日本長流程鋼鐵廠環保措施
1.神戶制鐵所在煉鐵領域的環境對策
神戶制鐵所是一個鄰近住宅區的都市型鋼鐵生產企業，出于對環保的考慮，采取了降低廠內排出廢氣中SOx、NOx并抑制粉塵和臭氣等一系列措施。
作為環保對策，該廠一直將抑制CO2的排放擺在最重要的位置。高爐是耗能大的大型設備，如何設法減少其CO2排放對環保具有重要作用。
以下特以高爐為中心，介紹近年該制鐵所的環保對策及減排CO2的情況。
1.1減輕環境負荷
a.利用筒倉減少粉塵
該所3號高爐的燒結車間在1999年因興建2×70萬kW機組火電廠而關閉，煉鐵主原料也從原來的自產燒結礦改為加古川制鐵所生產的堆場燒結礦，最終從2001年起轉向采用全球團礦操作，所用的球團礦含有加古川制鐵所生產的堿性球團礦和進口球團礦。
從燒結車間停產前后的神戶制鐵所平面布置圖可知：原來僅焦炭為筒倉貯存，煤和礦石都為原料場堆放；現在燒結車間和料場均已拆除，而成為IPP（火電廠）區域，在其中部分土地上建設了裝煤的全密閉化12個筒倉，容量合計36萬t，可同時向IPP（日用煤1萬t）和高爐（日用煤0.8萬t）供煤。另外，還新建了球團筒倉。
這樣一來，原來堆積在料場上的礦石和煤，就因燒結這一前處理工序的省略，而實現了全部筒倉密閉貯存，加之運送的皮帶機密閉化，從而大幅減少了制鐵所內粉塵發生量。
b.引進高爐渣水淬設備
原來的高爐渣100％為緩冷處理，在緩冷時伴隨灑水而產生硫的臭味。另一方面，由于政府最近制定了海砂限采規則及對購買進行了限制，故市場增加了對高爐水淬渣這種砂的代用品的需求。
因此，該所引進了高爐渣水淬設備并于2003年11月投產。利用實驗室試驗查明了灑水時間和高爐渣含硫氣體發生量之間的關系如下：緩冷渣因渣溫高而在初期就發生較多含硫氣體，然后含硫氣體隨渣溫下降而逐漸減少，但一段時間內仍能聞到硫味。另一方面，大水量淬渣時溫度急降，含硫氣體發生量很快就降至難以感知的程度。
1.2節約能源
a. 利用3號高爐大修降低燃料比
高爐是制鐵所中耗能最大的設備，從高爐排放的CO2約占制鐵所總排放量的65％；并且，大部分CO2來自還原劑，故降低還原劑的使用率，對于減排CO2具有很大作用。
一屆壽命達24年的3號高爐于2007年11～12月經45天的超短期大修后點火投產。如前所述，此高爐是日本國內唯一采用全球團礦操作、利用大修擴大了爐口和爐腹直徑，并將容積由原來的1845m3擴大到2112m3。容積的擴大不但確保了產量的增加，而且因爐體形狀的最佳化而改善了爐料透氣性，從而降低了燃料比。
b.面向將來的CO2減排技術
日本各鋼廠雖也積極進行了降低高爐燃料比的試驗研究，但在現有原料條件下，達到470～480kg/t基本上是最小值，要進一步降低是困難的。其中，神戶制鐵所根據全新的原理，進行了能有效降低燃料比的含碳人造塊礦的開發。
含碳人造塊礦是將粉碎的煤粉和鐵礦粉加熱，利用煤的熔融軟化性在不同粘結劑的作用下加壓成形。其特點如下：
①在100％使用劣質（中高結晶水）礦石時也能確保高爐所需塊礦強度，并能適應今后礦石劣質化的形勢。
②可100％使用比煉焦煤價格低的弱粘結性煤。
③其還原性和還原粉化性都優于普通燒結礦。
另外，新日鐵的高爐內還原反應模擬和住友金屬試驗高爐的結果表明，在高爐入爐料中配入10％的含碳塊礦，即可提高高爐內的還原效率（CO利用率），從而將燃料比降低30kg/t鐵水。
2.JFE利用煉鐵過程的塑料再循環利用
JFE將城市廢棄物作為循環再利用的資源，如在煉鐵工藝中作為原料再利用。
在京浜地區的JFE東日本制鐵所，從1996年開始將廢塑料代替部分焦炭作為高爐還原劑使用，其后一直將使用過的塑料容器包裝等作為煉鐵用原料進行了再資源化。
2.1 在煉鐵工藝中將使用過的塑料再資源化
a.作為鐵礦石還原劑的利用
將塑料破碎、造粒后從高爐下部風口吹入爐內、變成還原性氣體能將鐵礦石還原成鐵。沒有參與還原反應的氣體，可從高爐上部回收，供制鐵所內的加熱爐和發電廠使用。即向高爐內吹入的塑料可以100％得到有效利用；并且，此過程為塑料中氫氣的還原反應而不產生CO2，故較之焦炭作還原劑，具有減排溫室氣體的特點。
