量に比し
て少なくする必要がある（即ち、典型的に10％以下とす
る）。

サイクロン溶融チャンバ200の壁202に形成された溶融
ガラス製品、及びサイクロンチャンバからの高温ガス32
はサイクロン溶融チャンバの壁に対して接線方向に配置
することが望ましい排出ダクト組立体300を通ってサイ
クロン溶融チャンバ200から出る。

逆方向に回転する予熱器100のプラグ流動下方領域110
内に適当なプラグ流動を発生させるためには、酸化材料
の入口流れ20a、20bのモーメントを正確に適合させるこ
とが必要である。この比例化は適当な従来の調整弁及び
入口位置106a、106bの寸法を調整することで予熱器に入
る酸化流20a、20bの体積流量及び入口速度を調整するこ
とにより実現することが出来る。逆方向に回転する渦巻
き燃焼装置において、入口ジェットのモーメントが等し
い場合でも必ずしも十分に撹拌した領域108の下流にプ
ラグ流動が生じるとは限らないことが分かった。故に、
予熱器の下流領域に所望のプラグ流動パターンを実現す
るためには、個々の流れモーメントを調整することを要
する。ジェット衝突型式反応装置において、全体とし
て、酸化体のジェットはモーメントを等しくし、予熱器
の下方領域に十分なプラグ流動（即ち、最小の残留渦巻
き流）が形成されるようにする必要がある。

上方及び下方領域におけるガス流動パターンが適正に
設定されたならば、噴射されて予熱器から出るガラスバ
ッチ材料の時間−温度経歴はバッチ材料の入口位置、位
置の方向、入口におけるバッチ材料の速度、及び個々の
バッチ材料の粒子寸法の分布状態を適正に調整すること
により制御することが出来る。バッチ材料10と予熱器の
壁との相互作用を最小にすること（例えば、ガラスコレ
ット又はガラスフリットの溶融中）が必須でない場合、
これら材料を酸化体と共に、入口ポート106a、106bを通
じて予熱器内に導入することが許容し得る。例えば、第
３図に図示するように、入口106′、106″は入口ポート
106a、106bに設けることが出来る。入口106′を使用し
て付加的なバッチ材料10を入口ポート内に噴射し予熱器
100内に噴出することが出来、又付加的な燃料30を入口
に噴射する入口106″を設けることも出来る。この実施
例において、再循環する渦巻き流内の微粒子の濃度はよ
り大きく、従って微粒子と予熱器の壁との相互作用もよ
り大きくなる。導入された材料が容易に溶融しかつ反応
装置の壁に沿って液体のガラス層を形成し、この層は連
続的に除去され、微粒子と反応装置の壁との相互作用は
重要ではない。しかし、バッチ材料を予熱する好適な方
法は予熱器と壁と相互作用する微粒子の量を最小にする
ことである。

融点の低いバッチ材料を予熱器100の出口領域116又は
サイクロン組立体200への入口204の付近で別個に噴射す
ることも可能である。かかる位置は徐々に細くなる部分
112の壁118を通る入口114に図示してある。

燃焼予熱器100内に浮遊するガラスバッチ材料への対
流による伝熱は主たる伝熱機構である。この型式の方法
において、輻射熱による伝熱は従来の平炉型式の炉にお
けるより役割は小さい。予熱器100内の平均ガス温度は
貫通するバッチ材料により達成され得る最高の予熱温度
に影響する。故に、予熱器の温度は本発明のもう１つの
制御変数である。予熱器100の温度は燃焼化学量論、酸
化体の含有量、酸素付与量及び利用する燃料の種類を制
御することにより調整される。燃焼化学量論は燃料／空
気比を調整することにより制御される。これは従来の燃
料及び空気流量調整技術により行われる。酸素付与量は
外部の酸素供給源を利用しかつ該方法に使用される空気
及び酸素の量を混合しかつ比例させる従来の技術を使用
して調整される。本発明にて提示するように、空気及び
酸素は予熱器内に導入する前に混合される。又、温度は
補助的な熱源を使用して制御することが出来る（以下に
説明するように）。

