———新日鐵住金工藝創(chuàng)新和資源利用

　　為了實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)和全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，日本新日鐵住金對(duì)以環(huán)保為基礎(chǔ)的技術(shù)研發(fā)十分重視。在其核心的煉鐵工藝創(chuàng)新方面，新日鐵住金近年瞄準(zhǔn)鐵礦、煤炭等煉鐵原料的劣質(zhì)化改質(zhì)和提高生產(chǎn)效率積極進(jìn)行了新工藝技術(shù)的研發(fā)。在減排CO2方面，新日鐵住金以30年實(shí)用化為目標(biāo)，在鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型煉鐵工藝的研發(fā)方面也有初步成果。
　　以“煉鐵環(huán)境科學(xué)化”的研發(fā)方針為基礎(chǔ)， 
新日鐵住金對(duì)觸媒化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生物化學(xué)和煤炭科學(xué)等煉鐵工藝研究所培育的要素技術(shù)進(jìn)行了研究，并十分重視生產(chǎn)工序產(chǎn)生的副產(chǎn)品（煤氣、渣和廢水等）有效回收利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。同時(shí)，他們對(duì)改質(zhì)技術(shù)、能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和煉鐵資源的最大化利用，以及涉及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理、零廢物和保護(hù)生物多樣性等領(lǐng)域的技術(shù)集成采取了積極的措施，并取得了較好成果。目前，該公司生產(chǎn)過(guò)程中部分副產(chǎn)物已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了再利用、有價(jià)化和無(wú)害化。

　　劣質(zhì)煤“逆襲” 焦?fàn)t煤氣“受控”

　　為應(yīng)對(duì)優(yōu)質(zhì)焦炭用強(qiáng)黏煤的價(jià)格高漲和供應(yīng)量的減少，新日鐵住金在基于煤炭分子結(jié)構(gòu)解析的改質(zhì)研究和原料事前處理工藝開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從1994年開(kāi)始的10年間，經(jīng)過(guò)非微黏煤利用技術(shù)（國(guó)家項(xiàng)目）的開(kāi)發(fā)，終于成功研究出改善煤的黏結(jié)性以提高焦炭強(qiáng)度的技術(shù)。2008年，新日鐵住金在大分廠按下一代煉焦技術(shù)Scope21建成100萬(wàn)噸/年的焦?fàn)t，非微黏煤配比由過(guò)去的20%提高到50%，并因生產(chǎn)效率的提高而使工序能耗降低40%，折合CO2年減排量40萬(wàn)噸。
　　當(dāng)2006年鐵焦?fàn)t施工時(shí)，負(fù)責(zé)250℃高溫煤輸送工序中防塵對(duì)策的裝備工程部焦化設(shè)備技術(shù)人員山岡圭表示：“按Scope21技術(shù)，對(duì)裝爐前的煤需要快速加熱以提高其黏結(jié)性，但煤炭升溫后易產(chǎn)生粉塵，從而使高溫煤到裝煤車(chē)、從裝煤車(chē)到裝爐時(shí)的防塵成為難題。另外，當(dāng)煤裝入焦?fàn)t時(shí)，煤的熱分解氣（焦?fàn)t煤氣）的發(fā)生量多，控制發(fā)生氣的平衡而使?fàn)t內(nèi)壓力穩(wěn)定也是需要考慮的問(wèn)題。”新日鐵住金大分廠通過(guò)反復(fù)實(shí)爐試驗(yàn)，終于通過(guò)受煤和裝入方式的最佳化等措施達(dá)到了壓力穩(wěn)定化，從而解決了上述難題。
　　其后，在2013年投產(chǎn)2號(hào)上述焦?fàn)t設(shè)備（在名古屋廠）時(shí)，新日鐵住金確立控制煤氣壓力變動(dòng)的方法成為需要攻克的另一個(gè)難題。山岡圭認(rèn)為：“以1號(hào)爐所得的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)控制焦?fàn)t煤氣變動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)探討設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)爐內(nèi)條件壓力變動(dòng)的模擬就可以找出控制煤氣壓力穩(wěn)定化的方法。今后將通過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)和可靠的技術(shù)開(kāi)發(fā)以保證新焦?fàn)t順利投產(chǎn)，同時(shí)努力收集世界上該領(lǐng)域的新動(dòng)向，以便進(jìn)一步完善高效、節(jié)能的煉焦新工藝。”

