日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展簡介

日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展簡介

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日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展簡介

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日本鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展簡介

日本的鋼產量在1996年雖然被我國超過后退居世界第二位，但其鋼鐵產品的國際市場競爭力仍居世界首位，其中，先進的節(jié)能環(huán)保技術對此起了重大的支撐作用。為有利于我國鋼鐵工業(yè)在由大變強中很好的學習和借鑒國際先進經驗，現將促進日本節(jié)能環(huán)保技術發(fā)展的主要原動力分為三個階段簡介如下。

石油危機后依靠節(jié)能技術求生存的階段

1973年第一次世界石油危機后，由于石油價格暴漲帶動了各種能源和礦產品的價格上漲，這對能源和原料基本依靠進口的日本鋼鐵工業(yè)是個很大的沖擊，加上石油危機一度使世界經濟發(fā)展停滯，對于鋼材30%左右需要出口的日本鋼鐵工業(yè)也十分不利，以致鋼產量由1973年的1.2億t回落至1億t以下，之后雖通過加大石油儲備等措施來維持生產，但緊接著來的第二次、第三次石油危機，迫使日本鋼鐵業(yè)為保持競爭力以求生存而采取了技術節(jié)能和淘汰落后產能并舉的節(jié)能措施，終于使噸鋼能耗快速下降（以1973年為100，1975年為98，1980為89，1985年為80，1990年由于產量上升仍維持80）。具體措施如下：

1技術節(jié)能方面：

（a）通過提高加熱爐空氣預熱溫度和強化爐體絕熱以降低油耗的同時，充分回收利用廠內高爐煤氣和轉爐煤氣以取代重油；

（b）引進干熄焦、高爐頂壓發(fā)電、熱風爐余熱利用和燒結機余熱利用及電爐廢鋼預熱等重大節(jié)能技術并在改進后加以推廣；

（c）實施工藝簡化以節(jié)能，如通過提高連鑄比以取消初軋、開坯工序以大幅節(jié)能；

（d）改善能源結構和提高能源轉換效率以節(jié)能，如高爐通過噴煤代噴油后不斷擴大噴煤比來節(jié)焦，提高自發(fā)電和制氧機效率以節(jié)能，電爐通過UHP電源操作、吹氧噴燃和DC爐等節(jié)電，節(jié)能效果均很明顯。

2淘汰落后產能：

不僅有利于集約化生產節(jié)能，還有利于精簡機構、人員以節(jié)約輔助用能并大幅度降低成本。以新日鐵為例，在此期間通過四次合理化運作取得了明顯的節(jié)能效果。

（a）第一次于1979年8月到1980年3月，共關停廣煙廠中厚板、八幡廠3#、2#大型和釜石廠大型、中型等多套老舊軋機，集約化至新建廠的先進軋機生產；

（b）1982年11月到1983年5月，共關停室蘭廠1#高爐、廣煙廠2#高爐和廠3#高爐等3座小容積老舊高爐，為新建廠大型高效高爐滿負荷生產創(chuàng)造條件；

（c）第3次從1985年3月到9月，共關停廠熱連軋、廣煙廠大型、室蘭廠大型和釜石廠2#高爐等老舊設備；

（d）從1988年10月到1993年6月，在八幡廠4#高爐、釜石廠1#高爐、廠2#高爐和廣煙廠3#高爐等老舊高爐關停后，釜石廠的轉爐煉鋼也停產，只保持1臺線材軋機由君津廠供坯維持生產；廣煙廠和廠則成為無高爐的轉爐鋼廠，依靠吹氧噴煤將廢鋼鐵熔化后煉鋼，集約化的程度超出一般人預料，其節(jié)能效果也很好。NKK等其它大鋼廠也作了類似的淘汰，但由于其老廠少因此關停的幅度小于新日鐵。

