プラズマを用いた返鉱処理方法及び装置
製鉄所の焼結工程で発生する焼結返鉱やファイネックス等の他の溶鉄製造工程に投入される返鉱（粉鉄鉱）を処理するためのプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置が提供される。前記プラズマを用いた返鉱処理方法は、選別過程を経て分類された返鉱を用意する返鉱用意ステップと、前記返鉱を、プラズマを用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップと、を含んで構成され、一方、前記プラズマを用いた返鉱処理処置は、選別して用意した返鉱を溶融させて塊状化させるのに使用されるプラズマ加熱装置を含んで構成されている。所定粒度の返鉱を、プラズマ加熱装置の火炎を用いて返鉱塊に溶融結合させることを可能にし、特に、大容量の返鉱処理を可能にして返鉱の溶融結合工程の生産性を向上させる一方、焼結工程で多量に発生する焼結返鉱再処理工程を減らすことができるという改善した効果を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、返鉱を処理するための方法及び装置に関するもので、より詳しくは、所定粒度の返鉱をプラズマ加熱装置（の火炎）を用いて返鉱塊に溶融結合させることを可能にし、特に、大容量の返鉱処理を可能にして返鉱の溶融結合工程の生産性を向上させる一方、焼結工程で多量に発生する焼結返鉱再処理工程を減らすことができるプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石とは、鉄（Ｆｅ）を３０〜７０％含有した鉱石のことをいい、優れた鉄鉱石は硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、銅（Ｃｕ）のような有害成分が少なく、一定のサイズを有するものである。しかしながら、原産地で生産された鉄鉱石は成分等が一定でないため、高炉に直接投入することができず、一般的には、鉄鉱石の成分等を一定にしてコークス等と混合した後にこれを焼結させた焼結鉱の形態に高炉に装入するのが一般的である。
【０００３】
例えば、図１では周知の焼結鉱の製造工程を図示している。
【０００４】
即ち、図１に示したように、焼結鉱の主原料である各種鉄鉱石と、副原料である珪石、蛇紋岩、石灰石、及び燃料である無煙炭、コークス等を、コンベヤを通じて保存ビン１１０から混合機１２０に移送する。
【０００５】
次いで、上記混合機１２０で原料、燃料及び鉱石を混合し水分を添加して造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）した後、サージホッパー１３０に供給する。
【０００６】
次に、上記サージホッパー１３０は、混合機１２０から供給された焼結原料をさらに焼結台車１４０に一定量の割合で供給し、上記サージホッパー１３０の後方に設置された上部鉱ホッパー１５０ではサージホッパー１３０に保存された焼結原料よりも先に焼結台車に供給・焼結される。
【０００７】
そして、サージホッパー１３０の前方に配置された点火炉１６０では、焼結台車１４０上の焼結原料の上層部を着火させ、点火された焼結原料は焼結台車１４０の下部の排風機１７２とチャンバ１７４を媒介として相互構成されたウィンドボックス１７０による吸入力で焼結原料は下層部まで焼成される。
【０００８】
次に、焼成された焼結原料は焼結台車１４０に沿って前方に移動中に、冷却機１８０に投入、空気中で冷却されて焼結鉱として製造される。
【０００９】
その次、製造された焼結鉱は冷却機１８０を経て破砕機１９０により破砕された後、ホットスクリーン２００により粒度６ｍｍ以下の返鉱（焼結返鉱）と、それより大きい焼結鉱とに分離する。
【００１０】
例えば、粒度（直径）６ｍｍ以下の焼結鉱を高炉２１０に送らず再び焼結工程に回収・投入される焼結鉱を、通常「返鉱（ｒｅｔｕｒｎ ｏｒｅ）」という。
【００１１】
即ち、高炉において使用できる焼結鉱は、その粒度が約６〜５０ｍｍであるため、粒度６ｍｍ以下の焼結鉱は、再び焼結鉱の製造工程（サージホッパー１３０）に再投入される。（図１のラインＡ）
【００１２】
これに対し、粒度（直径）が６ｍｍより大きい焼結鉱は、図１では具体的に図示されていないが、冷却された後切出しフィーダにより一定の割合で破砕されて、直径５０ｍｍ以上の焼結鉱は高炉に装入するサイズである５０ｍｍ以下に破砕され、様々なスクリーンによる分給ステップを経て最終的に高炉２１０に投入される。（図１のラインＢ）
【００１３】
ところが、通常、このような粒度６ｍｍ以下の返鉱は、実際の焼結工程で発生する焼結鉱の約４０％を占める程度に相当するが、高炉内の通気性を確保するため高炉に直接装入されることができず、焼結工程に再投入される実情である。
【００１４】
従って、返鉱（焼結返鉱）を、高炉に装入することができる粒度（直径）である６ｍｍより大きい返鉱塊として塊状化（溶融結合）することができれば、返鉱をさらに焼結工程に再投入しなければならない返鉱再処理工程を省略することができ、好ましい。
【００１５】
一方、返鉱を粒度６ｍｍよりも大きく塊状化するためには、返鉱を物理的にどのように結合（溶融）させるのかという問題を解決すればよく、このとき考えられる幾つかの方法（周知の方法）は以下の通りである。
【００１６】
先ず、返鉱を結合する媒介物であるバインダーを用いて返鉱を結合することができる。しかし、このようなバインダーを用いると、返鉱を予熱処理することなく、冷却状態で結合することができるという利点を提供するが、通常、返鉱結合のためのバインダーは熱に弱く、高炉に投入されると消失するので、結合された返鉱塊が高炉内で小粒化される恐れが高いという問題がある。
【００１７】
次に、常用化されたレーザを使用する場合が考えられるが、レーザでは返鉱を熔かすことができる有效面積（半径）が非常に小さいので、実際に、返鉱溶融結合の生産的な側面においてその実效性が十分でなく、また、実際のテストを通じて、返鉱の結合力が脆弱であるという問題があった。
【００１８】
または、溶射粉末を対象体に噴射しながら溶接する溶射溶接方法がある。しかし、この場合は返鉱どうしの結合力は優れているが、溶射粉末の成分が高炉操業時に溶鉄成分に悪影響を及ぼすので、実際の現場での使用は困難である。
【００１９】
最後に、非鉄金属、プラスチック等の接合に用いられる超音波融着法がある。しかし、この場合は震動により接触面から摩擦力が発生し、返鉱の接合は可能であるが、表面にバラツキがあり、返鉱に一定の圧力が加えられると、返鉱が割れるという問題が発生した。
【００２０】
従って、本件出願人は、結合された返鉱塊のサイズも一定にすることができ、必要に応じて焼結鉱の品質基準そのままを満たし、特に、溶融結合後の結合強度が維持されることによって高炉に投入されるまでの工程の流れに問題はなく、特に、返鉱を大容量処理を可能にし、返鉱の溶融結合による返鉱の塊状化に対してより効果的な技術を提案するようになった。
【００２１】
一方、上記では返鉱の一例として焼結返鉱のみを説明したが、近年、一般の炭及び粉鉄鉱石をそのまま用いて高炉操業における焼結鉱の製造費用と環境汚染の問題を解消して、常用化されたファイネックス（ＦＩＮＥＸ）またはコーレックス（ＣＯＲＥＸ）等の他の溶鉄製造工程においても以下で詳細に説明する本発明の返鉱処理技術が適用されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するために案出されたもので、その目的としては、所定粒度の返鉱をプラズマ加熱装置（の火炎）を用いて返鉱塊に溶融結合させることを可能にしたプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置を提供することにある。
【００２３】
特に、本発明は返鉱の大容量処理を可能にして、返鉱溶融結合による返鉱塊の生産性を向上させるとともに、焼結工程で多量に発生する多量の焼結返鉱再処理工程を減らすことを可能にしたプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記のような目的を達成するための技術的な一側面として、本発明は、選別過程を経て分類された返鉱を用意する返鉱用意ステップと、
上記返鉱を、プラズマを用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップと、
を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理方法を提供する。
【００２５】
好ましくは、選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップと、
上記返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップと、
上記返鉱保熱ステップを経た返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップと、をさらに含むことができる。
【００２６】
より好ましくは、返鉱が移送ユニットを通じて連続的に移動しながら、プラズマ加熱装置を通じて返鉱が塊状化されて大容量処理するように提供されるものである。
【００２７】
この際、上記返鉱は、焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された粒度６ｍｍ以下の焼結返鉱、または、一般の炭及び粉鉄鉱石を用いる溶鉄製造工程の溶融炉に投入される返鉱であることができる。
【００２８】
好ましくは、上記プラズマ加熱装置が多列に配置されて大容量処理するようにするものである。
【００２９】
より好ましくは、上記返鉱結合ステップを経た返鉱塊の上に保熱及び酸化防止のために返鉱がさらに覆われるものである。
【００３０】
さらに好ましくは、返鉱を多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて大容量処理するものである。
【００３１】
次に、技術的な他の側面として、本発明は、選別して用意した返鉱を溶融させて塊状化させるのに使用されるプラズマ加熱装置を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理処置を提供する。
【００３２】
好ましくは、上記プラズマ加熱装置は、プラズマ発生部と、ガス供給部と、上記プラズマ発生部とガス供給部に連携されて返鉱を溶融結合させるプラズマ火炎を発生させるプラズマトーチとを含む。
【００３３】
さらに好ましくは、上記プラズマトーチから発生する火炎をガイドするためのガイドホールと、上記ガイドホールの出口側に行くほど直径が広がる形態に形成される火炎角度調節部と含み、また、上記トーチから発生したプラズマ火炎が内部でガイドされながら通過するように構成されたプラズマトーチ保護枠をさらに含むものである。