由于將原來作為廢物丟棄的廢舊塑料作為鐵礦石還原劑加以利用，既可以在煉鐵工序節省煤炭資源，又能避免因焚燒塑料而增加CO2的排放。這種塑料的再循環利用減少了化石燃料的消耗和對環境的負荷。
b.塑料制容器包裝的利用
將塑料制容器包裝再資源化的高爐原料化處理流程如下：將收集并壓縮打包的廢塑料拆捆后，送入分選機，在選出細頸瓶和軟膠片的同時，除去各種雜質，再用破碎機將之破碎到預定顆粒直徑，作為高爐還原劑；另一方面，軟片類塑料經由破碎機破碎成預定粒徑后，根據塑料的比重差用離心機除去強腐蝕性的聚氯乙烯塑料，以剩下的薄片造粒后用作高爐還原劑。
c.廢舊塑料的熱處理微粉化
若用破碎機將塑料破碎成微粉，所產生的摩擦熱就會將之熔融軟化。因此，為將其粉碎到1mm以下，必須具有特殊的冷凍破碎技術，不然廢塑料的再資源化就難實用。然而，將廢塑料進行加熱處理而使之脆化，即使在常溫下破碎也可實現微粉化。應用此原理，建設了采用廢塑料熱處理工藝的APR設備，并于2007年投產。
APR設備由將廢舊塑料熔融、脫氯和微粉碎工序構成：首先將塑料加熱、脫氯、混合、再冷卻固化，將經此處理過程脆化的塑料在常溫下粉碎，可使制品粒徑達到200～400μm。這樣制得的塑料微粉在高爐內的反應性比原來的顆粒要高得多，更能獲得有效利用。
d.使用氣化改質爐制造燃氣
日本在千葉地區建設了熱選擇（thermo-select）方式氣化改質爐，以可燃性廢棄物和塑料制包裝容器為對象進行氣化，向制鐵所供應制造的燃氣。熱選擇方式的特點，是在約1200℃的高溫下將可燃性廢物氣化，經由氣體改質、精制過程而將二惡英類有毒氣體的發生抑制到極限，從而可回收提純燃氣，并可將熔渣、金屬等無機物進行再資源化。
JFE西日本制鐵所從2005年開始，對一般廢棄物和工業廢棄物進行了燃氣化，并將精制燃氣供給該制鐵所使用。
2.2 伴隨再資源化的環境負荷
廢塑料的有效利用對于節省資源、能源和減排溫室氣體以保護地球環境都是有利的。根據各種再商品化方法的CO2減排效果和殘渣發生量的數據統計可知，高爐原料化法利用1t包裝料時的殘渣發生量為174kg，較之其它的化學再循環法雖然多些，但其CO2減排量比其他化學法如焦爐法，氣化制氨，油化的都高，表明高爐利用廢舊塑料對減排溫室氣體很有效。
3.新日鐵的粉塵再循環利用技術
對于鋼鐵生產過程中發生的各種副產物，新日鐵將其作為循環資源而利用，并持續推進環境負荷少的零排放。以下介紹擁有基礎技術的君津制鐵所煉鐵粉塵的再循環技術。
以前，廠內的含鐵粉塵用作燒結原料或冷球團礦。然而燒結或球團礦生產中，鋅含量高，對高爐操作不利，所以無法將含鋅粉塵作為煉鐵原料，只能放棄回收。
現在，由于轉底爐的應用，可將原來被迫放棄回收的粉塵中的鋅除去，因此現在基本上所有粉塵和塵泥都能進行再資源化了。
3.1基本工藝過程
脫鋅是粉塵再資源化的首要目的，且須使脫鋅率達90％。通過對現有能進行還原脫鋅處理的各種工藝的比較，最終選定了轉底爐。
君津廠應用轉底爐，開發了用低含鋅粉塵生產高強度還原球團的技術，可以實現向高爐的再資源化。
3.2粉塵再循環設備概要
在1號轉底爐處理中，將原料粉塵用圓盤式造粒機造成球后再裝入轉底爐。具體流程是按預定的配比從各原料斗內放出不同的粉塵，在球磨機內混勻后，由圓盤造粒機制成球，再將此生球團干燥后投入轉底爐爐內進行還原和脫鋅。
2號轉底爐的原料主要是高水分的塵泥，在預處理中需脫水和成形。將轉底爐旋轉1周而進行并完成了還原和脫鋅的成品球團（隔絕空氣）冷卻后，貯存于成品槽中，可按需送入高爐煉鐵。含鋅廢氣經余熱鍋爐/熱交換裝置后，在集塵器中捕集濃縮了鋅。
3.3粉塵再循環技術
因球團是直接用于高爐煉鐵，故要求符合高爐對原料的性能要求。研究和試驗的結果表明，可以制造出能耐高爐內磨擦與熱沖擊的高強度還原球團，從而為將粉塵作為高爐再資源化奠定了基礎。
3.4還原球團成品性狀
從球團的外觀和斷面圖可知其有致密的金屬化和足夠高的強度；即使與一般燒結礦比較，此球團也是粉化率極低的優質料。
3.5還原球團在高爐的使用效果