可持續(xù)發(fā)展方針推動節(jié)能、環(huán)保技術

九十年代，由于日美廣場協議迫使日元大幅升值等原因導致日本的泡沫經濟破滅后，公共工程和民間建設大幅壓縮，使鋼材內需下降，僅為1990年的3/4，各鋼鐵企業(yè)保持合理規(guī)模在新體制下大力發(fā)展高級產品以保持出口，因此節(jié)能工作的進展不快，如能耗指數從1985年的80到1995年只降到79。此時為貫徹1992年在巴西召開的世界環(huán)發(fā)大會上通過的“世界21世紀議程”中提出的可持續(xù)發(fā)展方針，并為預定在1997年在日本京都召開的國際防止地球變暖而規(guī)定的201*年減排CO2目標的大會作準備，在日本經濟團體聯合會的統(tǒng)一布置下，組織各行業(yè)制定了以減排CO2為中心的201*年企業(yè)節(jié)能環(huán)保志愿計劃，1996年公布后，逐步開展檢查，推動了鋼鐵工業(yè)新一輪節(jié)能環(huán)保技術的發(fā)展。

1鋼鐵工業(yè)201*年企業(yè)節(jié)能環(huán)保志愿計劃內容簡介：

（1）目標：

（a）生產能耗比1990年降低10%；

（b）利用廢塑料100萬t，折合生產節(jié)能1.5%；

（c）供應社會利用低溫余熱折合生產節(jié)能1%；

（d）供應社會以高性能鋼材，折合生產節(jié)能4%；

（e）加強國際協作，為全球節(jié)能作貢獻；

（f）生產中產生的含鐵粉塵、廢渣比1990年減少75%，資源化率達99%（1990年實際為95%）；

（g）201*年鋼罐殼的回收目標為75%，201*年繼續(xù)提高；

（h）各項環(huán)保達標并不斷改善。

（2）措施：

（a）推廣已有的節(jié)能技術，同時開發(fā)新技術；

（b）爭取在政府和自治體的協作下擴大鋼鐵廠對廢塑料的利用和低溫余熱供社會利用；

（c）大力開發(fā)高強度鋼材和低電阻電工鋼板等節(jié)能鋼材；

（d）加強節(jié)能、環(huán)保的國際協作和技術轉讓，為全球減排CO2作貢獻；

（e）重視廠內廢鋼再生利用并不斷采用新技術；

（f）在鋼罐殼回收方面要加強對居民的宣傳教育和對自治體的經濟支援；

（g）為取得ISO14000的認證，不斷完善企業(yè)環(huán)保管理體制。

2實施概況

分類簡介如下：

（1）在生產節(jié)能方面，除推廣原有的節(jié)能技術以外，新開發(fā)成功的重大節(jié)能技術有：

（a）自身預熱式燃燒器加熱爐，可將空氣預熱到700℃以上并節(jié)能30%，201*年已推廣到37臺，現仍在推廣中；

（b）豎式廢鋼連續(xù)預熱式電爐，可將廢鋼預熱到800℃并節(jié)電20%，并正在推廣中；

（c）薄帶連鑄機已在新日鐵光廠投產，可取消薄帶軋制工序，但在國內尚未推廣。

此外，通過企業(yè)改造、合并重組和優(yōu)勝劣汰，設備也在不斷的先進化以有利于節(jié)能：

（a）201*年高爐共開工31座，平均爐容3800m3，燃比513kg，近年通過停開2×850m3和7座（c）電爐開工423臺，比上年減少10臺，大部分因落后而被淘汰，近年因普鋼電爐鋼材市場疲軟使其繼續(xù)被淘汰中；另新日鐵八幡廠以停產鋼管而供住金和歌山廠不銹板坯而使該廠80t電爐停產；

（d）在軋機方面除NKK和川崎制鐵合并時停產7部落后軋機外，住金和歌山廠都將落后熱連軋停產，產品集約化于鹿島廠的先進軋機生產，這些措施也有利于節(jié)能。

（2）在利用廢塑料方面，現JFE鋼鐵在京濱廠和福山廠高爐共噴~15萬t，神鋼加古川廠高爐噴2萬t，能量利用率~65%以上；新日鐵后來居上成功在焦煤中試摻入1~2%廢塑料用于煉焦，能量利用率達94%，并在君津等5廠全部推廣，現年用25萬t，計劃201*年達38萬t。從201*年起JFE京濱廠也開始試用，若廢塑料的供應無問題，則201*年可達利用100萬t的目標。