従来の平炉において、補助加熱は電気ブースタ装置に
より溶融工程に付与されることが多い。通常の電気的ブ
ースタ手段は、炉内の溶融ガラス体内に対の電極を埋め
込むことである。本発明において、プラズマトーチ600
又は電気アーク放電装置を使用して、ガラス溶融工程に
付与される熱入力を増大させることが出来る。プラズマ
トーチは当該技術分野で周知であり、ガスプラズマを発
生させる装置である。ガスプラズマは非常にイオン化さ
せたガスである。即ち、大きい割合の電子をガスの原子
からはぎ取り、これによりガスを導電性にするものであ
る。最も一般的な型式のプラズマトーチは伝熱アーク型
式又は非伝熱アーク型式の何れかである。伝熱アーク型
式において、プラズマ支持ガスは電極（典型的に陰極）
と電極（典型的に陽極）として機能する処理材料との間
を通す。熱は主として対流によりプラズマから処理材料
に伝達される。非伝熱アーク装置において、プラズマ支
持装置は自己密閉型電極（陰極及び陽極）を通し、熱は
プラズマ支持ガスに伝達され、該支持ガスは輻射及び対
流により処理材料に熱を伝達する。本発明において、非
伝熱プラズマトーチは現在考えられる適用例に好適な型
式である。時間と共に変化する磁界を利用する電極無し
のプラズマ発生装置のようなその他の型式のプラズマ発
生装置も実験室では利用することが出来るが、現在、商
業的には使用することが出来ない。

第５図に図示した形態において、プラズマトーチ600
は、燃料30及びバッチ材料10をそれぞれ予熱器100内に
供給するための入口120、122と共に、逆方向に回転する
渦巻き予熱器100の上端部102に取り付けられている。プ
ラズマトーチ600を使用することによる熱の増強は通過
する伝熱ガス40を予熱器100内の平均ガス温度より高い
温度まで加熱し、加熱された伝熱ガス40′を予熱器100
内に噴射することにより行なうことが出来る。噴射され
た伝熱ガス40′の温度は補助的な加熱を行なわずに得ら
れる温度よりも高温となる。加熱された伝熱ガス40′を
噴射されたバッチ材料10と混合させることにより、燃料
30及び酸化体は予熱器100内を流れ20a、20bとして流動
し、予熱器100の上方領域108には、より高温のガス−固
体の懸濁材が形成される。

伝熱ガスは空気、燃料ガス又はイナートガスとするこ
とが出来る。典型的な適用例において、伝熱ガス（即
ち、酸化体、燃料又はイナートガス）の性質は予熱器内
の全体的な燃焼化学量論を画定するときに考慮される。
予熱器内に酸化状態を維持することが望ましい適用例に
おいて、伝熱ガスは一般に空気とされる。予熱器内に還
元状態を維持することが望ましい適用例の場合、伝熱ガ
スは典型的に還元ガス又燃料ガスとする。

電気アーク放電装置のような高い熱量を発生させ得る
プラズマトーチ又はその他の熱源を使用することによ
り、熱回収装置を介して燃焼ガスの予熱温度又は酸素付
与程度を増加させることなく、燃焼予熱器のチャンバの
温度を上昇させることが出来る。熱回収装置を使用して
燃焼空気の温度及び酸素付与量を増加させることは燃焼
工程中に高温を実現する一般的な手段である。熱回収量
及び酸素付与量は経済的見地から決定されることが多
い。熱回収装置により高温の空気予熱温度を実現するこ
とは構造材料及びその他の技術的理由により制約を受け
ることが多い。故に、プラズマ発生装置を使用すること
は更なる熱回収装置又は酸素貯蔵／発生装置を必要とせ
ずに、燃料ガス又は酸化体に付加的な熱を提供する何れ
かにより反応装置の温度を増加させる手段を提供するも
のである。本発明において、プラズマ発生装置は該工程
にとって主たる熱源でなく、工程のトリム又は調整入力
として使用される。このように、プラズマトーチを使用
することにより、該装置及び方法のその他の点は第２図
に図示した装置に関して説明したものと同一である。

第６図に図示した本発明の実施例において、逆方向に
回転する予熱器100の上方領域108内に高温の燃料ガス40
3を噴射するスラグ形成ガス化装置400が含めてある。ス
ラグ形成ガス化装置400は予熱器100に緊密に結合され、
相互接続するダクト内の熱損失を最小にする。又その他
の型式のガス化装置も使用することが出来るが、一般に
これらはより低温度で作用し、熱効率が良くなく、しか
もより高価である。故に、緊密に結合させたスラグガス
化装置は好適なガス化装置ではあるが、該方法にとって
唯一の燃料ガス供給源ではない。スラグ形成サイクロン
ガス化装置400は溶融スラグ401の形態の大部分の燃料灰
を除去することが出来るため、かかるガス化装置400は
又好適である。