【００３４】
この際、返鉱を大容量処理することができるように、プラズマ加熱装置の下側に配置される返鉱移送ユニットをさらに含むことができる。
【００３５】
好ましくは、上記返鉱移送ユニットは、上記プラズマ加熱装置の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤと、上記コンベヤ上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱が収容される返鉱移送単位ブロックと、を含んでなることができる。
【００３６】
さらに好ましくは、上記返鉱移送ユニットの上側に配置されたプラズマ加熱装置は多列に配置され、これに対応して上記返鉱移送ユニットの幅が延長されるものである。
【００３７】
または、上記プラズマ加熱装置は、返鉱移送ユニットの低層から最上層まで順次に返鉱を溶融結合するように階段式に配置され、上記返鉱移送ユニットの高さがこれに対応されて延長されるものである。
【００３８】
さらに好ましくは、上記返鉱移送ユニットの上側に返鉱移送ユニットの長さに対応して延長配置された外被部材と、上記外被部材の下部に備えられて熱を保熱する耐火ブロック層で構成された返鉱密閉機とをさらに含み、上記プラズマ加熱装置は、返鉱密閉機を通過して配置するものである。
【発明の効果】
【００３９】
このように本発明であるプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置によると、所定粒度の焼結返鉱や鉱石を、プラズマを用いて返鉱塊に溶融結合させることを容易にするという効果を提供する。
【００４０】
特に、本発明は返鉱を連続投入／移動させて返鉱塊の大容量結合生産を可能にすることで、結果的には、返鉱塊の生産性向上に優れた効果を提供する。
【００４１】
さらに、返鉱塊の溶融結合力に優れているので、高炉投入時に返鉱塊がよく割れる分光現象を防止し、高炉操業も円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の焼結工程で発生する焼結返鉱の処理工程を図示した概略図である。
【図２】本発明による焼結工程における返鉱処理工程を図示した概略図である。
【図３】本発明による返鉱処理の基本工程を図示したフローチャートである。
【図４】本発明による返鉱の大容量処理工程と装置を図示した全体の構成図である。
【図５】本発明のプラズマ加熱装置を図示した構成図である。
【図６】図４の返鉱処理処置において複数のプラズマ加熱装置を用いた返鉱処理状態を図示した正面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図４の返鉱処理処置の移送ユニットを図示した側面構成図及び正面構成図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図８の返鉱移送ユニットの変形例を図示した側面構成図及び正面構成図である。
【図１０】本発明の返鉱結合時に、返鉱塊の上に返鉱を撒布して保熱及び酸化防止の状態を図示した正面構成図である。
【図１１】本発明の返鉱処理工程及び装置を通じて製造された返鉱塊を図示した斜視図である。
【図１２】本発明のプラズマ加熱装置のトーチ及びトーチ保護枠の組み立て状態を参考として、示した写真である。
【図１３】本発明であるプラズマ加熱装置と容器を参考的に、示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付された図面に従い本発明の好ましい一実施例について説明する。
【実施例】
【００４４】
先ず、図２では、本発明の返鉱処理工程を図１の焼結工程とともに図示している。但し、図２において、図１と同一の焼結工程と高炉に関する図面符号は図１と同様に記載し、その詳細な説明を簡略する。
【００４５】
また、図２では、焼結工程で発生する返鉱（即ち、６ｍｍ以下の焼結返鉱）を前提として説明するが、本発明の返鉱処理工程（方法）や、以下で詳細に説明する返鉱処理処置１は、上述したように、一般の炭と粉鉄鉱石をそのまま使用して溶鉄を製造するファイネックスまたはコーレックス等の他の溶鉄の製造工程に適用されることもできる。
【００４６】
この場合、焼結返鉱でなく、所定粒度以下の返鉱であることができる。
【００４７】
次に、上述したように、焼結工程で製造される返鉱のうち６ｍｍより大きい焼結鉱は高炉２１０に投入され、粒度６ｍｍ以下である焼結返鉱は本発明の返鉱処理工程、即ち、以下で詳細に説明する、返鉱を溶融結合して塊状化する返鉱結合ステップを含む返鉱処理工程を経て製造した返鉱塊を高炉２１０に直に投入させるようにしたことにその実施例での特徴がある。
【００４８】
特に、本発明の返鉱処理工程や装置は、以下で詳細に説明する図４のように返鉱を大容量に返鉱塊状化することを可能にしたことにその実施例での特徴がある。
【００４９】
先ず、本発明の返鉱処理工程は、基本的に焼結工程で生産された焼結鉱中、選別作業（図２のスクリーン２００を利用）により６ｍｍ以下の返鉱を処理するものである。
【００５０】
一方、このような本発明の返鉱処理工程の基本工程を図３に図示している。
【００５１】
即ち、図３に示したように、本発明の返鉱処理工程は、返鉱予熱ステップ（工程）（Ｓ２）と、返鉱を溶融結合して塊状化する返鉱結合ステップ（Ｓ３）と、返鉱塊の強度を維持して（Ｓ４）、酸化を防止し（Ｓ５）、返鉱を保熱するステップ（Ｓ４，Ｓ５）と、最後に、さらに強度が維持されることを前提として返鉱塊を高炉に投入することができる粒度に選別する選別工程（Ｓ７）に区分することができる。
【００５２】
この際、図２乃至図４での「Ｓ６」は、上記Ｓ３〜Ｓ５の工程を合わせて返鉱結合溶融工程として示した。
【００５３】
一方、「返鉱予熱ステップ」（図３，４のＳ２）での焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された返鉱は常温に冷却されているので、後の工程の返鉱結合ステップの効率を高めるため、返鉱を別途の装置、例えば、ロータリーキルンのような回転炉を用いて予熱する必要がある。
【００５４】
しかし、次に説明する図４のように、本発明の（大容量）返鉱処理処置１では、別途の回転炉を使用することなく返鉱を予熱処理することができる。
【００５５】
例えば、図４で返鉱密閉機５０の外被部材５２の内側の耐火ブロック層５４は、返鉱の結合ステップにおいてプラズマ加熱装置１０の稼動時に発生する熱で加熱され、これによって返鉱が移送ユニット３０に投入される位置からプラズマ加熱装置１までの移動中に返鉱密閉機５０と移送ユニット３０の間の保熱環境により予熱さて、その後、加熱によって溶融結合される。
【００５６】
従って、図４に示すように、装置の移送ユニット３０に返鉱２が投入されると予熱は自動に行われる。
【００５７】
次に、「返鉱結合ステップ」（図３，４のＳ３）で、予熱処理された返鉱を、以下で詳細に説明するプラズマ加熱装置（図４，５の１０参照）を用いて半溶融、あるいは、完全溶融の状態で返鉱を加熱する。
【００５８】
この際、プラズマにより半溶融または完全溶融された返鉱は互いに融着されながら高炉投入に適当な６〜５０ｍｍ程度のサイズに塊状化される。
【００５９】
例えば、図１１では本発明の処理工程を経て製造された返鉱塊２’を図示している。
【００６０】
一方、図５のように、プラズマ加熱装置１０のトーチ１２から発生するプラズマ火炎（Ｆｌａｍｅ）（図５のＦ）による返鉱の塊状化は、プラズマトーチ１２に供給されるガスの量、プラズマトーチ保護枠２０の火炎角度調節部２４の傾斜角度（θ）により調整されることができる。
【００６１】
これについては、次の図５でさらに詳細に説明する。
【００６２】
次に、「保熱ステップ」（図３，４のＳ４，Ｓ５）は、返鉱結合ステップでプラズマ熱源により塊状化された返鉱（図４，１１の２’）は、強度を維持するために空冷または水冷させることなく、外部空気との直接的な接触が遮断された状態で保熱しながら徐冷させる。
【００６３】
例えば、一般的な空冷または水冷方法を用いて塊状化された返鉱を冷却させると、急速な温度変化により返鉱にクラックが発生されるといった強度低下が誘発されることもあるので、強度維持のために外部空気と遮断された空間、例えば図４に示した返鉱密閉機５０や保温容器（図１３の写真でＣ参照）を用いることができる。
【００６４】
上記返鉱密閉機の機能は上記の上述の予熱ステップで説明した通りである。
【００６５】
この際、このような強度維持の保熱ステップにおける他の機能は、外部空気との接触を遮断して返鉱塊の酸化を防止するものである。
【００６６】
最後に、「選別ステップ」（図２乃至４のＳ７）では、徐冷された返鉱塊をスクリーン等を用いて選別するが、この際においても高炉投入の基準粒度である６ｍｍより大きい返鉱塊は高炉に直接装入させ、粒度６ｍｍ以下の返鉱塊は図２のようにさらに焼結工程に送られるか、または、図４のように大容量返鉱処理工程に回収処理されることができる。
【００６７】
しかし、最も好ましくは、図４のように返鉱供給ステップに再投入して焼結工程に再投入されることを避けるものである。
【００６８】
次に、図４では返鉱を大容量に処理することを可能にした本発明の返鉱（大容量）処理工程及び装置１を示している。
【００６９】
例えば、図３、４のように、本発明の返鉱結合溶融工程（Ｓ６）（即ち、返鉱大容量処理工程）は、選別過程を経て分類された返鉱を予熱する返鉱予熱ステップ（Ｓ２）と予熱された返鉱をプラズマ加熱装置（図５の１０参照）を用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップ（Ｓ３）を基本として返鉱保熱ステップ（Ｓ４，５）をさらに含むことに特徴がある。
【００７０】
即ち、図２の焼結工程で発生された返鉱２がコンベヤ７２を通じて返鉱供給ホッパー７０に供給されると、ホッパーから返鉱予熱ステップ（Ｓ２）に連続的に投入されて返鉱を大容量処理を可能にするものである。
【００７１】
特に、本発明の大容量返鉱処理工程においては、返鉱結合ステップ（Ｓ３）で塊状化された返鉱塊２’の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）をさらに含むことを特徴とする。
【００７２】
即ち、図４のように、本発明の（大容量）返鉱処理工程では、返鉱塊２’を所定の高さから選別ユニット８０に落下させて、この際に割れる粒度６ｍｍ以下の返鉱塊は供給ホッパー７０に回収され、粒度６ｍｍより大きい返鉱塊２’は高炉投入過程中においても強度が維持されると前提して収集される。
【００７３】