（3）在鋼鐵廠低溫余熱供社會利用方面，神戶制鋼和子公司神鋼環(huán)境于201*年開發(fā)成功將200℃低溫余熱貯于熔點119℃而蓄熱量大的赤酰醇四硝醋脂溶液中，用卡車集裝箱運至5km外的居民和辦公大樓供取暖和空調用�，F正在政府支持下制造10t蓄熱器供30戶居民試用中。

（4）為保持社會所需的節(jié)能鋼材，除擴大現有高強度鋼的生產優(yōu)先供應汽車、船舶、電車以利于節(jié)材、節(jié)油的同時，也供橋梁和建筑用于節(jié)材，并于1997年啟動“超級鋼材”研發(fā)項目，通過大壓下快冷使鋼材結晶粒徑微細化至1um以下，不僅強度可提高1倍，還比通過加入合金元素的高強度鋼節(jié)約鐵合金，同時還有利于廢金屬的再生利用，因此綜合節(jié)能效果更好，現按此技術生產的高強度鋼已在生產和試用。此外，對電阻小的電工鋼板、高壓鍋爐鋼管、飲料罐用節(jié)能型鋼材，各大鋼廠也在不斷開發(fā)出新產品和擴大應用，以為社會節(jié)能作出貢獻。

（5）在對含鐵粉塵和鋼鐵渣的再生利用方面，在新日鐵君津廠和大同特殊鋼的帶動下也取得了很大的成果。君津廠原有30萬t/a含鋅高的含鐵粉塵因恐影響高爐爐況順行而未配入燒結礦應用而作填埋處理，這樣既浪費了資源又增加了環(huán)境負荷。于是在201*年引進美國環(huán)形爐技術，對含鋅、鐵的粉塵加入少量煤粉和石灰等壓成球團，加入高爐后取得比燒結礦更好的節(jié)焦效果，由于節(jié)能和經濟效果良好，獲得了當年經產省大臣的節(jié)能獎。201*年又將另外12萬t含鐵粉塵作了同樣利用，成為第一個鋼鐵廢物全部利用的大廠。

在它的啟發(fā)下，廣煙廠利用神鋼加古川廠開發(fā)成功的生產直接還原鐵的Fastmelt法，對包括軋鋼鐵鱗在內的煉鋼含鋅、鐵粉塵制成球團后，利用19萬t/a環(huán)形爐脫鋅、制成直接還原鐵供轉爐利用的同時，還在除塵處將氧化鋅回收后向有色冶煉出售，其節(jié)能和經濟效果更好。201*年神鋼加古川廠作了同樣的處理。新日鐵光廠對電爐粉塵等用同法處理后還同時回收了鎳、鉻等高價金屬；大同特殊鋼則引進美國Inmetco法的18萬t/a的設備，也對電爐含鋅、鐵粉塵進行了同樣處理，綜合效果也很好。

（6）在環(huán)保管理方面，由于改善城鄉(xiāng)環(huán)境和抑制地球生態(tài)惡化是實現可持續(xù)發(fā)展方針的基本條件，加上“京都議定書”規(guī)定日本承擔201*年比1990年減排CO26%的任務，從而各企業(yè)對環(huán)保問題十分重視，除規(guī)范管理外，每年還向社會公布環(huán)境報告以接受監(jiān)督，因此各企業(yè)大多取得了ISO14000的認證。在此期間，日本政府學習歐盟經驗，在環(huán)保方面也加強了對大氣污染物中二惡英的控制。它是由氯化合產生的致癌物質，可在土壤中長期停留并被植物吸收后通過食物鏈進入人體造成嚴重的危害�？刂茖ο笾饕�是垃圾焚燒場，涉及鋼鐵工業(yè)的為燒結機和電爐。經過產學研結合，很快開發(fā)成功了相關技術，并做到了達標排放。此外，還頒布了對鉛和六價鉻等有害金屬的控制。前者主要用于易切削鋼，后者主要用于表面鍍層板的保護皮膜，現也開發(fā)出相應的無害代用品，使用戶和社會更安全。

（7）鋼鐵業(yè)從關心和重視地地球生態(tài)環(huán)境出發(fā)，除加強廠區(qū)和附近綠化外，還加強了推廣鋼制房屋代替日本傳統(tǒng)的木制房屋，從而在擴大產品市場的同時，為防止過度砍伐森林作出了貢獻。