サイクロンガス化装置400において、燃料30（典型的
に微粉端）は適当な噴射組立体408（市販の石炭噴射装
置のような）を通じてガス化装置の406から導入され
る。更に、予熱された燃焼空気又はその他の酸化材料20
は入口409を通じて円筒状ガス化装置400の内部に接線状
態に導入し、ガス化装置400内で強力な渦巻き動作を生
じさせることが望ましい。ガスがガス化装置内で渦巻き
動作する結果、殆どの燃焼灰は溶融スラグ401の形態に
て石炭からガス化装置の壁に分離される。かかるスラグ
は適当なスラグトラップ410を通じてガス化装置から除
去される。典型的に少量の石炭灰（即ち30％以下）はサ
イクロンガス化装置内で分離されず、加熱された燃料ガ
ス403と共にバッチ予熱器100に運ばれる。

未処理の燃料ガス403及び運ばれた灰はガス化装置400
から出て、予熱器100に導入される前に、ガス化装置／
予熱器の相互接続組立体500に入る。該相互接続組立体5
00は又バッチ材料10を高温の未処理ガス403内に射出す
る入口502、504を有している。高温の未処理ガス403及
びバッチ材料10が相互接続組立体内で混合する結果、高
温のガス−固体の懸濁材404が生じ、かかる懸濁材は予
熱器100の上方領域108に導入される。ガス−固体の混合
体は予熱器100の縦軸線に沿って配置されたダクト又は
ノズル506を通じて予熱器内に噴射される。

サイクロンガス化装置から出る渦巻きガスに対する整
流機構を提供すると共に、壁の伝熱損失を最小にする相
互接続組立体500が設けられる。かかる整流は渦巻き方
向と同一流である接線方向出口505を提供することによ
り実現される。これは又バッチ材料502、504を導入し、
及びプラズマトーチ（第８図）の取り付け箇所として便
宜な位置である。全ての場合、バッチ材料の好適な導入
は相互接続組立体の出口ダクトと一致するように行われ
るようにすることである。第６図に図示した予熱器10
0、及びその作用は第２図の実施例について説明したも
のと略同一である。

スラグ形成ガス化装置400が設けられる第６図に図示
した本発明の実施例に加え、第８図に図示するように、
プラズマトーチ600はスラグガス化装置400を燃焼予熱器
100に接続する相互接続組立体500に接続することが出来
る。又電気アーク放電装置を使用してこの工程を電気的
に増進させることも出来るが、これらはコンパクトでは
なく、又工程の装置と相互接続するのに便宜でなく、設
計に盛り込むには繁雑である。プラズマトーチ600を使
用して、貫通して導入される伝熱ガス40に熱エネルギを
提供することが出来る。加熱された伝熱ガス40′（即
ち、プラズマ支持ガス）は典型的に7000゜F乃至17,000
゜Fの範囲の温度に加熱される。熱回収装置により予熱
された空気は典型的に1200゜F乃至2200゜Fの温度に制限
される。圧力装置内で実現可能な極限温度は壁密閉材料
の耐火性の程度により決められる。プラズマトーチによ
り加熱された高温の伝熱ガス40′は相互接続組立体（第
９図）の内側に対して接線方向に配置することが望まし
い入口602を通じて円筒状の相互接続組立体500に導入さ
れる。ガス40′、403の混合はバッチ材料10と共に、相
互接続面に沿って行われ、より高温のガス−固体の懸濁
材404′を形成する。このガス−固体の懸濁材404′は補
助的な熱源／プラズマトーチを使用せずに実現可能な温
度よりも高温となる。

第８図に示した実施例のその他の構成要素は上述した
ものと同一である。

第１図乃至第９図に関して説明した方法及び装置は主
としてガラスバッチ又はその他の鉱物材料を僅かに化学
量論以下、又は酸化状態で溶融させるために提供される
ものである。酸化状態とは、燃料を完全燃焼させるのに
必要な量よりも多くの酸素が必要であることを意味す
る。故に、酸素は燃焼生成物の１つの成分であり、燃焼
生成物中に一酸化炭素又は炭化水素は殆ど存在しない。
一方、還元状態とは、酸素が完全燃焼には不十分である
ことを意味する。還元状態下にて、炭化水素及び一酸化
炭素の含有率は著しく大きく、利用可能な遊離酸素は実
質上皆無である。

ガスが溶融する雰囲気はガラス溶融工程の化学に影響
を及ぼす可能性がある。例えば、酸化鉄の酸化還元反応
状態は燃焼化学量論により影響され、この燃焼化学量論
は又製造されるガラスの色に影響を与える。ある適用
例、例えば金属含有鉱石又は金属含有廃棄物（例えば電
気アーク炉からの塵埃）を精錬する場合、相当レベルの
還元を実現しようとするならば、溶融工程は非常な還元
状態で行なうことが必要である。第10図乃至第12図に図
示した実施例において、金属含有鉱物又は廃棄物の還元
を許容する装置が図示されている。ここで、その他の場
合と同様、同様の構成要素は同様の参照番号で図示し
た。

