环境和谐型炼铁工艺技术开发——日本COURSE501COURSE50概要日本钢铁工业的能源效率达到世界最高水平，为防止地球变暖，减排CO2做出了很大贡献。今后，要在全球范围进一步减排CO2，关键是技术开发。从长远看，革新性的技术开发是根本对策。2007年5月，日本前首相安倍晋三发表了“美丽星球50(CoolEarth50)”计划，在该计划中提出了开发节能技术，使环境保护和经济发展并举。“创新的炼铁工艺技术开发(COURSE50)”就是为实现这一目标的革新性技术之一。COURSE50(CO2UltimateReductioninSteelmakingprocessbyinnovativetechnologyforcoolEarch50)是通过抑制CO2排放以及分离、回收CO2，将CO2排放量减少约30％的技术。2030年将确立此项技术，2050年实现应用及普及。该项技术开发的第一步(2008～2012财年)主要是应征新能源产业技术开发机构(NEDO)的研究开发计划。该机构的“环境和谐型炼铁工艺技术开发”已正式通过。COURSE50——开拓新的未来，新一代炼铁法的开发终于启动了。COURSE50流程示意图见图1。2减排CO2技术用氢作还原剂还原铁矿石，产生H2O，减少CO2的排放量。氢作还原剂炼铁工艺示意图见图2。2．1氢还原机理一般情况下，如果用CO气体还原铁矿石，就会产生CO2。而用氢作还原剂的炼铁法只产生H2O，所以，可以说是非常有利于环保的炼铁法。两种还原方法对比见图3。2．2氢还原的特点传统的高炉炼铁法是利用CO气体作还原剂，去除铁矿石中的氧(还原)。CO气体的分子大，所以，难以渗透到铁矿石内部。H2气体的分子极小，能够很容易渗透到铁矿石内部，其渗透速度约是CO气体的5倍。因此，高炉使用H2作还原剂可以实现快速还原。氢还原特点见图4。现在，世界上有使用天然气的直接还原炼铁法(由铁矿石直接还原成固体铁的方法)。但是，缺乏天然气的日本不能采用这种直接还原炼铁法，而且，也很难制取廉价的H2，所以，目前高炉炼铁法中还没有采用H2还原技术。3分离、回收CO2技术3．1化学吸收法的开发化学吸收法是在吸收塔让氨等碱性水溶液(吸收液)和含CO2气体接触，选择性地将CO2吸收在吸收液里后，用再生塔加热吸收液，分离、回收高纯度的CO2的技术。化学吸收法流程图见图5。化学吸收法适用于从常压气体中分离、回收大量的CO2。但是，应用于炼铁工艺还是开发的初始阶段，必须解决几个问题。因此，在COURSE50计划中将30tCO2／d规模的工艺评价设备纳入实际炼铁工艺，致力于以下技术开发。：30tCO2／d评价设备和1tCO2／d试验装置见图6和图7。(1)减少能耗(开发新吸收液，有效利用由炼铁工艺中获得的能量)；(2)定量化分离、回收CO2技术对炼铁工艺影响。3．2运用实验方法和计算方法开发新吸收液充分运用量子化学、统计数据处理等计算方法和实验方法，致力于新吸收液的开发。同传统吸收液相比，该吸收液可大幅度降低分离、回收CO2所需的能量，是高性能化学吸收液。新吸收液开发步骤见图8。3．3物理吸附技术的开发物理吸附法是通过在流体分子和吸附剂表面之间工作的范德瓦尔斯力选择性地将CO2吸附在吸附剂里，采用减压操作，高纯度、高回收率分离、回收吸附的CO2的技术。物理吸附法系统简易，低能耗就可分离、回收CO2。该项技术应用于从高炉煤气中分离、回收CO2及大规模的煤气处理，这在目本也是初次尝试。在COURSE50计划中将3tCO2／d规模的评价设备纳入实际炼铁工艺，进行工艺开发。同时进行比该项技术能耗更低的，规模化技术的开发。物理吸附法示意图见图9。4支持COURSE50的技术4．1焦炭改良使用氢还原，降低高炉焦炭使用量，有望减少CO2排放量。另一方面，在焦炭用量减少的情况下，仍能维持铁矿石还原反应所需的炉内透气性，就需要高强度焦炭。由于氢还原时的吸热反应，高炉内温度降低，需要能够与之对应的高反应性焦炭。新开发的高性能粘结剂具有高软化熔融性和膨胀性，将焦炭用配煤颗粒间的空隙填满压实，有提高焦炭强度的效果。利用这种效果，可以提高以前不能使用的高反应性煤的配煤量，可以制造具有高强度和高反应性两种特性的焦炭，见图10。4．2提高焦炉煤气的氢含量●开发的必要性从外部采购高炉还原铁矿石使用的氢时，在制造氢的场所会产生CO2；●现状钢铁厂生产焦炭时产生的焦炉煤气中含...
VIP