查明了高爐使用還原球團成品的單耗與高爐燃料比之間有如下關系：每當向高爐裝入30kg粉塵制成的還原球團，即可減少7kg還原劑消耗，從而定量確認了改善高爐操作的效果，且還原劑的減低效果超過了制造還原球團時的能源支出。另外，粉塵再資源化使原來可能被廢棄的碳分和鐵分得到有效利用，一年可節能1400TJ。
從2008年3月起，新日鐵君津廠有3臺轉底爐順利運轉。在轉底爐的使用中確立了粉塵造粒、成形、反應條件控制、廢氣處理及高爐用高強度還原球團制造等一系列技術，從而最先在世界上實現了利用轉底爐將鐵廠粉塵作為高爐煉鐵再資源化。
由于將轉底爐和現有的再資源化設備有機組合，而構建成新的再循環系統，基本上可將鋼鐵生產過程中產生的全部粉塵和塵泥實現再資源化。
4．住友金屬的鋼鐵副產物再循環
住友金屬公司2007年因鋼鐵生產而產生的爐渣、粉塵和塵泥等副產物為576萬t。為減少最終的處理量，對之進行有效利用是個重要課題，即爐渣主要作為各種渣制品原料，而后二者則作為煉鐵原料進行再循環利用。結果使該公司的副產物再循環率從2001年起連續7年均達98％，最終處理量減少到11.4萬t，實現了鋼鐵業自主行動計劃目標。除此之外，還采用RC資源循環爐對公司內、外的產業廢棄物進行了循環利用。
現以渣制品化處理的高效化為例，介紹該公司和歌山廠處理煉鋼渣的加壓式蒸汽消化設備和粉塵再循環，及公司外廢棄物應用情況——鹿島廠的回轉窯型RC資源循環爐。
4.1 和歌山廠的煉鋼渣加壓式蒸汽消化設備
煉鋼渣因含有未熔融的生石灰和水反應，造成體積膨脹，用作路基材料時易引起道路變形。因此，使用前要用水（或蒸汽）對其進行處理，促使其充分消化，結束膨脹。此消化時間在自然狀態下需2年，即使進行堆放式蒸汽消化也需2天，加之占地多，又是手工操作等，都是應解決的課題。
為解決這一問題，即提高消化效率而開發了一種加壓式蒸汽消化設備。因在加壓（0.6MPa）蒸汽氛圍下進行消化反應，故其反應速度達常壓下的24倍。用鏟車將煉鋼爐渣送進渣籠，然后用移動臺車將渣籠送入高壓蒸鍋內進行消化，從而大大提高了處理效率并減輕了操作負荷。而且，因反應的均勻化提高了處理渣制品的質量，減少了占用土地和處理設備費用。另外，機械化作業既省力又確保了高安全性。
4.2 鹿島廠的回轉窯式RC資源循環爐
原來對廠內的鐵系粉塵，部分作為高爐煉鐵原料進行再循環利用，余下的則填埋處理。對于Fe·C系污泥和電爐煉鋼粉塵等外來廢棄物，也是直接填埋或焚燒后填埋。
為了節省資源并保護環境，該廠引進了回轉窯式RC（即再循環的）資源循環爐并投入運轉。
該廠自產的鐵系粉塵作為高爐原料時，由于含鋅，所以利用率低。外來的產業廢棄物也因含有Zn而難以再循環利用，從而使天然資源耗用增加；且廢物中所含的碳不能有效利用，焚燒又會增加CO2排放。
為解決這一問題，引進了回轉窯設備并進行了多項的技術開發，從而穩定了操作和制品質量并降低了成本。主要內容如下：
·回轉窯的穩定操作
引進碳的快速分析儀，并強化原料配比管理以穩定原料中的碳濃度；開發高精度原料配合裝置以強化高精度管理；強化窯內溫度監測和控制，改善窯內襯磚材質以防止爐料粘附；強化原料成分管理以防止熔融溫度下降。
·提高粗ZnO品位
設置粉塵干式分級裝置，管理原料Zn含量。
·低成本化和環保化
由于將廠內的粉塵脫Zn后作為高爐原料進行再循環，提取出的Zn可作為精煉Zn的原料，故整個生產過程中完全沒有副產物。以節約資源為目標，將原來進行填埋處理和焚燒處理的產業廢棄物進行回收與再循環處理。另外，原來使用焦炭作為RC循環爐的還原劑，后來則利用原被焚燒處理的碳系廢棄物作為部分焦粉的代用品，不僅降低了成本，還減少了CO2排放。
鹿島廠構建的此再循環系統改善效果如下：節省了天然資源；二次廢棄物實現了零排放；減少了CO2溫室氣體排放以防止地球變暖。
以上述效果為基礎進行鐵分換算，鐵的回收量相當于日本鐵產量的0.1％；按純Zn分計算，粗ZnO的產量相當于日本Zn產量的1％。
為了滿足用戶需求，決定設置第二臺RC資源循環爐，預計2010年投產，將進一步推進住友金屬的資源化再循環工程。
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