（8）在節(jié)能、環(huán)保技術加強國際協作和技術轉讓方面，本來的主要對象是鋼鐵發(fā)展快而節(jié)能環(huán)保技術相對落后的中國，因為這樣不僅對全球有好處，近鄰的日本也優(yōu)先收益。但由于小泉首先參拜靖國神社等歷史問題的干擾形成的經熱政冷局面，開展的很不理想。近年由于日本完成201*年CO2減排6%的任務較為艱巨，需要通過清潔生產機制從發(fā)展中國家購入部分CO2排放權，在這方面對日中兩國均有益。在此背景下，日本鋼鐵聯盟和中國鋼鐵工業(yè)協會終于在201*年7月共同主持召開了環(huán)保節(jié)能技術交流會，共有200余人參加，效果較好。201*年11月在日本大分市召開了第二次交交流會，隨著小泉下臺后日中政治關系的改善，此項工作將發(fā)揮更大的作用。

在“建設循環(huán)型社會基本法”的推動下，鋼鐵工業(yè)的節(jié)能環(huán)保技術將有大發(fā)展

日本政府學習德國發(fā)展循環(huán)經濟的經驗后，提高了其層次，于201*年正式頒布了“建設循環(huán)型社會基本法”，其宗旨是把“大量生產、大量消費和大量報廢”的20世紀工業(yè)化時代轉變?yōu)椤斑m度生產、合理消費和最小報廢”的21世紀后工業(yè)化時代。具體則要求完善有關法規(guī)來全面推動，企業(yè)和行業(yè)協會應按生產者責任制原則依法回收用完產品并會合理再生利用和處置，地方自治體、超市和居民要依法對廢物分類投放和交回等。據此，政府在頒布“容器包裝再生法”、“家電再生法”的基礎上又頒布了“食廢再生法”、“建設廢材再生法”和“報廢汽車再生法”，明確了各自目標和回收方式等重點事項，并將“資源再生法”修訂為“資源有效利用法”，即將過去強調再生利用（Ｒｅｃｙｃｌｅ）的１Ｒ原則，加上廢物減量化（Ｒｅｄｕｃｅ）和再利用（Ｒｅｕｓｅ）的2R后成為3R原則。另外還頒布了“綠色采購法”，規(guī)定企業(yè)和事業(yè)單位優(yōu)先采購再生產品，鼓勵企業(yè)和居民優(yōu)先采購。由于方向明確并適合國情，法規(guī)完善且可行性好，故深得社會和鋼鐵業(yè)的擁護，并利用企業(yè)原有裝備和技術積極參與和開發(fā)相關技術，簡介如下：

（1）在“容器包裝再生法”的支持和激勵下，廢塑料和鋼罐殼的再生利用工作進展順利，后者201*年再生利用率已達86%的國際領先水平。

（2）新日鐵廣煙廠在利用廢鋼鐵吹氧噴煤化鐵中開發(fā)成功用廢橡膠輪胎粒代煤的技術，不僅使橡膠的可燃成份得到合理利用，連輪胎中的子午線鋼絲也作為鐵源得到了有效的利用，取得了較好的節(jié)能和經濟效果，201*年全年用量達6萬t，占全國廢輪胎量的6%。201*年在政府支持下又在廠區(qū)內建成6萬t/a的廢輪胎氣化裝置，所產煤氣供廣煙廠工業(yè)爐用于代替重油燃料，渣中的鐵供轉爐作為原料利用，同樣收到了較好的節(jié)能、環(huán)保和經濟效果。（3）JFE鋼鐵對利用社會廢棄物也十分重視，在實施“家電再生法”時，在京濱廠建成年處理廢家電4萬t臺的再生工場，除回收的鋼鐵、鋁和塑料自用外，其余對外出售；在實施“建廢再生法”時，在高爐試噴廢木屑代煤，目標為年噴4萬t；并在JFE環(huán)境協作下從國外引進技術建成廢螢火燈再生廠。由于在再生事業(yè)方面的成效卓著，在所在地川崎市政府的支持下，和當地的石化、水泥、電力、煤氣等企業(yè)組成生態(tài)聯合體，利用現有的基礎設施，除互相利用對方的廢物和副產品外，還將其余的電力、煤氣和