還元の実施例の１つの目的は、鉱石又は金属含有廃棄
物から鉄又はその他の金属を経済的に製造することであ
る。微粉化した鉱石を精錬かつ電気アーク炉の塵埃から
金属を回収することはこの技術に適した適用例の一つに
過ぎない。本発明において、プラズマトーチ600a−ｃは
還元工程に補助的エンタルピーの入力を提供する手段と
して使用される。しかし、還元工程の主たるエネルギ源
は石炭を高温にてガス化することにより得られる。電気
的に駆動されるプラズマのみを使用する従来の試みは、
これら工程が経済的に有利でないため成功するに至って
いない。

本発明を利用して、鉱石又はその他の金属酸化物を含
有する材料を還元する場合、サスペンション予熱チャン
バ100及びサイクロン精錬装置200は非常な還元状態でか
つ高温にて作動させなければならない。還元工程の好適
な実施例は、還元チャンバ100′であるサスペンション
予熱器に高温の還元ガスを提供するスラグ形成サイクロ
ンガス化装置400と、サイクロン精錬装置200と、工程ヒ
ータに対してエンタルピーを増大させかつ付加的な高温
の還元ガスを提供するプラズマトーチ600a−ｃとから成
っている。スラグ形成サイクロンガス化装置400は通
常、サイクロンガス化装置に導入された石炭灰の70％を
除去し、これにより工程の金属除去段階で必要とされる
スラグ除去量を軽減する。ガス化装置からの公称の出口
温度は2800゜F−3500゜Fの範囲であり、化学量論は典型
的に60％以下である。還元すべき材料は、ガス化装置40
0及び還元チャンバ100′組立体を接続する相互接続組立
体500内に導入され、これにより還元ガスの温度を低下
させる。次に、ガス−固体の懸濁材404は十分に撹拌さ
れた／プラグ流動還元チャンバ100′に入り、ここでプ
ラズマトーチ600b−600cを通じて更なる高温の還元ガス
が噴射され、これにより、予熱器組立体内に保持された
ガス及び鉱物材料に付加的なエンタルピーを提供する。
好適な還元ガスは水素及び一酸化炭素であり、これらガ
スは天然ガスを改質することにより得ることが出来る。

予熱器組立体から出るガス−固体の懸濁材の平均温度
は還元すべき材料の種類により決まる。鉄を製造する場
合、予熱器組立体からのガス−固体の懸濁材の出口温度
は典型的に2800゜F以上である。次に、予熱された鉱物
材料はサイクロン精錬装置200に入り、ここで微粒子材
料は精錬装置の壁202に沿って分離及び付着される。

高レベルの還元を実現するためには、コークス又は石
炭のような微粉化した固体炭素燃料を鉱物と共に、相互
接続組立体500に導入するか、又は還元チャンバ100′内
に別個に導入することが有利である。固体炭素が液体の
鉱物材料と相互作用する結果、金属酸化物の高レベルの
還元が行なわれる。鉄の還元について、その反応は次式
で表すことが出来る。

FeO＋Ｃ＝Fe＋CO:H＝＋37084cal/mole 一酸化炭素は反応生成物の１つであるため、一般に炭
素による酸化鉄の還元は一酸化炭素により間接的に行わ
れ、それにより形成された二酸化炭素は炭素と反応し、
次のよう一酸化炭素を改質させると考えられる。

FeO＋CO＝Fe＋CO₂:H＝−4136cal/mole Ｃ＋CO₂＝2CO:H＝＋41220cal/mole CO₂による炭素のガス化は極めて大きな吸熱作用を伴
ない、許容可能な速度で進むためには高温を必要とする
ため、全体的な還元速度は炭素のガス化速度により決ま
る。炭素のガス化速度は炭素の反応度、還元を維持する
ための温度及びその熱の利用可能性によって決まる。故
に、固体炭素による還元速度は最終的に熱源から反応材
料への伝熱速度いかんによる。本発明において、懸濁中
に加熱された微粒子を使用し、サイクロン精錬装置内に
形成された液体層を対流により混合させることは、全体
的な還元工程の速度を促進させる働きをする。

金属酸化物の還元の有効なレベルを実現するために
は、次のような還元ガス比（RGR）とすることが公知で
ある。即ち、 RGR＝（CO＋H₃）／（CO＋CO₂＋H₂＋H₂O） は少なくとも0.6以上であること。

