反射炉とは

反射炉は、17世紀中頃から使用されている製錬炉または金属精製炉の一種で、一般に平炉として知られています。 金属を加熱する燃料源と直接接触することなく、炉の屋根の近くで高温ガスを生成することにより、金属含有鉱石を溶解します。 反射炉は何世紀も前の設計であり、温度範囲が限られているため、通常、鉄、銅、アルミニウム、スズなどの非鉄で柔らかい金属を製錬するために使用されます。 炉の設計は、ニッケルや鉛などの環境的にリスクの高い金属の製錬にも使用されており、発生する可能性のある大気汚染の量に対して否定的な評判を与えています。

工業炉は、必要な正確な量の温度制御と処理する鉱石の種類に基づいて、複雑または単純な設計にすることができます。 反射炉は、炉として知られる底部中央にくぼみがある通常は長方形の密閉されたチャンバーを持つ、かなり単純なモデルです。 加熱された炎または高温ガスは、炉床の上から上に向けられ、排気ガスは炉の外側に沿って1つ以上の煙道を通って流れます。 高温のガスと炎が炉のチャンバーに配管されると、反対側の壁がバッフルとして機能し、チャンバー内で循環し続けるためにそれらが跳ね返ります。 反射炉に必要な主な設計の1つは、燃焼燃料の経路ができるだけ長く、障害物がないことです。これにより、内部のより強い加熱と鉱石の急速な溶融が可能になります。

冶金炉は、伝導から対流および放射までの3つのタイプの精錬鉱石への熱伝達に依存することができますが、通常、固体表面から別の固体表面への伝導または熱伝達が最も効率的です。 対照的に、反射炉は、熱が周囲の空気を介して鉱石に伝達される対流と放射にほぼ完全に依存しています。 これは、反射炉は、金属を製錬するために耐火レンガで保持された周囲の熱に依存する耐火物よりもはるかに多くの燃料を加熱して製錬することを意味します。 青銅などの柔らかい金属やガラスのような化合物は、融点が低いため、通常は反射炉で処理されますが、特殊な場合には鋼の処理にもいくつかの反射設計が使用されています。

屋根構造を耐火レンガで作り、熱レベルを上げるなどの反射炉の改良により、より汎用性の高いクラスのプロセス炉になりましたが、何世紀も前の設計の多くを保持しています。 反射名自体は、アーチの形状から屋根の中心まで来ており、高温のガスが上方に流れてから炉の中心に戻るように跳ね返ることができます。 排気ガスの煙道の位置は一般に屋根の最低点にあり、屋根アーチの最高点は火と高温のガスが配管される場所のすぐ上にあります。これらの変更により、反射鏡の温度範囲が増加しました炉は、外部の屋根構造に一種の長方形のクジラのような外観を与えることができます。

反射炉は代かき炉の一般的な形式であり、高温ガスによる加熱と同じ原理を使用して鉄鉱石を製錬します。 ただし、2011年現在の反射炉の主な用途は、鉛の軟金属を精錬して純粋な鉛にすることです。 これらの炉には、周囲の環境が鉛で汚染される可能性があるいくつかの潜在的な弱点があります。 これらには、正圧で動作する炉、炉が完全に密閉されたチャンバーではないために粉塵やヒュームの漏れによる排出、鉱石が炉に漏斗されてスラグまたは純金属が除去される際の環境への鉛の放出が含まれます