未回收的低溫余熱供當地民用。JFE鋼鐵在千葉、倉敷和福山各地的鋼鐵廠也均在當地的生態(tài)園區(qū)參與了廢物再生利用。如千葉廠重點利用當地食廢生產沼氣和肥料；倉敷廠利用氣化熔渣爐處理城市垃圾用于生產煤氣的同時熔渣供建材原料；福山廠則將原有機垃圾加石灰制成4000Kcal/kg的垃圾固形燃料后對外供應等。

（4）JFE鋼鐵的上級JFE持股公司則專門設立LFE環(huán)境從事更大范圍的節(jié)能環(huán)保工作，如在利用煤礦瓦斯制成柴油機用清潔燃料二甲醚后，又于201*年11月在北海邊建成100t/d利用劣質天然氣為原料的工試裝置，并以該產品開展了汽車公路行駛試驗，下一步將進行大發(fā)展。此外，為促進CO2減排工作，除已建成3處風電共3.7萬KW外，還開展了從設備制造、選址建設和維修的配套服務，到201*年已接到780KW為主的風電訂貨124臺，合91850KW，同時還和美、加有關公司合作在日推廣新型清潔能源的固體氧化物型燃料電池。

（5）普鋼電爐鋼廠利用建筑用鋼材市場疲軟，電爐能力有余的條件，開展了廢物處理利用，用于增加企業(yè)收益。首先是住友金屬系的共英制鋼，利用電爐1600℃的高溫對手術刀、注射針管等醫(yī)療廢物進行無害化處理的同時，金屬作為原料利用，雜質進入電爐渣中一并作為建材原料利用。由于收費較低，現已由山口工場和大阪工廠每年為3萬戶醫(yī)療單位處理8.5萬t醫(yī)療廢物，并專門有15臺卡車從全國各地運輸，年收入達百億日元�，F為降低成本和擴大服務，已改用鐵路集裝箱運輸，運費可降低1/2，效益更好，計劃201*年擴大到名古屋廠和子公司的關東鋼業(yè)（茨城縣），處理量和效益則相應上升。

JFE系的大和鋼業(yè)利用電爐處理廢干電池，效益也非常好，201*年的處理量達2400t，為上年的2倍，今后仍呈擴大趨向。普鋼電爐首戶東京制鐵則開始利用“報廢汽車再生法”實施的機會，在子公司東北東鐵（青森縣）投資30億日元建成處理汽車粉碎屑的炭化爐，除收處理費外，對產出的金屬粉和炭粉等大部自用，因此效益也很好。

（6）愛知制鋼開發(fā)成功利用軋鍛鐵鱗生產植物活性劑的高新技術，發(fā)揮了鐵離子促進葉綠素生產的作用，上市3年后證明，它不僅可使瓜果早熟，還可以改進堿性土壤和有利于沙漠綠化。

擴展閱讀：近年日本煉鐵工序的節(jié)能環(huán)保技術簡介

近年日本煉鐵工序的節(jié)能環(huán)保技術簡介

據中國鋼鐵新聞網201*年3月23日報道：日本在鋼鐵發(fā)展達到頂峰的上世紀70年代，曾擁有高爐70座，年煉鐵能力1.1億t。石油危機以后從節(jié)能的角度出發(fā)，對小型落后的高爐采取了大幅度關停的措施，到1995年僅保留高爐31臺。最為突出的是新日鐵釜山廠，由鋼鐵聯合企業(yè)變?yōu)橹皇?個線材工廠并依靠外部供坯生產的鋼鐵廠；廣煙廠和廠由于高爐關停后只有靠轉爐吹氧噴煤熔化廢鋼鐵煉鋼。對保留生產的高爐也全面實施了節(jié)能環(huán)保技術，如高爐頂壓發(fā)電、熱風爐利用余熱提高風溫、燒結機利用余熱發(fā)電以及用噴煤粉全部代替了噴油，并達到了100kg/t以上的水平，這些措施均對能耗達到國際先進水平作出了很大的貢獻。同時在含鐵粉塵用于燒結機配料和高爐渣用于水泥等方面也進步很快，1995年的利用率已達到96%左右。

