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【環境技術】JFEスチール「フェロコークス」 高炉のCO2排出を抑制

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これまで実験を行ってきた東日本製鉄所京浜地区のパイロットプラント=川崎市川崎区
これまで実験を行ってきた東日本製鉄所京浜地区のパイロットプラント=川崎市川崎区

 JFEスチールが、高炉で鉄鋼原料の銑鉄(せんてつ)を作る際のスピードを速める原料の開発を進めている。「フェロコークス」と呼ばれるもので、銑鉄を作るスピードが速まる分、エネルギー効率が高まり、二酸化炭素(CO2)排出も抑制できる。同社は現在、中規模のパイロットプラントを建設中。2022年ごろに実用化し、製銑プロセスのエネルギー消費量を10%削減したい考えだ。

 ■エネ消費量10%削減

 「世界に先駆けた省エネルギー技術になる」。JFEスチール西日本製鉄所福山地区(広島県福山市)の庵屋敷孝思(あんやしき・たかし)コークス部フェロコークスプロジェクト推進班主任部員は、フェロコークス開発の意義をそう強調する。

 同社は新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の支援を受けて、西日本製鉄所福山地区に約150億円をかけたパイロットプラントを建設、20年6月までに試運転を始める計画だ。これまで東日本製鉄所京浜地区(川崎市)で実験してきたが、今回は製造能力が1日300トンと、およそ10倍の規模を備える。概算になるが、この設備を5基そろえ、1日1500トン製造すれば、高炉1基の10%省エネが可能になるという。

 日本の鉄鋼業で主流となっている「高炉法」では、鉄鉱石と、石炭を蒸し焼きにしたコークスを高炉に投入して銑鉄を作る。コークスを投入するのは、鉄鉱石に含まれる酸素を取り除く「還元反応」を起こすためだ。ただしその過程では、大量のCO2が発生する。

 フェロコークスは、還元反応を促進する触媒の役割を果たすもので、低品位の石炭70%と鉄鉱石30%を混ぜて成型した後、空気を遮断し、個体有機物を加熱分解して作る。これをコークスの一部と置き換えると、低い温度で銑鉄を作れるため、エネルギー効率も高まる。

 フェロコークス内部では、石炭と鉄鉱石がすぐに反応するため、一酸化炭素が次々と発生。鉄鉱石から酸素を奪う「間接還元」が進み、銑鉄を作る時間が短縮される。一方で、コークスの炭素分がCO2と反応し、一酸化炭素を発生。このとき「吸熱反応」が起こり、高炉内部の温度が下がる。

 基本技術は確立済み。西日本製鉄所福山地区では新日鉄住金と神戸製鋼所も一部参画し、フェロコークスを連続的に製造した場合や、投入した高炉の操業安定性などを評価する計画だ。庵屋敷主任部員は「建設は順調。今後は機械の据え付けを行って着実に完工し、試験操業につなげていきたい」と意気込む。

 ■日本の評価高める技術

 日本の鉄鋼メーカーは1970年代の第1次石油危機以降、省エネ技術を徹底的に磨いてきた。その結果、世界一の生産効率を達成、競争力を大いに高めた。現在は、石炭の代わりに水素を使って還元する高炉技術の開発も進めている。

 もっとも、鉄鋼業は他の産業に比べてCO2排出量が多い。地球温暖化防止に向けた国際的枠組み「パリ協定」の適用開始を間近に控え、企業にも環境負荷低減などの社会的責任が求められる中、風当たりが強まりつつあるのも事実だ。逆に、CO2排出抑制や省エネの新技術を生み出し、世界に広めれば、日本の評価は大いに高まる。

 日本鉄鋼連盟は、2100年までに業界が排出するCO2をゼロにすることを目指す長期ビジョンを11月に発表したばかり。鉄連会長を務めるJFEスチールの柿木厚司社長は「何とか達成するような形で臨んでいきたい」と話す。次世代技術の中でも実用化が比較的近いフェロコークスは、目標達成に向け勢いをつける重要な役割を担うことになる。(経済本部 井田通人)

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