次に、本発明の返鉱処理工程では、返鉱結合ステップ（Ｓ３）と返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）の間で返鉱が溶融結合された返鉱塊２’の結合強度を維持させる保熱ステップ、即ち、返鉱の強度を維持するためのステップ（Ｓ４）と、空気接触を遮断して酸化を防止させる酸化防止ステップ（Ｓ５）とを含む。
【００７４】
一方、図４のように、本発明の大容量返鉱処理工程が可能になったのは、返鉱２が、次の返鉱処理処置１で詳細に説明する移送ユニット３０によって連続的に移動しながら返鉱が塊状化されるためである。
【００７５】
即ち、図４のように、返鉱供給ステップ（Ｓ１）でホッパーを通じて連続供給される返鉱は、連続的に移動しながらプラズマ加熱装置に溶融結合されて返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）と回収または排出ステップまでの１つの工程で連続的に行われるためである。
【００７６】
一方、図１０のように、返鉱２が溶融結合される返鉱結合ステップ（Ｓ３）を経た返鉱塊２’の上に返鉱２を覆うと、返鉱が返鉱塊の包囲体として具現されながら、返鉱塊２’の強度維持のための保熱と空気接触の遮断による酸化防止が行われるので好ましい。
【００７７】
次に、図９のように、返鉱２を以下に説明する移送ユニットに多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて多層の返鉱塊２’を処理することも好ましい。
【００７８】
この場合、図９ｂのように、低層の返鉱塊と中問層の返鉱塊及び上層の返鉱塊の間の「Ｈ」領域では、塊間の廃熱が保熱されながら、低層から上層に行くほど自体予熱機能が向上し、返鉱の溶融結合もより円滑になる。
【００７９】
次に、上述した本発明の返鉱（大容量）処理工程を可能にする図４乃至図１０に示した本発明の返鉱処理処置１について説明する。
【００８０】
先ず、図４及び図５では本発明の返鉱処理処置１に含まれて、返鉱の溶融結合を実質的に可能にするプラズマ加熱装置１０を図示している。
【００８１】
例えば、図５に示したように、本発明のプラズマ加熱装置１０は、大きく、プラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０で構成されることができる。
【００８２】
参照として、図１２の写真では上記プラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０の実際の組み立て状態を示しており、図１３の写真ではプラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０、及びその下部に備えられる容器Ｃを示している。
【００８３】
一方、本発明のプラズマ加熱装置１０のプラズマトーチ１２にはプラズマアークの発生のためのプラズマ発生部１４とガス供給部１６が連結される。
【００８４】
従って、上記プラズマ発生部１４によりトーチ１２からアーク（図５でプラズマ発生部１４と連結されるアノード１２ａとカソード１２ｂの役割をするトーチの間にアークが発生する）を発生させながら、ガス供給部１６からガスをトーチの内部に供給すると、プラズマ火炎Ｆがトーチ１２の先端に形成され、このような火炎Ｆの長さ乃至強さはガスの供給量及び強さによって調節されることができる。
【００８５】
この際、上記プラズマトーチ１２は、通常１０，０００℃以上の高温の熱を発生させることができ、このような高熱からトーチ１２のチップ部位（未符号）を保護するとともに、プラズマトーチ１２から発生した火炎Ｆ（のサイズと長さ）を適切に制御するために、トーチ先端の火炎発生区間にはプラズマトーチ保護枠２０が設置される。
【００８６】
例えば、図５に示したように、上記本発明のプラズマトーチ１２はプラズマトーチ保護枠２０を内蔵するハウジング（不図示）の上端の中央に結合され、プラズマトーチ保護枠２０にはトーチ１２の先端から発生する火炎Ｆをガイドするための中央のガイドホール２２と、火炎の噴射状態を調節するためにガイドホールの出口側に火炎角度調節部２４とが形成されている。
【００８７】
また、プラズマトーチ保護枠２０には、プラズマ加熱装置を持続的に使用する時に、高温の熱によりトーチチップ部分の損傷を防止するための冷却ライン２６が内蔵されることができる。
【００８８】
このような冷却ライン２６は、図４のように冷却水供給機２６’と連結されることができる。
【００８９】
この際、図５に示すように、上記火炎角度調節部２４は、ガイドホール２２の出口側が広がる方向に両方の壁面に対して３０〜７０゜、より好ましくは４０〜６０゜程度傾いた傾斜角度（θ）を有するように構成される。
【００９０】
このような数値の限定は、傾斜角度が小さいほどプラズマ火炎により溶融される返鉱１の範囲が狭く深くなり、傾斜角度が大きいほど返鉱の溶融範囲は広く浅くなることによって、最大加熱温度が低くなるということに基づいたものである。
【００９１】
即ち、上記傾斜角度（θ）が３０゜以下である場合は、塊状化される返鉱の溶融面積が少なくて歩留まりの問題があり、これに対し、上記傾斜角度（θ）が７０゜以上であり場合は、広い面積にかけてプラズマ火炎が形成されるが、その分、相対的に加熱温度が低く、加熱による返鉱溶融効率が低下され、６ｍｍより大きい返鉱塊を得ることが困難であり、返鉱の溶融結合時間が長くなるので、上記傾斜角度（θ）は３０〜７０゜の間に設定されることが最も好ましい。
【００９２】
例えば、プラズマトーチ１２に供給されるガスの量とガスの流速、火炎角度調節部２４の傾斜角度を調節することによって返鉱の結合サイズ、量、返鉱結合時間等が制御されることができる。
【００９３】
次に、参考として、図１３の写真で示した耐熱容器Ｃは、反溶融状態で加熱される返鉱を入れる容器であり、実際に、図４の本発明の返鉱（大容量）処理処置では返鉱の大容量処理のための移送ユニット３０に代わる。
【００９４】
次に、図４に示したように、本発明である返鉱処理処置１での返鉱移送ユニット３０は、実質的に本発明で返鉱を大容量に処理することを可能にする。
【００９５】
従って、図４の本発明返鉱処理処置１は、基本的に図５で説明したプラズマ加熱装置１０を含むが、大容量処理のための移送ユニット３０を含むことにその実施例での特徴がある。
【００９６】
一方、図４、６及び図８では本発明の装置で上記返鉱移送ユニット３０を図示している。
【００９７】
即ち、図６及び図８に示したように、本発明の返鉱移送ユニット３０は、上記プラズマ加熱装置１０の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤ３２、及び、上記コンベヤ３２上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱２が収容される返鉱移送単位ブロック３４で構成される。
【００９８】
この際、上記コンベヤ３２は、ベルトまたはスクリーン等の強度が維持されるコンベヤ３２ｂと、これらをキャタピラ状に移送させる駆動ロ−ル３２ａと移送ロ−ル３２ｃとで構成されることができる。
【００９９】
そして、上記返鉱移送単位ブロック３４は、図６及び図８のように、上記コンベヤ３２のコンベヤ３２ｂに取り付けられるベース板３６と、上記ベース板３６に取り付けられ、返鉱収容空間を形成するブロック外被材３８と、上記外被材３８の内部に取り付けられる耐火材４０で構成されることができる。
【０１００】
従って、上記耐火材４０は、単位ブロックが熱により損傷されることを防止するとともに、熱の電熱を遮断して返鉱塊２’の保熱性を維持する機能を提供する。
【０１０１】
そして、上記単位ブロック３４のベース板３６の長さや幅は、図８ａのようにコンベヤ３２の駆動ロ−ル３２ａの円周に合わせて設定される必要がある。
【０１０２】
従って、本発明の返鉱大容量処理処置１では、コンベヤ３２と組み立てられた単位ブロック３４の内部に返鉱２が供給ホッパー７０から連続的に投入されると、プラズマ加熱装置１０を通過しながら連続的に返鉱が塊状化される。
【０１０３】
一方、図６及び図７に示したように、上記返鉱移送単位ブロック３４は、多数のプラズマ加熱装置１０が、幅方向に配置される長さに対応して幅が延長されることが好ましい。
【０１０４】
例えば、図６及び図７のように、プラズマ加熱装置１０を約９個、1組3個ずつに段階的に配置して単位ブロック３４内に投入された返鉱を列単位で連続的に溶融結合させる形態にすることができる。
【０１０５】
この場合、プラズマ加熱装置１０が隣接されて複数配置されるので、プラズマ加熱装置１０から発生する熱が互いに保温されながら、返鉱溶融や保熱性を向上させるようになる。
【０１０６】
次に、図９のように、上記返鉱移送単位ブロック３４を、供給される返鉱を低層から最上層まで順次に多層に収容する高さで延長させ、返鉱を供給する設備、即ち、複数の供給ホッパー７０’とプラズマ加熱装置１０が多層返鉱に合わせて低層から最上層まで段階的に高さの差を有して備えられるのも可能である。
【０１０７】
即ち、供給ホッパー７０’は階段式に配置し、その後方に少なくとも一列のプラズマ加熱装置１０を配置し、先ず単位ブロックの底側から返鉱２を供給しながら段階的に返鉱の溶融結合が行われると、図９ｂのように、より大容量の返鉱処理が可能になる。
【０１０８】
この場合、返鉱塊間の保熱や廃熱の漏水が少なく、返鉱塊２’の保熱及び強度の維持を容易にする。
【０１０９】
次に、図４及び図８ｂに示したように、本発明の返鉱処理処置１は、返鉱移送ユニット３０の上側に少なくとも返鉱移送ユニット３０の長さに対応して延長されながら、返鉱の大気接触を遮断する返鉱密閉機５０をさらに含むことができる。
【０１１０】
この際、上記返鉱密閉機５０は、外被部材５２及び上記外被部材５２の下面にはプラズマ加熱装置１０で発生する熱と、溶融された返鉱塊で発生する熱を保熱するように提供された耐火ブロック層５４を含んでなることができる。
【０１１１】
従って、上記外被部材５２は、移送ユニットである単位ブロックの両端に密着されて空気の流入を抑制し、その内側の耐火ブロック層５４はプラズマ加熱装置から発生する熱で加熱される。
【０１１２】
結局、図４で移送ユニット３０に進入される返鉱２は、初期位置の耐火ブロック層によりほとんど密閉された状態で予熱され（Ｓ２）、その後プラズマ加熱装置１０のトーチ火炎Ｆで溶融結合されて図１１のように塊状化され（Ｓ３）、移送ユニットによって一定の時間移動する時に密閉機の内部で保熱されて強度が維持され、外部空気の接触が遮断されることによって酸化の防止を可能にする（Ｓ４，５）。
【０１１３】
一方、図４のように、本発明の返鉱処理処置１は、返鉱移送ユニット３０の上側に配置されて返鉱を移送ユニットに連続供給する返鉱供給ホッパー７０と、上記返鉱移送ユニット３０の下側に、移送ユニットから排出された返鉱塊２’を選別する選別ユニット８０と、上記選別ユニット８０から上記返鉱供給ホッパー７０まで逆方向に連結される返鉱回収コンベヤ９０とをさらに含む。