上述のように、これら実施例の主たる構成要素はスラ
グ形成サイクロンガス化装置400と、ガス化装置400を予
熱器／還元チャンバ100′に接続するガス化装置／予熱
器相互接続装置500と、還元チャンバ100′の出口に設け
られたサイクロン溶融チャンバ200と、サイクロン溶融
チャンバ200の出口に設けられたサイクロン出口組立体3
00と、１つの組立体600aが相互接続装置500に接続さ
れ、他方の組立体600b、600cが還元チャンバ100′に接
続された１又は幾つかの補助的なガス加熱組立体とを備
えている。

予熱器／還元溶融チャンバ100′は予熱器100と略同一
であるが、チャンバ100′の耐火性ライニングはその内
部の強力な還元状態に耐え得るように別のものとする必
要があろう。

スラグ形成サイクロンガス化装置400は還元チャンバ1
00′に導入される微粉化した鉱石又は金属含有廃棄物の
主たる還元物となる高温の還元ガス403を発生させる。
微粉炭、微粉コークス、液体炭化水素燃料又はガス状炭
化水素燃料のような鉱石含有鉱物材料15及び付加的な還
元体50は入口502、504から相互接続組立体500に導入さ
れる。

第10図乃至第12図に図示するように、相互接続組立体
500を出て、還元チャンバ100′の上方領域108に入るガ
ス−固体の懸濁材404の温度を上昇させることが有利で
あることが多いため、還元チャンバ100′に取り付けら
れた入口606b、606cから噴射された還元ガスを加熱する
ため、プラズマトーチ600b、600cが設けられている。こ
れらプラズマトーチを使用してチャンバ100′内にて所
望の高温度（3000゜Fの範囲）を達成することが出来
る。還元チャンバ内で非常な還元状態を維持するために
は、上述の実施例におけるように、付加的な酸化材料を
チャンバ100′に導入することは望ましくない。しか
し、付加的な還元体の導入は許容され、しかも望ましい
ことである。これら付加的な還元体は導入し、プラズマ
トーチ600b、600c又はその他の加熱手段により加熱し、
更に入口606b、606cから還元チャンバに導入することが
出来る。これら入口の機能は第１図及び第２図に図示し
た実施例における燃焼チャンバへの入口106a、106bの機
能と同様である。即ち、コークス又は石炭微粒子のよう
な懸濁された液体−固体材料／又はその他の還元体が予
熱器内のガスにより全体的に加熱される箇所である領域
をチャンバ100′内に発生させることである。還元チャ
ンバ／予熱器100′の典型的な形態は第11図に図示する
ように、逆方向に回転する渦巻き反応装置である。かか
る反応装置において、予熱器100に関して上述したよう
に、体積流量及びチャンバへの流入速度を調整すること
によりチャンバ100′の上方領域108内での混合を制御す
ることが可能となる。

還元チャンバ100′の別の形態は第10図に図示した対
向ジェット型式であり、ここでプラズマトーチ600b、60
0cからの加熱された還元ガスは相互の方向に向けて上方
にチャンバ100′の上方領域108に噴射され、ガスは45゜
の角度にて衝突することが望ましく、該上方領域108内
に十分に混合された状態を発生させる。プラズマトーチ
600b、600cの傾斜角度は45゜とすることが好適である
が、かかる角度は30゜−60゜の範囲とすることが出来
る。この形態は第４図に関して説明したものと同様であ
る。

補助的な加熱源600a、600b、600cにより加熱すべき好
適な還元ガスには、水素、一酸化炭素、天然ガス又はそ
の各種の混合体が含まれる。天然ガスは燃料及び還元ガ
スとして使用することが出来る。しかし、プラズマトー
チにより天然ガスを直接、還元ガスして使用することの
欠点はCH₄が分解するときに煤が発生することである。
水素及び一酸化炭素の混合体はこの問題点がない。時間
−温度関係の必要条件が要求するならば、付加的な鉱物
材料をチャンバ100′の出口端118に隣接したダクト114
を通じて噴射することが出来る。又、付加的な鉱物材料
を入口114から予熱器に噴射すると同時に、付加的な還
元体50をチャンバ100′内の懸濁材に添加することも出
来る。懸濁された鉱物材料及び加熱した還元ガスから成
る予熱されたガス−固体の懸濁材116は適当な入口ダク
ト組立体204によりチャンバ100′を出てサイクロン溶融
チャンバ200に入る。ここに説明した本発明の前の実施
例と同様、予熱された鉱物材料は鉱物材料の溶融が行わ
れるサイクロン溶融炉の壁202に沿って分離、分散及び
混合が行われる。

