窒化ホウ素材料の応用-超高温プラズマ技術

本稿では、プラズマ技術と廃棄物処理に焦点を当て、環境保護の分野と関連するセラミック材料について簡単に紹介します。

人口の増加と経済発展に伴い、固形廃棄物の生産量は急速に増加しています。

従って、これらの廃棄物をいかにして有用な素材に変えるかは、人類の発展にとって重要なプロジェクトです。

数多くの研究者が、環境にやさしい固体廃棄物処理技術の徹底的な研究に専念し、光化学酸化技術、熱分解技術、熱プラズマガス化技術など、一連の成熟した技術アイデアを開発してきました。その中で、熱プラズマは固体廃棄物の処理に利用できます。その中で、固体廃棄物の熱プラズマ処理は、高温（103-104K）、高エンタルピー、高反応性、良好な制御性などの長所があり、固体廃棄物の無害化、最小化、資源化処理に新しい道を開きます。

プラズマは、電子、イオン、中性粒子からなる物質の第4の状態です。固体廃棄物の処理では、固体廃棄物の処理は、プラズマの高温、高エネルギー、高エンタルピーの特性を利用しています。プラズマトーチは、廃棄物のガス化を行うためのエネルギー源の一つであり、電極間の放電は、高温アーク、ガス媒体を介して高温アーク加熱流をもたらし、ガス媒体のイオン化になります。
このようにプラズマの高温、イオン化と導電性を生成し、プラズマ火炎温度は、一般的に固体廃棄物の単純な原子への熱分解のための数万度まで、最高4,000〜7,000℃です。
これは、固体廃棄物の単純な原子への熱分解に必要なエネルギーを提供します。高温になると、固形廃棄物の無機成分は溶融し、急速冷却により固化してガラスとなり、建材として利用できるようになります。
有機成分は合成ガス（主成分はCOとH2）に分解され、直接燃やしたり、高品質の燃料として化学合成産業で使用することができます。ガス化プロセスでは、プラズマによって合成ガスが1200～1300℃の高温に加熱されるため、複雑な有機物質を単純な低分子に完全に分解することができ、ダイオキシンやフランなどの有害物質の発生を避けることができます。ダイオキシンやフランなどの有害物質の発生を避けることができます。

セラミック材料のひとつであるBNは、高温や腐食に強く、現在、超高温プラズマガス化技術に使用されており、BNはプラズマトーチに使用されています。

技術的な守秘義務に関わるため、詳細な説明は省略します。
しかし、BNはプラズマ技術、廃水処理、廃棄物処理、その他の環境保護分野で使用できることがわかります。

下図はプラズマトーチの作動原理を示している：

a)低出力伝達プラズマトーチ;(b)非伝達アークおよび(c)伝達アークプラズマ炉

*【ACTA PHYSICA SINIC】より転載。

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