1995年以后為了貫徹“世界21世紀議程”中提出的可持續(xù)發(fā)展方針以及以減排CO2為中心的節(jié)能環(huán)保企業(yè)201*年志愿計劃，除了開展高爐噴吹廢塑料代煤和開發(fā)直接還原鐵技術以合理利用資源和能源外，還利用90年代后期鋼鐵需求疲軟導致高爐低利用系數生產的有利時機，大力開發(fā)擴大噴吹煤粉以代焦炭而降低成本的技術，部分高爐月度噴煤比高達254~266kg/t鐵，具體情況如表1所示。

表1日本噴煤比較高的高爐各項指標

由此，在1998年和1999年，日本全國噴煤比也創(chuàng)造了129.5kg/t和132.9kg/t的歷史新紀錄。201*年以后隨著鋼產量和生鐵產量的上升而高爐又減少了3座（中山制鋼關停2×850m3高爐和JFE鋼鐵千葉分廠關停201*m3高爐），由于利用系數的提高，噴煤比開始略有下降，具體見表2。

表2近年日本高爐產量和燃比指標的變化

為了適應今后鋼產量繼續(xù)增長對鐵水產量的要求，日本鋼鐵企業(yè)鑒于高爐的傳統(tǒng)煉鐵工藝乃高能耗工藝且節(jié)能潛力已接近極限，因此不愿新建高爐而采取了擴大廢鋼鐵利用量的措施。除無高爐的新日鐵廣煙廠和廠采用了轉爐吹氧噴煤化鐵煉鋼外，有高爐的新日鐵名古屋廠和JFE鋼鐵京濱廠正在籌建用焦炭熔化廢鋼鐵的50萬t/a豎爐中，能耗和CO2排放量僅為高爐產鐵水的1/2，投資僅百億日元，也比新建高爐低，且可充分利用日本廢鋼鐵有余的資源優(yōu)勢。

鑒于高爐頂壓發(fā)電、利用余熱、提高風溫和改善原燃料等常規(guī)節(jié)能技術我國各廠都在推廣應用，故不在此進行介紹。本文重點介紹具有日本特色的廢物循環(huán)利用技術和直接還原鐵生產技術，以供大家參考。

a）201*年各鋼鐵廠高爐生鐵產量和燃比

201*年，7戶高爐生產公司共有31座高爐生產，共產生鐵7928萬t，燃比為513kg/t，其中焦比383kg/t，噴煤比130kg/t。具體分廠指標如表3。

表3201*年各廠高爐生鐵產量和燃比

b）直接還原煉鐵法的開發(fā)簡介

美國Midrex公司于上世紀70年代開發(fā)成功在豎爐中900℃下以天然氣代焦炭為還原劑對球團塊加熱和生產直接還原鐵（DRI）的技術，由于它的設備遠比高爐簡單而規(guī)模小，且不用資源少而價格昂貴的焦炭，產品又供特殊鋼電爐廠用優(yōu)質原料，因此在產天然氣的地區(qū)開始推廣應用，以代替高爐煉鐵法，稱之為Midrex法。

神戶制鋼在參與此法的推廣中，于1983年并購了Midrex公司并主導了在全球的推廣工作，充分發(fā)揮了其鋼鐵生產的技術經驗，通過對還原氣體吹氧提溫以提高生產效率，并采取熱裝法直接裝入電爐，既有利于降低電耗，又可簡化流程，從而加速了推廣應用，到201*年已達3500萬t。為了在沒有天然氣的地區(qū)推廣直接還原煉鐵法，神戶和Midrex公司又陸續(xù)開發(fā)成功了用普通煤為還原劑生產直接還原鐵的Fastmet法和產出鐵水的Fastmelt法以及用粉煤和粉礦直接生產出粒鐵的ITMK3法。各種方法的特征對照如表4。

表4高爐煉鐵法和各種直接還原煉鐵法的比較

以下茲對后3種方法介紹如下：

（1）Fastmet法。采用此法時先將鐵礦粉和煤粉混合后壓制成球團狀，裝入環(huán)形加熱爐鋪成1~2層爐料，在高達1350℃下快速加熱，在爐內停留6~12分鐘后便形成直接還原鐵而排出爐外。球團塊還原時產生的CO可作為環(huán)形加熱爐的燃料利用，由此可大量節(jié)省燃料。為了對此進行驗證，神鋼在加古川廠建成2萬t/a的工試裝置，從1985年12月開始進行了歷時三年工試。另外還試用了對鋼鐵廠所產含鐵、鋅粉塵的回收利用，由于在高達1350℃的高溫下進行還原，可同時將含鐵粉塵內的鋅、鉛等有害金屬揮發(fā)去除，使生成的直接還原鐵內不含有害重金屬。而對揮發(fā)后鋅、鉛等成分在高溫廢氣中再度被氧化后，可在冷卻后除塵器處作為氧化鋅回收后供有色冶煉廠作原料利用，從而不僅可變廢為寶，更加大了它的節(jié)能、環(huán)保和經濟效果。