高レベルの還元に達するためには、溶融工程中、固体
炭素はサイクロンチャンバ内の溶融した鉱物材料と物理
的な接触状態とし、液体−固体還元反応を行わせること
が必要である。サイクロン溶融チャンバ200内で固体炭
素材料が利用可能であるようにするため、予熱器内に導
入される微粉化した炭素を含む材料の時間−温度経歴を
上述のように制御することが出来る。固体還元体52を導
入するのに適した好適な別の位置は相互接続組立体500
の入口502、504、還元チャンバ100′の入口122の上端及
びチャンバ100′の入口114の出口付近である。

本発明は十分に説明したので、これ以上説明せずと
も、今後の知識を応用し、本発明を各種の使用状態に応
じて適用することが可能であろう。

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料と酸化剤の存在下でガラスバッチ材料
   からガラスを製造するためのガラス製造装置であって、
   前記ガラス製造装置は、液体ガラス融解生成物を形成す
   るためのサイクロン式のガラス融解生成物反応装置（20
   0）と、前記ガラスバッチ材料と前記燃料と前記酸化剤
   とを受け入れ、前記酸化剤の加えられた前記燃料を内部
   で燃焼させる、燃焼予熱装置（100）とを有し、前記燃
   焼予熱装置（100）は、前記サイクロン式のガラス融解
   生成物反応装置（200）に連結された出口（116）と、前
   記酸化剤を前記燃焼予熱装置（100）の内部に供給する
   ための入口（106a、106b、107a、107b）とを有する、前
   記ガラス製造装置において、前記燃焼予熱装置は、少な
   くとも前記ガラスバッチ材料の熔融温度に等しい温度ま
   で前記ガラスバッチ材料を加熱することができるように
   構成され、前記入口は、少なくとも２つの入口ポート
   （106a、106b）、又は、少なくとも２つの入口ポート
   （107a、107b）を有し、前記入口ポート（106a、106b）
   は接線方向に開口し、かつ、逆方向に回転する渦を生じ
   るように、縦方向に間隔をおいて形成され、前記入口ポ
   ート（107a、107b）は同一高さ位置に開口し、かつ、前
   記燃焼予熱装置の内部に衝突流を生じさせることにより
   前記燃焼予熱装置の内部に十分に攪拌される領域（10
   8）を形成するように、上方又は下方に向いて開口する
   ことを特徴とする、ガラス製造装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のガラス製造
   装置において、前記燃焼予熱装置（100）は縦方向に配
   置された筒状の容器を有し、前記筒状の容器は上端（10
   8）と下端（110）と前記筒状の容器を貫通する長手方向
   軸線とを有し、前記入口（106a、106b、107a、107b）
   は、前記上端（108）に前記十分に攪拌される領域を生
   じるように、前記上端（108）に配置され、前記燃焼予
   熱装置は、更に、前記筒状の容器から前記出口（116）
   に向けて収斂した容器部分（112）を有し、前記容器部
   分（112）は前記出口（116）で前記サイクロン式のガラ
   ス融解生成物反応装置（200）に連結されている、前記
   ガラス製造装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載のガラス製造
   装置において、前記入口（106a、106b）は、前記筒状の
   容器（100）の壁に対して接線方向に形成され、かつ、
   少なくとも２つの縦方向に間隔をおいて配置された、入
   口（106a、106b）を有し、前記入口（106a、106b）は、
   前記縦方向に配置された容器（100）の前記上端（108）
   の内面に配向され、かつ、前記筒状の容器（100）の直
   径の1/4から1/1に等しい距離だけ縦方向に間隔をおいて
   配置されている、前記ガラス製造装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の
   ガラス製造装置において、前記筒状の容器（100）の長
   さに対する前記上端（108）の直径の比率は、0.5:1から
   1.5:1であり、前記筒状の容器（100）は、更に、前記充
   分に攪拌される領域（108）の下にプラグ流れ領域（11
   0）を有し、前記プラグ流れ領域は、前記上端（110）の
   下方の前記筒状の容器の前記下端（110）に配置され、
   前記筒状の容器の長さに対する前記下端（110）の直径
   の比率は、0.5:1から1.5:1である、前記ガラス製造装
   置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項ないし第４項のうち
   いずれか一項に記載のガラス製造装置において、前記筒
   状の容器（100）の内部に加熱された移動ガスを導入す
   るために前記筒状の容器（100）に補助加熱装置が連結
   され、前記補助加熱装置は前記筒状の容器（100）の前
   記長手方向軸線と同軸をなすように前記筒状の容器（10
   0）に連結され、前記補助加熱装置はプラズマ発生装置