【０１１４】
この際、上記選別ユニット８０はその役割が重要であり、例えば上記選別ユニット８０は返鉱塊２’が落下されて強度が確認され、粒度６ｍｍより大きい返鉱塊のみ収集されるように上記返鉱移送ユニット３０の返鉱塊の排出位置で所定の高さの差を有して提供されるスクリーンとして提供されることができる。
【０１１５】
例えば、図４のように、移送ユニット３０の排出位置、即ち、コンベヤ３２の駆動ロ−ル３２ａの回転により単位ブロック３４が水平から垂直に方向が切り換えられる位置より１〜２ｍ程度の高さから落下された返鉱塊２’は、選別ユニット８０であるスクリーンに落下されながら衝撃を受け、この際、６ｍｍより大きい粒度を維持する返鉱塊は溶融結合強度が高いことを意味するので、排出コンベヤ８４と収集槽８６に排出されるようになる。
【０１１６】
しかし、粒度６ｍｍ以下の割れた返鉱塊は高炉への投入が困難であるため、図４のように、回収コンベヤ９０を通じて供給コンベヤ７２に回収され、この場合、６ｍｍ以下の返鉱塊はさらに返鉱供給ステップ（Ｓ１）を経て返鉱結合溶融工程（Ｓ６）（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）に投入される。
【０１１７】
従って、本発明の装置は、一応、返鉱が溶融結合されて塊状化されると、焼結工程や他の工程に循環されることなく、本発明の装置で続けて循環処理されるので、従来の返鉱を焼結工程へ再投入処理することに比べて費用を低減することができる。
【０１１８】
一方、上述した本発明の様々な構成手段は、図４のようにベース３５上の垂直支持台３７を基礎として設置されることができる。
【０１１９】
また、図４のように、本発明の移送ユニットの方向切り換え位置には排出シュート８２が備えられ、これによって適量の返鉱塊２’が集合し、上述したように選別ユニット８０であるスクリーンに落下選別されるようになる。
【０１２０】
そして、図４に示したように、上記排出シュート８２の一側には返鉱塊２’の結合状態と温度を感知する温度センサ４２とＣＣＤカメラ４４が設置され、これらセンサ機器は装置制御部４６に連結されることができる。
【０１２１】
また、上記装置制御部４６は、移送ユニットのコンベヤの駆動ロ−ル３２ａの駆動源（不図示）とプラズマ加熱装置１０のプラズマ発生部１４とガス供給部１６と電気的に連携（図４の図面符号４６である装置制御部と点線で連結経路を表示）されて、それぞれ返鉱塊の状態によって制御駆動されることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
このような本発明の返鉱処理方法及び装置によると、プラズマ燃焼熱により返鉱が反溶融乃至完全溶融された後、結合されて所定粒度、即ち６ｍｍより大きい返鉱塊になって溶融結合力も優秀で、高炉投入時に返鉱塊がよく割れる分光現象が発生しない。
【０１２３】
例えば、製鉄所で１つの焼結工場で４０００〜５０００ｔｏｎ／ｄａｙの返鉱が発生することを鑑みると、本発明の返鉱処理処置、特に、大容量処理を可能にした本発明の返鉱処理方法及び装置は、５０％の歩留まりで返鉱塊の生産を可能にして費用の節減、または、工程稼動費の低減を図ることができるようになる。
【０１２４】
また、高炉操業は勿論、常用化されたファイネックスまたはコーレックス等の他の溶鉄製造工程でも適用することができる。
【０１２５】
本発明は、今まで特定の実施例に関して図示し説明したが、上記の特許請求の範囲により備えられる本発明の思想や分野から外れない限度内で本発明が多様に改造及び変化されることができるということは当業界において通常の知識を有する者は容易に分かるということを明らかにする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、返鉱を処理するための方法及び装置に関するもので、より詳しくは、所定粒度の返鉱をプラズマ加熱装置（の火炎）を用いて返鉱塊に溶融結合させることを可能にし、特に、大容量の返鉱処理を可能にして返鉱の溶融結合工程の生産性を向上させる一方、焼結工程で多量に発生する焼結返鉱再処理工程を減らすことができるプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鉱石とは、鉄（Ｆｅ）を３０〜７０％含有した鉱石のことをいい、優れた鉄鉱石は硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）、銅（Ｃｕ）のような有害成分が少なく、一定のサイズを有するものである。しかしながら、原産地で生産された鉄鉱石は成分等が一定でないため、高炉に直接投入することができず、一般的には、鉄鉱石の成分等を一定にしてコークス等と混合した後にこれを焼結させた焼結鉱の形態に高炉に装入するのが一般的である。
【０００３】
例えば、図１では周知の焼結鉱の製造工程を図示している。
【０００４】
即ち、図１に示したように、焼結鉱の主原料である各種鉄鉱石と、副原料である珪石、蛇紋岩、石灰石、及び燃料である無煙炭、コークス等を、コンベヤを通じて保存ビン１１０から混合機１２０に移送する。
【０００５】
次いで、上記混合機１２０で原料、燃料及び鉱石を混合し水分を添加して造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）した後、サージホッパー１３０に供給する。
【０００６】
次に、上記サージホッパー１３０は、混合機１２０から供給された焼結原料をさらに焼結台車１４０に一定量の割合で供給し、上記サージホッパー１３０の後方に設置された上部鉱ホッパー１５０ではサージホッパー１３０に保存された焼結原料よりも先に焼結台車に供給・焼結される。
【０００７】
そして、サージホッパー１３０の前方に配置された点火炉１６０では、焼結台車１４０上の焼結原料の上層部を着火させ、点火された焼結原料は焼結台車１４０の下部の排風機１７２とチャンバ１７４を媒介として相互構成されたウィンドボックス１７０による吸入力で焼結原料は下層部まで焼成される。
【０００８】
次に、焼成された焼結原料は焼結台車１４０に沿って前方に移動中に、冷却機１８０に投入、空気中で冷却されて焼結鉱として製造される。
【０００９】
その次、製造された焼結鉱は冷却機１８０を経て破砕機１９０により破砕された後、ホットスクリーン２００により粒度６ｍｍ以下の返鉱（焼結返鉱）と、それより大きい焼結鉱とに分離する。
【００１０】
例えば、粒度（直径）６ｍｍ以下の焼結鉱を高炉２１０に送らず再び焼結工程に回収・投入される焼結鉱を、通常「返鉱（ｒｅｔｕｒｎ ｏｒｅ）」という。
【００１１】
即ち、高炉において使用できる焼結鉱は、その粒度が約６〜５０ｍｍであるため、粒度６ｍｍ以下の焼結鉱は、再び焼結鉱の製造工程（サージホッパー１３０）に再投入される。（図１のラインＡ）
【００１２】
これに対し、粒度（直径）が６ｍｍより大きい焼結鉱は、図１では具体的に図示されていないが、冷却された後切出しフィーダにより一定の割合で破砕されて、直径５０ｍｍ以上の焼結鉱は高炉に装入するサイズである５０ｍｍ以下に破砕され、様々なスクリーンによる分給ステップを経て最終的に高炉２１０に投入される。（図１のラインＢ）
【００１３】
ところが、通常、このような粒度６ｍｍ以下の返鉱は、実際の焼結工程で発生する焼結鉱の約４０％を占める程度に相当するが、高炉内の通気性を確保するため高炉に直接装入されることができず、焼結工程に再投入される実情である。
【００１４】
従って、返鉱（焼結返鉱）を、高炉に装入することができる粒度（直径）である６ｍｍより大きい返鉱塊として塊状化（溶融結合）することができれば、返鉱をさらに焼結工程に再投入しなければならない返鉱再処理工程を省略することができ、好ましい。
【００１５】
一方、返鉱を粒度６ｍｍよりも大きく塊状化するためには、返鉱を物理的にどのように結合（溶融）させるのかという問題を解決すればよく、このとき考えられる幾つかの方法（周知の方法）は以下の通りである。
【００１６】
先ず、返鉱を結合する媒介物であるバインダーを用いて返鉱を結合することができる。しかし、このようなバインダーを用いると、返鉱を予熱処理することなく、冷却状態で結合することができるという利点を提供するが、通常、返鉱結合のためのバインダーは熱に弱く、高炉に投入されると消失するので、結合された返鉱塊が高炉内で小粒化される恐れが高いという問題がある。
【００１７】
次に、常用化されたレーザを使用する場合が考えられるが、レーザでは返鉱を熔かすことができる有效面積（半径）が非常に小さいので、実際に、返鉱溶融結合の生産的な側面においてその実效性が十分でなく、また、実際のテストを通じて、返鉱の結合力が脆弱であるという問題があった。
【００１８】
または、溶射粉末を対象体に噴射しながら溶接する溶射溶接方法がある。しかし、この場合は返鉱どうしの結合力は優れているが、溶射粉末の成分が高炉操業時に溶鉄成分に悪影響を及ぼすので、実際の現場での使用は困難である。
【００１９】
最後に、非鉄金属、プラスチック等の接合に用いられる超音波融着法がある。しかし、この場合は震動により接触面から摩擦力が発生し、返鉱の接合は可能であるが、表面にバラツキがあり、返鉱に一定の圧力が加えられると、返鉱が割れるという問題が発生した。
【００２０】
従って、本件出願人は、結合された返鉱塊のサイズも一定にすることができ、必要に応じて焼結鉱の品質基準そのままを満たし、特に、溶融結合後の結合強度が維持されることによって高炉に投入されるまでの工程の流れに問題はなく、特に、返鉱を大容量処理を可能にし、返鉱の溶融結合による返鉱の塊状化に対してより効果的な技術を提案するようになった。
【００２１】
一方、上記では返鉱の一例として焼結返鉱のみを説明したが、近年、一般の炭及び粉鉄鉱石をそのまま用いて高炉操業における焼結鉱の製造費用と環境汚染の問題を解消して、常用化されたファイネックス（ＦＩＮＥＸ）またはコーレックス（ＣＯＲＥＸ）等の他の溶鉄製造工程においても以下で詳細に説明する本発明の返鉱処理技術が適用されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するために案出されたもので、その目的としては、所定粒度の返鉱をプラズマ加熱装置（の火炎）を用いて返鉱塊に溶融結合させることを可能にしたプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置を提供することにある。
【００２３】
特に、本発明は返鉱の大容量処理を可能にして、返鉱溶融結合による返鉱塊の生産性を向上させるとともに、焼結工程で多量に発生する多量の焼結返鉱再処理工程を減らすことを可能にしたプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記のような目的を達成するための技術的な一側面として、本発明は、選別過程を経て分類された返鉱を用意する返鉱用意ステップと、