神鋼已于201*年向新日鐵廣煙廠提供了年處理煉鋼含鋅粉塵19萬t的設備。另于201*年向新日鐵光廠提供了處理5萬t電爐含鋅粒塵及氧化鐵皮等廢渣的回收處理設備，連粉塵中的鎳、鉻等高價金屬也得到了有效的回收利用，效果更好。據此，神鋼將加古川廠的工試設備適當改造擴大后用于本公司鋼鐵含鋅粉塵的回收處理設備加以利用。

表5干燥后球團塊和DRI的化學成分（單位：%）

（2）Fastmelt法。以煤為還原劑生產的還原鐵存在煤中灰分和硫波動的問題，為此開發(fā)出了Fastmelt法。即將上法產出的直接還原鐵在高溫下加入熔化爐進行熔化，在使渣、鐵分離的同時脫硫。熔化爐產生的CO，也供環(huán)形爐燃用。

用于熔化的能源，可以因地制宜使用電或煤。使用煤時由于熔化爐產生的氣體較多，從而整個系統(tǒng)不需外部另供氣體燃料。1座Fastmelt商用設備可年產鐵水50萬t左右，從而除了可供電爐鋼廠應用外，還可供轉爐鋼廠作為高爐的補充鐵水供應源。據云，神鋼已與我國石家莊鋼鐵廠商妥計劃合資建此項設備以供電爐用鐵水，另外還和其它廠簽訂了2~3項類似的合同。

（3）ITMK3法。它是以粉礦、粉煤為原料直接生產出將渣分離出的“粒鐵”的工藝。如果以目前的主流高爐為第一代煉鐵法，Midrex法等直接還原鐵生產法為第二代煉鐵法時，那么ITMK3法堪稱第三代煉鐵法，它與以往的煉鐵法完全不同，使用的是炭鐵復合技術。

神鋼于1996年在試驗中發(fā)現上述奇異現象后即開展了系統(tǒng)試驗研究，經在加古川廠中試對工藝思路驗證后，在美國會同有關方于201*年共同進行了2.5萬t/a的工試，現正計劃合資建設第一套50萬t/a實用化設備，計劃將于201*年投產。

工藝原理

在1350~1450℃下，將含炭復合球團礦加熱后便產生以下反應：Fex+yCO=xFe+yCO2C（s）=C（滲炭）Fe（s）=Fe（l）（熔融）

上述反應在10分鐘內完成，并使渣鐵完全分離。工藝流程：

（a）采用鐵礦粉和煤粉制成含炭復合球團；（b）把球團加入環(huán)形爐內，在1350~1450℃下進行加熱、還原、熔融、分離出鐵和渣；（c）在爐內將熔融鐵凝聚成粒狀，冷卻后和渣分別排出。

c)今后應用展望

ITMK法不用焦炭和塊礦，可用普通煤和低品位礦等高爐不便應用的劣質原料，且工藝設備簡單，因此靈活性大而投資低（50萬t/a設備估計為150億日元），符合合理利用資源和環(huán)境友好的戰(zhàn)略方針，預計今后將很快應用。另和該法類似但以褐煤作為還原劑的“UBC”法，已由神鋼主持在印尼小試，并計劃于201*年中試，看來它的發(fā)展前景相當廣闊。在循環(huán)經濟的推動下加強廢物使用

1996年公布的減排CO2為中心的節(jié)能環(huán)保企業(yè)201*年志愿計劃中提出鋼鐵產業(yè)廢物利用率達99%和消化廢塑料100萬t的目標，對推動鋼鐵業(yè)的廢物利用起了重大作用。特別是201*年通過頒布“建設循環(huán)型社會基本法”及相關配套法規(guī)后，循環(huán)利用廠內、廠外廢物更成為21世紀的基本國策，更發(fā)揮了極大的推動作用，而每項進展都對節(jié)能環(huán)保帶來極大的效果。