   （600）を有し、前記プラズマ発生装置（600）は非移動
   式のプラズマ発生装置である、前記ガラス製造装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項ないし第５項に記載
   のガラス製造装置において、前記燃料を前記予熱装置
   （100）に噴射させるために前記予熱装置（100）に燃料
   噴射装置（104）が連結され、前記ガラスバッチ材料の
   供給装置（10）が連結され、前記燃料噴射装置（104）
   は、少なくとも一つの入口（408）と出口とを有するガ
   ス化装置（400）と、前記ガス化装置の前記出口に設け
   られ、かつ、前記ガス化装置を前記燃焼予熱装置に連結
   する、接続装置（500）とを有する、前記ガラス製造装
   置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載のガラス製造
   装置において、前記ガス化装置（400）はスラグ形成ガ
   ス化装置であり、前記スラグ形成ガス化装置は、燃料入
   口（408）と酸化剤入口（409）とスラグ入口（410）と
   を有する、第２の筒状の容器を有し、前記酸化剤入口は
   前記第２の筒状の容器の周縁に対して接線方向に開口し
   ている、前記ガラス製造装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の
   ガラス製造装置において、ガラスバッチ材料を前記接続
   装置（500）に導入するために、ガラスバッチ装置（50
   2）が前記接続装置（500）に連結され、前記接続装置
   （500）は、周面と前記ガス化装置（400）の前記出口に
   連結された第１出口とを有する容器と、前記容器の内容
   物を前記燃焼予熱装置に供給するために前記燃焼予熱装
   置（100）に連結された出口ダクト（505）とを有し、前
   記接続装置の前記容器への前記第１入口は前記出口ダク
   トに一致し、前記接続装置には、加熱された移動ガスを
   前記接続装置に導入するために、補助加熱装置（600）
   が連結されている、前記ガラス製造装置。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載のガラス製造
   装置において、前記補助加熱装置（600）は前記接続装
   置（500）の前記容器の周面に対して接線方向に接続さ
   れ、前記補助加熱装置はプラズマ発生装置を有し、前記
   プラズマ発生装置は非移動式のプラズマ発生装置であ
   る、前記ガラス製造装置。
10. 【請求項１０】入口（204）と出口（300）とを有するサ
    イクロン式の熔融装置（200）に供給される材料の処理
    方法であって、前記処理方法は、縦方向に位置する長手
    方向軸と上端（108）と下端（110）とを有する筒状の吊
    り下げ式燃焼予熱装置（100）を前記熔融装置に連結す
    る工程と、第１の材料を前記予熱装置（100）に導入す
    る工程と、燃料を前記予熱装置（100）に導入する工程
    と、予熱された酸化剤を前記予熱装置（100）に導入す
    る工程とを有する、前記処理方法において、逆回転や乱
    流に伴う混合を生じさせるために、前記予熱装置の前記
    長手方向軸と一致する少なくとも２つの異なる位置か
    ら、前記酸化剤を前記予熱装置の前記上端に導入するこ
    とによって、又は、前記予熱装置の上端に前記酸化剤と
    前記第１の材料と前記燃料との十分な攪拌領域（108）
    を生成するために、前記酸化剤を上方又は下方に向いた
    少なくとも２つの異なる位置から導入することにより、
    前記第１の材料と前記燃料を前記予熱装置の前記長手方
    向軸と同軸方向に前記予熱装置に導入することを特徴と
    する、サイクロン式の熔融装置に供給される材料の処理
    方法。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載の処理方法
    において、更に、前記予熱装置（100）の前記上端（10
    8）の内部で前記燃料と前記酸化剤とを燃焼させ、前記
    上端の内部で前記燃料と前記酸化剤とを発火させること
    によって前記燃焼を開始し、前記燃料としてスラリー燃
    料を選択し、噴射装置又は噴霧装置（104）を介して前
    記スラリー燃料を前記予熱装置に供給することによって
    前記燃料を前記予熱装置に導入し、前記予熱装置への前
    記酸化剤の質量流量と速度とを調節することによって前
    記酸化剤を前記予熱装置に導入する、前記処理方法。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第11項に記載の処理方法
    において、前記予熱装置（100）は酸化剤入口（106a、1
    06b、107a、107b）を有し、前記予熱装置への前記酸化
    剤入口の寸法を調節することによる前記酸化剤の前記質
    量流量と前記速度を調節し、前記入口寸法の前記調節は
    制御弁によって行われる、前記処理方法。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第10項ないし第12項のう