上記返鉱を、プラズマを用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップと、
を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理方法を提供する。
【００２５】
好ましくは、選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップと、
上記返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップと、
上記返鉱保熱ステップを経た返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップと、をさらに含むことができる。
【００２６】
より好ましくは、返鉱が移送ユニットを通じて連続的に移動しながら、プラズマ加熱装置を通じて返鉱が塊状化されて大容量処理するように提供されるものである。
【００２７】
この際、上記返鉱は、焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された粒度６ｍｍ以下の焼結返鉱、または、一般の炭及び粉鉄鉱石を用いる溶鉄製造工程の溶融炉に投入される返鉱であることができる。
【００２８】
好ましくは、上記プラズマ加熱装置が多列に配置されて大容量処理するようにするものである。
【００２９】
より好ましくは、上記返鉱結合ステップを経た返鉱塊の上に保熱及び酸化防止のために返鉱がさらに覆われるものである。
【００３０】
さらに好ましくは、返鉱を多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて大容量処理するものである。
【００３１】
次に、技術的な他の側面として、本発明は、選別して用意した返鉱を溶融させて塊状化させるのに使用されるプラズマ加熱装置を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理処置を提供する。
【００３２】
好ましくは、上記プラズマ加熱装置は、プラズマ発生部と、ガス供給部と、上記プラズマ発生部とガス供給部に連携されて返鉱を溶融結合させるプラズマ火炎を発生させるプラズマトーチとを含む。
【００３３】
さらに好ましくは、上記プラズマトーチから発生する火炎をガイドするためのガイドホールと、上記ガイドホールの出口側に行くほど直径が広がる形態に形成される火炎角度調節部と含み、また、上記トーチから発生したプラズマ火炎が内部でガイドされながら通過するように構成されたプラズマトーチ保護枠をさらに含むものである。
【００３４】
この際、返鉱を大容量処理することができるように、プラズマ加熱装置の下側に配置される返鉱移送ユニットをさらに含むことができる。
【００３５】
好ましくは、上記返鉱移送ユニットは、上記プラズマ加熱装置の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤと、上記コンベヤ上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱が収容される返鉱移送単位ブロックと、を含んでなることができる。
【００３６】
さらに好ましくは、上記返鉱移送ユニットの上側に配置されたプラズマ加熱装置は多列に配置され、これに対応して上記返鉱移送ユニットの幅が延長されるものである。
【００３７】
または、上記プラズマ加熱装置は、返鉱移送ユニットの低層から最上層まで順次に返鉱を溶融結合するように階段式に配置され、上記返鉱移送ユニットの高さがこれに対応されて延長されるものである。
【００３８】
さらに好ましくは、上記返鉱移送ユニットの上側に返鉱移送ユニットの長さに対応して延長配置された外被部材と、上記外被部材の下部に備えられて熱を保熱する耐火ブロック層で構成された返鉱密閉機とをさらに含み、上記プラズマ加熱装置は、返鉱密閉機を通過して配置するものである。
【発明の効果】
【００３９】
このように本発明であるプラズマを用いた返鉱処理方法及び装置によると、所定粒度の焼結返鉱や鉱石を、プラズマを用いて返鉱塊に溶融結合させることを容易にするという効果を提供する。
【００４０】
特に、本発明は返鉱を連続投入／移動させて返鉱塊の大容量結合生産を可能にすることで、結果的には、返鉱塊の生産性向上に優れた効果を提供する。
【００４１】
さらに、返鉱塊の溶融結合力に優れているので、高炉投入時に返鉱塊がよく割れる分光現象を防止し、高炉操業も円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の焼結工程で発生する焼結返鉱の処理工程を図示した概略図である。
【図２】本発明による焼結工程における返鉱処理工程を図示した概略図である。
【図３】本発明による返鉱処理の基本工程を図示したフローチャートである。
【図４】本発明による返鉱の大容量処理工程と装置を図示した全体の構成図である。
【図５】本発明のプラズマ加熱装置を図示した構成図である。
【図６】図４の返鉱処理処置において複数のプラズマ加熱装置を用いた返鉱処理状態を図示した正面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図４の返鉱処理処置の移送ユニットを図示した側面構成図及び正面構成図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、図８の返鉱移送ユニットの変形例を図示した側面構成図及び正面構成図である。
【図１０】本発明の返鉱結合時に、返鉱塊の上に返鉱を撒布して保熱及び酸化防止の状態を図示した正面構成図である。
【図１１】本発明の返鉱処理工程及び装置を通じて製造された返鉱塊を図示した斜視図である。
【図１２】本発明のプラズマ加熱装置のトーチ及びトーチ保護枠の組み立て状態を参考として、示した写真である。
【図１３】本発明であるプラズマ加熱装置と容器を参考的に、示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付された図面に従い本発明の好ましい一実施例について説明する。
【実施例】
【００４４】
先ず、図２では、本発明の返鉱処理工程を図１の焼結工程とともに図示している。但し、図２において、図１と同一の焼結工程と高炉に関する図面符号は図１と同様に記載し、その詳細な説明を簡略する。
【００４５】
また、図２では、焼結工程で発生する返鉱（即ち、６ｍｍ以下の焼結返鉱）を前提として説明するが、本発明の返鉱処理工程（方法）や、以下で詳細に説明する返鉱処理処置１は、上述したように、一般の炭と粉鉄鉱石をそのまま使用して溶鉄を製造するファイネックスまたはコーレックス等の他の溶鉄の製造工程に適用されることもできる。
【００４６】
この場合、焼結返鉱でなく、所定粒度以下の返鉱であることができる。
【００４７】
次に、上述したように、焼結工程で製造される返鉱のうち６ｍｍより大きい焼結鉱は高炉２１０に投入され、粒度６ｍｍ以下である焼結返鉱は本発明の返鉱処理工程、即ち、以下で詳細に説明する、返鉱を溶融結合して塊状化する返鉱結合ステップを含む返鉱処理工程を経て製造した返鉱塊を高炉２１０に直に投入させるようにしたことにその実施例での特徴がある。
【００４８】
特に、本発明の返鉱処理工程や装置は、以下で詳細に説明する図４のように返鉱を大容量に返鉱塊状化することを可能にしたことにその実施例での特徴がある。
【００４９】
先ず、本発明の返鉱処理工程は、基本的に焼結工程で生産された焼結鉱中、選別作業（図２のスクリーン２００を利用）により６ｍｍ以下の返鉱を処理するものである。
【００５０】
一方、このような本発明の返鉱処理工程の基本工程を図３に図示している。
【００５１】
即ち、図３に示したように、本発明の返鉱処理工程は、返鉱予熱ステップ（工程）（Ｓ２）と、返鉱を溶融結合して塊状化する返鉱結合ステップ（Ｓ３）と、返鉱塊の強度を維持して（Ｓ４）、酸化を防止し（Ｓ５）、返鉱を保熱するステップ（Ｓ４，Ｓ５）と、最後に、さらに強度が維持されることを前提として返鉱塊を高炉に投入することができる粒度に選別する選別工程（Ｓ７）に区分することができる。
【００５２】
この際、図２乃至図４での「Ｓ６」は、上記Ｓ３〜Ｓ５の工程を合わせて返鉱結合溶融工程として示した。
【００５３】
一方、「返鉱予熱ステップ」（図３，４のＳ２）での焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された返鉱は常温に冷却されているので、後の工程の返鉱結合ステップの効率を高めるため、返鉱を別途の装置、例えば、ロータリーキルンのような回転炉を用いて予熱する必要がある。
【００５４】
しかし、次に説明する図４のように、本発明の（大容量）返鉱処理処置１では、別途の回転炉を使用することなく返鉱を予熱処理することができる。
【００５５】
例えば、図４で返鉱密閉機５０の外被部材５２の内側の耐火ブロック層５４は、返鉱の結合ステップにおいてプラズマ加熱装置１０の稼動時に発生する熱で加熱され、これによって返鉱が移送ユニット３０に投入される位置からプラズマ加熱装置１までの移動中に返鉱密閉機５０と移送ユニット３０の間の保熱環境により予熱さて、その後、加熱によって溶融結合される。
【００５６】
従って、図４に示すように、装置の移送ユニット３０に返鉱２が投入されると予熱は自動に行われる。
【００５７】
次に、「返鉱結合ステップ」（図３，４のＳ３）で、予熱処理された返鉱を、以下で詳細に説明するプラズマ加熱装置（図４，５の１０参照）を用いて半溶融、あるいは、完全溶融の状態で返鉱を加熱する。
【００５８】
この際、プラズマにより半溶融または完全溶融された返鉱は互いに融着されながら高炉投入に適当な６〜５０ｍｍ程度のサイズに塊状化される。
【００５９】
例えば、図１１では本発明の処理工程を経て製造された返鉱塊２’を図示している。
【００６０】
一方、図５のように、プラズマ加熱装置１０のトーチ１２から発生するプラズマ火炎（Ｆｌａｍｅ）（図５のＦ）による返鉱の塊状化は、プラズマトーチ１２に供給されるガスの量、プラズマトーチ保護枠２０の火炎角度調節部２４の傾斜角度（θ）により調整されることができる。
【００６１】
これについては、次の図５でさらに詳細に説明する。
【００６２】
次に、「保熱ステップ」（図３，４のＳ４，Ｓ５）は、返鉱結合ステップでプラズマ熱源により塊状化された返鉱（図４，１１の２’）は、強度を維持するために空冷または水冷させることなく、外部空気との直接的な接触が遮断された状態で保熱しながら徐冷させる。
【００６３】