現對煉鐵工序的有關部分簡要介紹如下。（1）高爐噴吹廢塑料代煤技術。

NKK學習德國不來梅鋼鐵廠的經驗，于1996年10月在京濱廠1#高爐（4093）上試噴產業(yè)廢塑料成功，不久便推廣到福山廠高爐和神戶加古川廠高爐。201*年4月開始全面實施“容器包裝再生法”以后，改用噴吹生活混合廢塑料為主。到201*年京濱、福山兩廠年噴吹～15萬t，計劃201*年達30萬t；神鋼則年噴2萬t。噴吹廢塑料除代煤粉實現了節(jié)能效果外，由于塑料的含氯量和發(fā)熱量大于煤粉，除起到還原劑的作用外，高爐煤氣的熱值也得到一定程度的提高，故總的能量利用率可達75～80%，高于廢塑料油化、氣化的65%，屬于一種較好的利用方式，但較焦煤中摻入廢塑料的94%則略差，因此今年通過招標方式選用委托處理戶后，煉焦利用方式的發(fā)展更快。此外，為防止含氯廢塑料中氯過多時產生的鹽酸對管道的腐蝕，高爐噴吹廢塑料控制含氯廢塑料比為≤2%（焦煤摻用為5%），也增加了預處理的復雜性。

高爐噴吹廢塑料的預處理系統(tǒng)大致為：對成捆運來的廢塑料拆包后，除人工檢出明顯雜物外并分為固形類（如PET瓶類）和膜片類（如包裝袋類）。對固形類通過破碎機處理為適于向高爐噴吹的粒度后貯存；對膜片類先破碎為4～5mm小片并利用比重法將多余的PVC等含氯廢塑料分離出單獨處理，對合格的塑料則送造粒機制成適合噴出的粒度后存?zhèn)}。對含氯廢塑料經專門回轉窯加熱處理使氯和部分氫蒸發(fā)后再經冷卻后以鹽酸回收后，供鋼鐵廠冷軋工場酸洗用。對脫氯后的部分則同樣送造粒后存?zhèn)}。然后由存?zhèn)}轉運噴吹罐以噴入高爐風口內。為保持在風口適度停留和合理燃燒，需控制造粒的合理粒度。

日本鋼鐵企業(yè)爭相使用廢塑料，除節(jié)能環(huán)保意識較強外，還有處理每t廢塑料可收到2～4萬日元處理費的鼓勵政策，這點很值得我們學習。

（2）君津廠的30萬t含鐵粉塵全部得到利用。

君津鋼鐵廠作為千萬t級大鋼廠每年產生的大量含鐵粉塵大部摻入燒結礦原料中得到有效利用，但每年仍有30萬t含鋅0.7~0.9%的含鐵粉塵恐影響高爐順行而作為廢物填埋處理。為完成志愿計劃中廠內廢物利用率達99%的目標，201*年引進美國環(huán)形爐技術，對粉塵制球團利用環(huán)形爐在脫鋅的同時制成金屬化率達70～85%、強度達50kg/cm2的直接還原球團，加入高爐利用不僅代替了燒結礦，且焦比也有所下降，加上由廢變寶，經濟效果更好。這個18萬t/a的創(chuàng)新工程于201*年獲得了經產省大臣節(jié)能獎。接著在201*年又建成了萬t/a的環(huán)形爐，使全部的含鐵粉塵得到了利用。神鋼學習該廠經驗利用自行開發(fā)的環(huán)形爐也對高爐系統(tǒng)的含鐵粉塵作了有效利用，其它廠也在學習中。

（3）利用高爐渣開發(fā)高功能產品。

近年來高爐渣作為水泥用原料已得到充分的利用，但各大鋼仍在積極開發(fā)高功能產品。如JFE鋼鐵開發(fā)成功的抑制路面溫度上升產生熱島現象的路面鋪裝保水材，優(yōu)于一般的水泥制品。新日鐵則開發(fā)成功利用高爐渣和腐植物混合材以有利海洋藻類生長的新材料，均是明顯的例證。

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