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劣質鉄鉱石および副生炭材からの炭材内装鉱石製造と高速還元プロセスの確立

以劣质铁矿石及副产碳质原料生产碳质矿及高速还原工艺的建立

基本信息

批准号：
19K15354
负责人：
阿部圭佑
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K15354/
关键词：
製鉄ゲーサイトタール多孔質 CO2 炭材内装鉱石

项目摘要

製鉄業の高品位原燃料枯渇のため、低品位原料を用いた製鉄法が注目されている。ゲーサイトを主成分に持つ劣質鉄鉱石は300℃程度のか焼でナノ多孔質化し、その細孔中に炭素を導入した炭材内装鉱石は、鉱石・炭材の近接配置により高速還元が可能となる。本研究ではFeOOHを主成分に持つ劣質鉄鉱石と副生炭材（タール）を組み合わせた炭材内装ゲーサイト鉱石を用いた高速製鉄システムの製鉄業への適用を想定し、(1)炭材内装鉱石最適作製条件の実験的な検討および(2)エクセルギー・CO2排出量の観点から提案システムの解析、をそれぞれ実施した。(1)炭材内装鉱石最適作製条件の実験的な検討では、炭材内装鉱石作製条件（鉱石/タール比、熱処理条件）や原料鉱石径等を様々に変えて炭材内装鉱石を作製し、後の還元実験で得られる鉱石の還元率への影響を調査した。高い鉱石/タール比および低い熱処理温度ほど炭材内装鉱石中のC, H量が増加することに加えて鉱石細孔中への炭材充填率が上がり鉱石/炭材の接触面積が増加したため、還元率が向上した。また使用する鉱石径が大きいほど鉱石還元後の再酸化の抑制により還元率が向上した。(2)エクセルギー・CO2排出量の観点から提案システムの解析では、従来高炉を使用した製鉄システムと本技術を利用した製鉄システムについて、エクセルギー（エネルギーの質を表す指標）および二酸化炭素排出量について比較をおこなった。エクセルギー効率は従来システムよりも４％向上し、二酸化炭素排出量は11％低減したことから、本システムは劣質原料を有効利用可能しながら、従来製鉄システムよりもエネルギー・CO2の観点から優れた製鉄システムであることが客観的に示された。

Iron making industry high-grade raw materials and fuels, low-grade raw materials and iron making method have attracted attention. The main component of the iron ore is the poor quality iron ore, which is burned at 300℃, porous, and carbon is introduced into the pores of the carbon material. The iron ore is embedded in the carbon material, and the carbon material is arranged in close proximity to the iron ore. This research aims to determine the application of high-speed iron-making systems in the iron-making industry by combining low-quality ferrite with by-product carbon materials (TAAR), which are the main component of FeOOH, and using the auxiliary ferrite inside the carbon materials,(1) a practical discussion on the optimal operating conditions for the ferrite inside the carbon materials, and (2) an analysis and implementation of the proposal on the optimal operating conditions for the ferrite inside the carbon materials. (1)The optimum conditions for the production of graphite in carbon materials were investigated. The influence of the production conditions of graphite in carbon materials (graphite/graphite ratio, heat treatment conditions) and the diameter of graphite in carbon materials on the production and subsequent recovery of graphite was investigated. High stone/carbon ratio, low heat treatment temperature, C, H content in the carbon material increased, carbon filling rate in the pores of the stone increased, contact area of the stone/carbon material increased, reduction rate increased. The recovery rate is higher after the use of large stone diameters and reacidification. (2)The analysis of CO2 emission point, the use of iron production system and the use of iron production system of this technology make use of iron production system, and the comparison of CO2 emission point. The production efficiency of iron is 4% higher, the carbon emission of diacidification is 11% lower, and the quality of raw materials can be utilized. The production efficiency of iron is 4% higher, the carbon emission of diacidification is 11% lower, and the quality of raw materials can be utilized.