例えば、一般的な空冷または水冷方法を用いて塊状化された返鉱を冷却させると、急速な温度変化により返鉱にクラックが発生されるといった強度低下が誘発されることもあるので、強度維持のために外部空気と遮断された空間、例えば図４に示した返鉱密閉機５０や保温容器（図１３の写真でＣ参照）を用いることができる。
【００６４】
上記返鉱密閉機の機能は上記の上述の予熱ステップで説明した通りである。
【００６５】
この際、このような強度維持の保熱ステップにおける他の機能は、外部空気との接触を遮断して返鉱塊の酸化を防止するものである。
【００６６】
最後に、「選別ステップ」（図２乃至４のＳ７）では、徐冷された返鉱塊をスクリーン等を用いて選別するが、この際においても高炉投入の基準粒度である６ｍｍより大きい返鉱塊は高炉に直接装入させ、粒度６ｍｍ以下の返鉱塊は図２のようにさらに焼結工程に送られるか、または、図４のように大容量返鉱処理工程に回収処理されることができる。
【００６７】
しかし、最も好ましくは、図４のように返鉱供給ステップに再投入して焼結工程に再投入されることを避けるものである。
【００６８】
次に、図４では返鉱を大容量に処理することを可能にした本発明の返鉱（大容量）処理工程及び装置１を示している。
【００６９】
例えば、図３、４のように、本発明の返鉱結合溶融工程（Ｓ６）（即ち、返鉱大容量処理工程）は、選別過程を経て分類された返鉱を予熱する返鉱予熱ステップ（Ｓ２）と予熱された返鉱をプラズマ加熱装置（図５の１０参照）を用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップ（Ｓ３）を基本として返鉱保熱ステップ（Ｓ４，５）をさらに含むことに特徴がある。
【００７０】
即ち、図２の焼結工程で発生された返鉱２がコンベヤ７２を通じて返鉱供給ホッパー７０に供給されると、ホッパーから返鉱予熱ステップ（Ｓ２）に連続的に投入されて返鉱を大容量処理を可能にするものである。
【００７１】
特に、本発明の大容量返鉱処理工程においては、返鉱結合ステップ（Ｓ３）で塊状化された返鉱塊２’の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）をさらに含むことを特徴とする。
【００７２】
即ち、図４のように、本発明の（大容量）返鉱処理工程では、返鉱塊２’を所定の高さから選別ユニット８０に落下させて、この際に割れる粒度６ｍｍ以下の返鉱塊は供給ホッパー７０に回収され、粒度６ｍｍより大きい返鉱塊２’は高炉投入過程中においても強度が維持されると前提して収集される。
【００７３】
次に、本発明の返鉱処理工程では、返鉱結合ステップ（Ｓ３）と返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）の間で返鉱が溶融結合された返鉱塊２’の結合強度を維持させる保熱ステップ、即ち、返鉱の強度を維持するためのステップ（Ｓ４）と、空気接触を遮断して酸化を防止させる酸化防止ステップ（Ｓ５）とを含む。
【００７４】
一方、図４のように、本発明の大容量返鉱処理工程が可能になったのは、返鉱２が、次の返鉱処理処置１で詳細に説明する移送ユニット３０によって連続的に移動しながら返鉱が塊状化されるためである。
【００７５】
即ち、図４のように、返鉱供給ステップ（Ｓ１）でホッパーを通じて連続供給される返鉱は、連続的に移動しながらプラズマ加熱装置に溶融結合されて返鉱落下選別ステップ（Ｓ７）と回収または排出ステップまでの１つの工程で連続的に行われるためである。
【００７６】
一方、図１０のように、返鉱２が溶融結合される返鉱結合ステップ（Ｓ３）を経た返鉱塊２’の上に返鉱２を覆うと、返鉱が返鉱塊の包囲体として具現されながら、返鉱塊２’の強度維持のための保熱と空気接触の遮断による酸化防止が行われるので好ましい。
【００７７】
次に、図９のように、返鉱２を以下に説明する移送ユニットに多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて多層の返鉱塊２’を処理することも好ましい。
【００７８】
この場合、図９ｂのように、低層の返鉱塊と中問層の返鉱塊及び上層の返鉱塊の間の「Ｈ」領域では、塊間の廃熱が保熱されながら、低層から上層に行くほど自体予熱機能が向上し、返鉱の溶融結合もより円滑になる。
【００７９】
次に、上述した本発明の返鉱（大容量）処理工程を可能にする図４乃至図１０に示した本発明の返鉱処理処置１について説明する。
【００８０】
先ず、図４及び図５では本発明の返鉱処理処置１に含まれて、返鉱の溶融結合を実質的に可能にするプラズマ加熱装置１０を図示している。
【００８１】
例えば、図５に示したように、本発明のプラズマ加熱装置１０は、大きく、プラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０で構成されることができる。
【００８２】
参照として、図１２の写真では上記プラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０の実際の組み立て状態を示しており、図１３の写真ではプラズマトーチ１２とプラズマトーチ保護枠２０、及びその下部に備えられる容器Ｃを示している。
【００８３】
一方、本発明のプラズマ加熱装置１０のプラズマトーチ１２にはプラズマアークの発生のためのプラズマ発生部１４とガス供給部１６が連結される。
【００８４】
従って、上記プラズマ発生部１４によりトーチ１２からアーク（図５でプラズマ発生部１４と連結されるアノード１２ａとカソード１２ｂの役割をするトーチの間にアークが発生する）を発生させながら、ガス供給部１６からガスをトーチの内部に供給すると、プラズマ火炎Ｆがトーチ１２の先端に形成され、このような火炎Ｆの長さ乃至強さはガスの供給量及び強さによって調節されることができる。
【００８５】
この際、上記プラズマトーチ１２は、通常１０，０００℃以上の高温の熱を発生させることができ、このような高熱からトーチ１２のチップ部位（未符号）を保護するとともに、プラズマトーチ１２から発生した火炎Ｆ（のサイズと長さ）を適切に制御するために、トーチ先端の火炎発生区間にはプラズマトーチ保護枠２０が設置される。
【００８６】
例えば、図５に示したように、上記本発明のプラズマトーチ１２はプラズマトーチ保護枠２０を内蔵するハウジング（不図示）の上端の中央に結合され、プラズマトーチ保護枠２０にはトーチ１２の先端から発生する火炎Ｆをガイドするための中央のガイドホール２２と、火炎の噴射状態を調節するためにガイドホールの出口側に火炎角度調節部２４とが形成されている。
【００８７】
また、プラズマトーチ保護枠２０には、プラズマ加熱装置を持続的に使用する時に、高温の熱によりトーチチップ部分の損傷を防止するための冷却ライン２６が内蔵されることができる。
【００８８】
このような冷却ライン２６は、図４のように冷却水供給機２６’と連結されることができる。
【００８９】
この際、図５に示すように、上記火炎角度調節部２４は、ガイドホール２２の出口側が広がる方向に両方の壁面に対して３０〜７０゜、より好ましくは４０〜６０゜程度傾いた傾斜角度（θ）を有するように構成される。
【００９０】
このような数値の限定は、傾斜角度が小さいほどプラズマ火炎により溶融される返鉱１の範囲が狭く深くなり、傾斜角度が大きいほど返鉱の溶融範囲は広く浅くなることによって、最大加熱温度が低くなるということに基づいたものである。
【００９１】
即ち、上記傾斜角度（θ）が３０゜以下である場合は、塊状化される返鉱の溶融面積が少なくて歩留まりの問題があり、これに対し、上記傾斜角度（θ）が７０゜以上であり場合は、広い面積にかけてプラズマ火炎が形成されるが、その分、相対的に加熱温度が低く、加熱による返鉱溶融効率が低下され、６ｍｍより大きい返鉱塊を得ることが困難であり、返鉱の溶融結合時間が長くなるので、上記傾斜角度（θ）は３０〜７０゜の間に設定されることが最も好ましい。
【００９２】
例えば、プラズマトーチ１２に供給されるガスの量とガスの流速、火炎角度調節部２４の傾斜角度を調節することによって返鉱の結合サイズ、量、返鉱結合時間等が制御されることができる。
【００９３】
次に、参考として、図１３の写真で示した耐熱容器Ｃは、反溶融状態で加熱される返鉱を入れる容器であり、実際に、図４の本発明の返鉱（大容量）処理処置では返鉱の大容量処理のための移送ユニット３０に代わる。
【００９４】
次に、図４に示したように、本発明である返鉱処理処置１での返鉱移送ユニット３０は、実質的に本発明で返鉱を大容量に処理することを可能にする。
【００９５】
従って、図４の本発明返鉱処理処置１は、基本的に図５で説明したプラズマ加熱装置１０を含むが、大容量処理のための移送ユニット３０を含むことにその実施例での特徴がある。
【００９６】
一方、図４、６及び図８では本発明の装置で上記返鉱移送ユニット３０を図示している。
【００９７】
即ち、図６及び図８に示したように、本発明の返鉱移送ユニット３０は、上記プラズマ加熱装置１０の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤ３２、及び、上記コンベヤ３２上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱２が収容される返鉱移送単位ブロック３４で構成される。
【００９８】
この際、上記コンベヤ３２は、ベルトまたはスクリーン等の強度が維持されるコンベヤ３２ｂと、これらをキャタピラ状に移送させる駆動ロ−ル３２ａと移送ロ−ル３２ｃとで構成されることができる。
【００９９】
そして、上記返鉱移送単位ブロック３４は、図６及び図８のように、上記コンベヤ３２のコンベヤ３２ｂに取り付けられるベース板３６と、上記ベース板３６に取り付けられ、返鉱収容空間を形成するブロック外被材３８と、上記外被材３８の内部に取り付けられる耐火材４０で構成されることができる。
【０１００】
従って、上記耐火材４０は、単位ブロックが熱により損傷されることを防止するとともに、熱の電熱を遮断して返鉱塊２’の保熱性を維持する機能を提供する。
【０１０１】
そして、上記単位ブロック３４のベース板３６の長さや幅は、図８ａのようにコンベヤ３２の駆動ロ−ル３２ａの円周に合わせて設定される必要がある。
【０１０２】
従って、本発明の返鉱大容量処理処置１では、コンベヤ３２と組み立てられた単位ブロック３４の内部に返鉱２が供給ホッパー７０から連続的に投入されると、プラズマ加熱装置１０を通過しながら連続的に返鉱が塊状化される。
【０１０３】
一方、図６及び図７に示したように、上記返鉱移送単位ブロック３４は、多数のプラズマ加熱装置１０が、幅方向に配置される長さに対応して幅が延長されることが好ましい。
【０１０４】
例えば、図６及び図７のように、プラズマ加熱装置１０を約９個、1組3個ずつに段階的に配置して単位ブロック３４内に投入された返鉱を列単位で連続的に溶融結合させる形態にすることができる。
【０１０５】