　　二氧化碳的禁錮與回收

　　新日鐵住金以煉鐵工藝減排CO2和分離回收CO2為目標(biāo)，參與了新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）主持下的研發(fā)項(xiàng)目（COURSE50）。其主要內(nèi)容是：將含氫濃度提高的焦?fàn)t煤氣（COG，Coke Oven Gas）噴入高爐作為還原劑以減排CO2，以及從高爐煤氣中分離回收CO2。前者的關(guān)鍵是將COG中的焦油改質(zhì)為H2和CH4，并加大觸媒（含Ni金屬氧化物，含H2量增加所用）的開(kāi)發(fā)力度。
　　2011年，觸媒研究者中屋憲治就研究目標(biāo)發(fā)表了如下看法：在COG中所含焦油成分的觸媒改質(zhì)技術(shù)方面，由于焦油自身屬于不容易經(jīng)過(guò)碳化轉(zhuǎn)換為氫的物質(zhì)，加上焦油含有較多以硫化氫為主的對(duì)觸媒功能起副作用的成分，防止焦油中析出的碳將觸媒閉塞，以及減輕硫化氫對(duì)觸媒的劣化成為重要課題。在碳素析出的對(duì)策方面，新日鐵住金正在開(kāi)發(fā)對(duì)觸媒進(jìn)行物理性振動(dòng)以防止閉塞的技術(shù)；在應(yīng)對(duì)硫化氫方面，已開(kāi)發(fā)成功觸媒成分設(shè)計(jì)最佳化以抑制劣化的技術(shù)，可使焦?fàn)t煤氣的成分（含焦油）由改質(zhì)前的“氫氣55%+甲烷28%+一氧化碳6%+其他11%”變?yōu)楦馁|(zhì)后的“氫氣67%+甲烷18%+一氧化碳8%+其他7%”。
　　新日鐵住金君津廠使用設(shè)備進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：不同產(chǎn)地的煤生產(chǎn)出的氣體成分各異，通過(guò)調(diào)整蒸汽產(chǎn)生的水分量以降低碳的析出量等措施以保證觸媒反應(yīng)條件的最佳化。焦油中氫和碳化氫的改質(zhì)是由吸熱反應(yīng)引起的，因而焦?fàn)t煤氣顯熱用于此處具有重大意義。純度提高后的氫也可以作為能源用于燃料電池等領(lǐng)域。由于該開(kāi)發(fā)項(xiàng)目歷時(shí)長(zhǎng)，高純度焦?fàn)t煤氣的擴(kuò)大利用也引起了人們的重視。目前，君津廠已經(jīng)建成小型高爐計(jì)劃開(kāi)展工業(yè)化試驗(yàn)，成功后將為鋼鐵廠減排CO2作出貢獻(xiàn)。
　　另外，新日鐵住金從高爐煤氣中分離回收CO2的第一階段基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)基本完成，下一步將轉(zhuǎn)入工試和尋求合理的貯存方式。海外已經(jīng)實(shí)施的是貯存于地下、海地或注入正在開(kāi)發(fā)的油井等方法。CO2注入油井中還可以提高石油的采收率。

　　鋼渣“海地造林”改善環(huán)境

　　新日鐵住金也致力于其他副產(chǎn)物的利用開(kāi)發(fā)，如將轉(zhuǎn)爐鋼渣和廢木屑發(fā)酵后的腐植土混合造塊后沉入近海，供昆布和海藻類(lèi)附在其上吸收其中的鐵分而快速成長(zhǎng)，以改善近海生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，這些動(dòng)植物還24小時(shí)不間斷地吸收CO2，故稱(chēng)之為“海地造林”。這種保全生物多樣性和減排CO2的措施已經(jīng)在日本20多處近海實(shí)施，效果較好。
　　為了更加深入地了解鋼渣的有用性和安全性，2009年新日鐵住金設(shè)置了模擬海域的試驗(yàn)池，用來(lái)驗(yàn)證鋼渣對(duì)藻類(lèi)施肥助長(zhǎng)的效果。新日鐵住金先端技術(shù)研究所的小杉知佳對(duì)此指出：“部分海洋生物生長(zhǎng)異常主要是缺乏鐵、磷和氫等營(yíng)養(yǎng)源，如將含有海中易溶鐵（主要為腐植酸鐵）的鋼渣等沉入海底，將有利于他們吸收鐵后改善生存狀態(tài)。”目前，新日鐵住金已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)水池轉(zhuǎn)入到近海實(shí)驗(yàn)。