    ちのいずれか一項に記載の処理方法において、更に、前
    記予熱装置への前記第１の材料の導入位置を調節し、前
    記予熱装置への導入点における前記第１の材料の導入方
    法を調節し、そして、供給される前記第１の材料の時間
    と温度との関係を制御し、更に、前記第１の材料を前記
    酸化剤と共に導入し、更に、前記熔融装置の前記入口付
    近の前記予熱装置の下端（110）から前記予熱装置に、
    前記第１の材料よりも融点の低い第２の材料を噴射し、
    更に、前記予熱装置の内部温度を調節する、前記処理方
    法。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第13項に記載の処理方法
    において、前記予熱装置（100）の内部温度の調節は、
    前記予熱装置の内部の燃焼化学量を調節する工程と、使
    用される燃料の形式を調節する工程との、少なくとも一
    方を実行することによって行われ、前記予熱装置の内部
    温度の調節は、補助熱源（600）から前記予熱装置に補
    助熱を供給することによって実行される、前記処理方
    法。
15. 【請求項１５】特許請求の範囲第14項に記載の処理方法
    において、前記予熱装置（100）への補助熱の供給は、
    プラズマ発生装置（600）を前記予熱装置の前記上方領
    域（108）に連結する工程と、前記プラズマ発生装置に
    移動ガスを通し、前記移動ガスを前記プラズマ発生装置
    を通して前記予熱装置に噴射させる工程とを有し、更
    に、前記移動ガスは、空気、燃料ガス、及び、不活性ガ
    スからなる組から選択される、前記処理方法。
16. 【請求項１６】特許請求の範囲第10項ないし第15項のう
    ちの何れか一項に記載の処理方法において、更に、前記
    燃料を前記予熱装置に噴射する前に前記熱をガス化する
    ためのガス化装置（400）を設け、前記ガス化装置に灰
    を生成する燃料と予熱された燃焼酸化剤とを噴射し、前
    記ガス化装置の内部で強いスワール運動が生じるように
    前記燃焼酸化剤を前記ガス化装置に接線方向に噴射し、
    前記燃料から生じた灰が熔融スラグの形で前記ガス化装
    置の壁に分離されるようにし、分離された前記熔融スラ
    グを前記ガス化装置から取り除く、前記処理方法。
17. 【請求項１７】特許請求の範囲第16項に記載の処理方法
    において、更に、前記予熱装置（100）と前記ガス化装
    置（400）との間に前記接続装置（500）を連結し、前記
    ガス化装置からの前記燃料と前記第１の材料とを前記接
    続装置に導入し、前記接続装置からの前記燃料と前記第
    １の材料とを前記予熱装置に導入し、プラズマ発生装置
    を前記接続装置に取り付け、前記予熱装置の熱量を高め
    るために移動ガスを前記プラズマ発生装置に通した後に
    前記接続装置に導入する、前記処理方法。
18. 【請求項１８】特許請求の範囲第10項乃至第17項のうち
    のいずれか一項に記載の処理方法において、前記第１の
    材料の前記予熱装置（100）への導入はガラスバッチ材
    料を前記予熱装置に導入することにより実行され、前記
    第１の材料の前記予熱装置への導入は、微粉フリット、
    微粉コリット、細粒灰、及び、有毒廃棄物から選択され
    た材料を前記予熱装置に導入することによって実行され
    る、前記処理方法。
19. 【請求項１９】材料を酸化条件下で処理する処理装置で
    あって、サイクロン式の熔融装置（200）と、少なくと
    も第１の材料と燃料と酸化剤を受け入れて前記第１の材
    料を酸化条件下で処理するための燃焼予熱装置（100）
    であって、入口と出口（116）とを有する前記燃焼予熱
    装置（100）と、前記酸化剤を前記燃焼予熱装置に連結
    された装置（104）とを有し、前記サイクロン式の熔融
    装置は、処理された第１の材料を前記熔融装置の壁に分
    離しかつ付着させるために、前記燃焼予熱装置から前記
    処理された第１の材料を受け入れるように構成された、
    前記処理装置において、前記酸化剤入口は、逆回転する
    渦流を生じるように、縦方向に間隔をおいて配置され、
    かつ、前記予熱装置に対して接線方向に配向された、少
    なくとも２つの入口ポート（106a、106b）を有するか、
    あるいは、前記予熱装置の内部で衝突流れを生成するこ
    とにより前記予熱装置の内部に十分に攪拌された領域
    （108）を生じる得るように、同一高さに配置され、か
    つ、上方又は下方に向かって配向された、少なくとも２
    つの入口ポート（107a、107b）を有することを特徴とす
    る、材料を酸化条件下で処理する処理装置。
20. 【請求項２０】特許請求の範囲第19項に記載の処理装置
    において、前記処理装置は、ガラスバッチ材料、微粉フ
    リット、微粉スラグ、細粒灰、及び、危険な廃棄物から
    なる材料群から選択された材料を処理する、前記処理装
    置。