この場合、プラズマ加熱装置１０が隣接されて複数配置されるので、プラズマ加熱装置１０から発生する熱が互いに保温されながら、返鉱溶融や保熱性を向上させるようになる。
【０１０６】
次に、図９のように、上記返鉱移送単位ブロック３４を、供給される返鉱を低層から最上層まで順次に多層に収容する高さで延長させ、返鉱を供給する設備、即ち、複数の供給ホッパー７０’とプラズマ加熱装置１０が多層返鉱に合わせて低層から最上層まで段階的に高さの差を有して備えられるのも可能である。
【０１０７】
即ち、供給ホッパー７０’は階段式に配置し、その後方に少なくとも一列のプラズマ加熱装置１０を配置し、先ず単位ブロックの底側から返鉱２を供給しながら段階的に返鉱の溶融結合が行われると、図９ｂのように、より大容量の返鉱処理が可能になる。
【０１０８】
この場合、返鉱塊間の保熱や廃熱の漏水が少なく、返鉱塊２’の保熱及び強度の維持を容易にする。
【０１０９】
次に、図４及び図８ｂに示したように、本発明の返鉱処理処置１は、返鉱移送ユニット３０の上側に少なくとも返鉱移送ユニット３０の長さに対応して延長されながら、返鉱の大気接触を遮断する返鉱密閉機５０をさらに含むことができる。
【０１１０】
この際、上記返鉱密閉機５０は、外被部材５２及び上記外被部材５２の下面にはプラズマ加熱装置１０で発生する熱と、溶融された返鉱塊で発生する熱を保熱するように提供された耐火ブロック層５４を含んでなることができる。
【０１１１】
従って、上記外被部材５２は、移送ユニットである単位ブロックの両端に密着されて空気の流入を抑制し、その内側の耐火ブロック層５４はプラズマ加熱装置から発生する熱で加熱される。
【０１１２】
結局、図４で移送ユニット３０に進入される返鉱２は、初期位置の耐火ブロック層によりほとんど密閉された状態で予熱され（Ｓ２）、その後プラズマ加熱装置１０のトーチ火炎Ｆで溶融結合されて図１１のように塊状化され（Ｓ３）、移送ユニットによって一定の時間移動する時に密閉機の内部で保熱されて強度が維持され、外部空気の接触が遮断されることによって酸化の防止を可能にする（Ｓ４，５）。
【０１１３】
一方、図４のように、本発明の返鉱処理処置１は、返鉱移送ユニット３０の上側に配置されて返鉱を移送ユニットに連続供給する返鉱供給ホッパー７０と、上記返鉱移送ユニット３０の下側に、移送ユニットから排出された返鉱塊２’を選別する選別ユニット８０と、上記選別ユニット８０から上記返鉱供給ホッパー７０まで逆方向に連結される返鉱回収コンベヤ９０とをさらに含む。
【０１１４】
この際、上記選別ユニット８０はその役割が重要であり、例えば上記選別ユニット８０は返鉱塊２’が落下されて強度が確認され、粒度６ｍｍより大きい返鉱塊のみ収集されるように上記返鉱移送ユニット３０の返鉱塊の排出位置で所定の高さの差を有して提供されるスクリーンとして提供されることができる。
【０１１５】
例えば、図４のように、移送ユニット３０の排出位置、即ち、コンベヤ３２の駆動ロ−ル３２ａの回転により単位ブロック３４が水平から垂直に方向が切り換えられる位置より１〜２ｍ程度の高さから落下された返鉱塊２’は、選別ユニット８０であるスクリーンに落下されながら衝撃を受け、この際、６ｍｍより大きい粒度を維持する返鉱塊は溶融結合強度が高いことを意味するので、排出コンベヤ８４と収集槽８６に排出されるようになる。
【０１１６】
しかし、粒度６ｍｍ以下の割れた返鉱塊は高炉への投入が困難であるため、図４のように、回収コンベヤ９０を通じて供給コンベヤ７２に回収され、この場合、６ｍｍ以下の返鉱塊はさらに返鉱供給ステップ（Ｓ１）を経て返鉱結合溶融工程（Ｓ６）（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）に投入される。
【０１１７】
従って、本発明の装置は、一応、返鉱が溶融結合されて塊状化されると、焼結工程や他の工程に循環されることなく、本発明の装置で続けて循環処理されるので、従来の返鉱を焼結工程へ再投入処理することに比べて費用を低減することができる。
【０１１８】
一方、上述した本発明の様々な構成手段は、図４のようにベース３５上の垂直支持台３７を基礎として設置されることができる。
【０１１９】
また、図４のように、本発明の移送ユニットの方向切り換え位置には排出シュート８２が備えられ、これによって適量の返鉱塊２’が集合し、上述したように選別ユニット８０であるスクリーンに落下選別されるようになる。
【０１２０】
そして、図４に示したように、上記排出シュート８２の一側には返鉱塊２’の結合状態と温度を感知する温度センサ４２とＣＣＤカメラ４４が設置され、これらセンサ機器は装置制御部４６に連結されることができる。
【０１２１】
また、上記装置制御部４６は、移送ユニットのコンベヤの駆動ロ−ル３２ａの駆動源（不図示）とプラズマ加熱装置１０のプラズマ発生部１４とガス供給部１６と電気的に連携（図４の図面符号４６である装置制御部と点線で連結経路を表示）されて、それぞれ返鉱塊の状態によって制御駆動されることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
このような本発明の返鉱処理方法及び装置によると、プラズマ燃焼熱により返鉱が反溶融乃至完全溶融された後、結合されて所定粒度、即ち６ｍｍより大きい返鉱塊になって溶融結合力も優秀で、高炉投入時に返鉱塊がよく割れる分光現象が発生しない。
【０１２３】
例えば、製鉄所で１つの焼結工場で４０００〜５０００ｔｏｎ／ｄａｙの返鉱が発生することを鑑みると、本発明の返鉱処理処置、特に、大容量処理を可能にした本発明の返鉱処理方法及び装置は、５０％の歩留まりで返鉱塊の生産を可能にして費用の節減、または、工程稼動費の低減を図ることができるようになる。
【０１２４】
また、高炉操業は勿論、常用化されたファイネックスまたはコーレックス等の他の溶鉄製造工程でも適用することができる。
【０１２５】
本発明は、今まで特定の実施例に関して図示し説明したが、上記の特許請求の範囲により備えられる本発明の思想や分野から外れない限度内で本発明が多様に改造及び変化されることができるということは当業界において通常の知識を有する者は容易に分かるということを明らかにする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別過程を経て分類された返鉱を用意する返鉱用意ステップと、
前記返鉱を、プラズマを用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップと、を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理方法。
【請求項２】
選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項３】
返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項４】
返鉱結合ステップで塊状化された返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項５】
選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップと、
前記返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップと、
前記返鉱保熱ステップを経た返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項６】
返鉱が移送ユニットを通じて連続的に移動しながら、プラズマ加熱装置を通じて返鉱が塊状化されて大容量処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の返鉱処理方法。
【請求項７】
前記返鉱は、焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された粒度６ｍｍ以下の焼結返鉱、または、一般の炭及び粉鉄鉱石を用いる溶鉄製造工程の溶融炉に投入される返鉱であることを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項８】
前記返鉱落下選別ステップで返鉱が溶融結合された返鉱塊を所定の高さからスクリーンに落下させて返鉱塊の結合強度を確認し、粒度が６ｍｍより大きい返鉱塊は収集され、粒度が６ｍｍ以下の返鉱塊は返鉱供給ステップに回収されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の返鉱処理方法。
【請求項９】
前記プラズマ加熱装置が多列に配置されて大容量処理することを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１０】
返鉱結合ステップを経た返鉱塊の上に保熱及び酸化防止のために返鉱がさらに覆われることを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１１】
返鉱を多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて大容量処理することを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１２】
選別して用意した返鉱を溶融させて塊状化させるのに使用されるプラズマ加熱装置を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理処置。
【請求項１３】
前記プラズマ加熱装置は、プラズマ発生部と、ガス供給部と、前記プラズマ発生部とガス供給部に連携されて返鉱を溶融結合させるプラズマ火炎を発生させるプラズマトーチと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の返鉱処理処置。
【請求項１４】
前記プラズマトーチから発生する火炎をガイドするためのガイドホールと、前記ガイドホールの出口側に行くほど直径が広がる形態に形成される火炎角度調節部とを含み、また、前記トーチから発生したプラズマ火炎が内部でガイドされながら通過するように構成されたプラズマトーチ保護枠をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の返鉱処理処置。
【請求項１５】
前記プラズマトーチ保護枠の火炎角度調節部の傾斜角度は３０゜〜７０゜であることを特徴とする請求項１４に記載の返鉱処理処置。
【請求項１６】
前記プラズマトーチ保護枠は、内部を通過する冷却ラインをさらに含んで水冷式保護枠で構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の返鉱処理処置。
【請求項１７】
返鉱を大容量処理することができるように、プラズマ加熱装置の下側に配置される返鉱移送ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の返鉱処理処置。
【請求項１８】
前記返鉱移送ユニットは、前記プラズマ加熱装置の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤと、前記コンベヤ上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱が収容される返鉱移送単位ブロックとを含んで構成されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項１９】
前記返鉱移送ユニットの単位ブロックは、コンベヤに取り付けられるベース板と、前記ベース板に取り付けられて返鉱収容空間を形成するブロック外被材と、前記外被材の内部に取り付けられる耐火材とを含んで構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の返鉱処理処置。
【請求項２０】
前記返鉱移送ユニットの上側に配置されたプラズマ加熱装置は多列に配置され、これに対応して前記返鉱移送ユニットの幅が延長されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２１】
前記プラズマ加熱装置は、返鉱移送ユニットの低層から最上層まで順次に返鉱を溶融結合するように階段式に配置され、前記返鉱移送ユニットの高さがこれに対応されて延長されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２２】
前記返鉱移送ユニットの上側に返鉱移送ユニットの長さに対応して延長配置された外被部材と、
前記外被部材の下部に備えられて熱を保熱する耐火ブロック層で構成された返鉱密閉機と
をさらに含み、
前記プラズマ加熱装置は返鉱密閉機を通過して配置されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２３】
前記返鉱移送ユニットの一側に配置されて返鉱を移送ユニットに連続供給する返鉱供給ホッパーと、
前記返鉱移送ユニットの他側に位置された排出シュートの下部に高さの差を有して位置されながら、落下された返鉱塊を選別する選別ユニットと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２４】
前記選別ユニットから前記返鉱供給ホッパーまで逆方向に連結される回収コンベヤをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の返鉱処理処置。
【請求項１】
選別過程を経て分類された返鉱を用意する返鉱用意ステップと、
前記返鉱を、プラズマを用いて溶融させて塊状化させる返鉱結合ステップと、を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理方法。
【請求項２】
選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項３】
返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項４】
返鉱結合ステップで塊状化された返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項５】
選別過程を経て供給される返鉱を結合前に予熱する返鉱予熱ステップと、
前記返鉱結合ステップを経た返鉱塊を徐冷させながら結合強度を維持させ、大気との接触を遮断して返鉱の酸化を防止する返鉱保熱ステップと、
前記返鉱保熱ステップを経た返鉱塊の強度を確認しながら所定粒度に選別する返鉱選別ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項６】
返鉱が移送ユニットを通じて連続的に移動しながら、プラズマ加熱装置を通じて返鉱が塊状化されて大容量処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の返鉱処理方法。
【請求項７】
前記返鉱は、焼結工程の完了後、選別過程を経て分類された粒度６ｍｍ以下の焼結返鉱、または、一般の炭及び粉鉄鉱石を用いる溶鉄製造工程の溶融炉に投入される返鉱であることを特徴とする請求項１に記載の返鉱処理方法。
【請求項８】
前記返鉱落下選別ステップで返鉱が溶融結合された返鉱塊を所定の高さからスクリーンに落下させて返鉱塊の結合強度を確認し、粒度が６ｍｍより大きい返鉱塊は収集され、粒度が６ｍｍ以下の返鉱塊は返鉱供給ステップに回収されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の返鉱処理方法。
【請求項９】
前記プラズマ加熱装置が多列に配置されて大容量処理することを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１０】
返鉱結合ステップを経た返鉱塊の上に保熱及び酸化防止のために返鉱がさらに覆われることを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１１】
返鉱を多層に連続供給し、低層から最上側まで段階的に溶融結合させて大容量処理することを特徴とする請求項６に記載の返鉱処理方法。
【請求項１２】
選別して用意した返鉱を溶融させて塊状化させるのに使用されるプラズマ加熱装置を含んで構成されたプラズマを用いた返鉱処理処置。
【請求項１３】
前記プラズマ加熱装置は、プラズマ発生部と、ガス供給部と、前記プラズマ発生部とガス供給部に連携されて返鉱を溶融結合させるプラズマ火炎を発生させるプラズマトーチと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の返鉱処理処置。
【請求項１４】
前記プラズマトーチから発生する火炎をガイドするためのガイドホールと、前記ガイドホールの出口側に行くほど直径が広がる形態に形成される火炎角度調節部とを含み、また、前記トーチから発生したプラズマ火炎が内部でガイドされながら通過するように構成されたプラズマトーチ保護枠をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の返鉱処理処置。
【請求項１５】
前記プラズマトーチ保護枠の火炎角度調節部の傾斜角度は３０゜〜７０゜であることを特徴とする請求項１４に記載の返鉱処理処置。
【請求項１６】
前記プラズマトーチ保護枠は、内部を通過する冷却ラインをさらに含んで水冷式保護枠で構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の返鉱処理処置。
【請求項１７】
返鉱を大容量処理することができるように、プラズマ加熱装置の下側に配置される返鉱移送ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の返鉱処理処置。
【請求項１８】
前記返鉱移送ユニットは、前記プラズマ加熱装置の下側でキャタピラ状に移送されるコンベヤと、前記コンベヤ上にブロック単位で連続的に組み込まれて内部に返鉱が収容される返鉱移送単位ブロックとを含んで構成されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項１９】
前記返鉱移送ユニットの単位ブロックは、コンベヤに取り付けられるベース板と、前記ベース板に取り付けられて返鉱収容空間を形成するブロック外被材と、前記外被材の内部に取り付けられる耐火材とを含んで構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の返鉱処理処置。
【請求項２０】
前記返鉱移送ユニットの上側に配置されたプラズマ加熱装置は多列に配置され、これに対応して前記返鉱移送ユニットの幅が延長されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２１】
前記プラズマ加熱装置は、返鉱移送ユニットの低層から最上層まで順次に返鉱を溶融結合するように階段式に配置され、前記返鉱移送ユニットの高さがこれに対応されて延長されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２２】
前記返鉱移送ユニットの上側に返鉱移送ユニットの長さに対応して延長配置された外被部材と、
前記外被部材の下部に備えられて熱を保熱する耐火ブロック層で構成された返鉱密閉機と
をさらに含み、
前記プラズマ加熱装置は返鉱密閉機を通過して配置されたことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２３】
前記返鉱移送ユニットの一側に配置されて返鉱を移送ユニットに連続供給する返鉱供給ホッパーと、
前記返鉱移送ユニットの他側に位置された排出シュートの下部に高さの差を有して位置されながら、落下された返鉱塊を選別する選別ユニットと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の返鉱処理処置。
【請求項２４】
前記選別ユニットから前記返鉱供給ホッパーまで逆方向に連結される回収コンベヤをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の返鉱処理処置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８（ａ）】
【図８（ｂ）】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８（ａ）】
【図８（ｂ）】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１０−５１３７１７（Ｐ２０１０−５１３７１７Ａ）
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４２６６０（Ｐ２００９−５４２６６０）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００６７６８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７８９３３
【国際公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００７／００６７６８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０７８９３３
【国際公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
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