ITmk3® プロセス

プロセス概略

神戸製鋼は微粉鉱石と一般炭を使い、比較的低溫で急速に還元?浸炭?溶融?スラグ分離を行い、粒狀鉄を製造する新製鉄プロセス、ITmk3®(アイ?ティー?マークスリー)を開発しました。
現在の製鉄の主流である高爐法を第1世代、ミドレックス法に代表される直接還元製鉄法を第2世代とすると、ITmk3®は従來とは全く異なるコンセプトのもとに開発された第3世代の製鉄法です。高爐法での8時間、ミドレックス法での6時間という反応時間に対して、ITmk3®はRHF(回転爐床爐)を用いて一連の反応を約10分で完結できます。

製鉄プロセスの変遷イメージ図

近年、世界の鉄鉱石市場では高品位の鉄鉱石確保が困難となりつつあり、低品位鉄鉱石の有効活用が課題となっています。現在、低品位の鉄鉱石は微粉に粉砕し、これを選鉱して高品位の粉鉱石を取り出し、ペレットに焼き固められ、高爐や還元鉄プラントで製鉄原料として利用されています。ITmk3®プロセスはこの粉鉱石を石炭と混合して生ペレットを造り、これを回転爐床爐に投入し、一挙に還元?溶融する事で粒狀鉄(アイアンナゲット)を製造します。
また、粉鉱石の還元剤として利用する石炭も、高爐で利用される原料炭に比べ大規模且つ広範囲に賦存する一般炭を利用するので、石炭の調達先を拡大できるばかりではなく、高爐で不可欠なコークス化も不必要となり、環境負荷も軽減される事になります。
これまで利用が困難であった低品位の鉱石と還元剤としての一般炭の利用をITmk3®は具現化しました。これにより、従來より製鉄コストを低減させるばかりではなく、製鉄原料の範囲を広げ、更に環境負荷の軽減にも繋がるため、今後の鉄源供給の畫期的なプロセスとして、世界から注目されています。


商業プラント第一號機

神戸製鋼はアメリカのSteel Dynamics Inc社との協業で、商業第一號機をアメリカ、ミネソタ州に建設しました。

ITmk3商業第一號機

場所:
米國ミネソタ州ホイットレイクス
生産量:
年産50萬トン
生産開始:
2010年1月
社名:
Mesabi Nugget Delaware, LLC
(2006年に設立されたSDI社と神戸製鋼のジョイントベンチャー)
製品:
SDI自社電爐工場にて使用予定
神戸製鋼の役割:
ITmk3®プロセスのライセンス供與、エンジニアリング、主要機器供給、指導員派遣

プロセスの特徴

1. 低品位鉄鉱石の活用

低品位の鉄鉱石を微粉に粉砕し、これを選鉱して鉄品位を高めてITmk3®の原料に使用します。従來、微粉鉱石を利用する為には、一旦焼成ペレットを製造し、これを高爐?還元鉄プラントに投入して鉄を製造してきました。ITmk3®は、この焼成ペレット製造プロセスを省き、生ペレットから直接アイアンナゲットを製造します。

2. 一般炭の活用

ITmk3®プロセスは一般炭を鉄鉱石の還元に利用できます。一般炭は高爐で利用する原料炭と比べ広範囲に亙って豊富に賦存し、更に安価且つ容易に入手する事ができる石炭資源です。今後ますます高まる原料炭の資源問題に対応したプロセスです。

3. フレキシブルなオペレーション

ITmk3®はシンプルなプロセスであり、容易に運転ができます。また爐內の滯留時間が10分程度と短いため、プラントの起動?停止も容易に行うことができます。

アイアンナゲットの特徴

アイアンナゲットは、電爐ミルでの清浄鉄源や高爐ミルでの増産材としての利用が期待されています。
電爐ミルの原料であるスクラップには銅やスズなどの不純物が含まれており、製品の品質に影響を與えます。スクラップの希釈原料としてアイアンナゲットを利用することにより、製品の高品質化が可能となります。また高爐ミルでは、溶銑にアイアンナゲットを添加することにより、増産効果が得られます。
高品位のスクラップや冷鉄源の安定確保が困難となっている中、ITmk3®プロセスで製造されるアイアンナゲットは、これらの需要に応える製品として注目されています。

アイアンナゲット

  1. 高爐銑鉄同等の高品質:
    金屬鉄 96~97%、スラグフリー
  2. 電気爐?転爐での生産性向上に繋がる性狀:
    高密度、適度なカーボン含有量による優れた溶融性
    理想的な製品サイズにより、製鋼プロセスでの連続フィードが可能
  3. 輸送/ハンドリングが容易:
    再酸化や自然発火、粉化の恐れがない為、ハンドリングが容易

開発経緯

1996-1998年
當社研究所での開発?試験
1999-2000年
パイロット?プラント建設 (3,000t/y)
當社加古川製鉄所での連続操業
2002-2004年
パイロット?デモンストレーション?プラント建設
米國ミネソタ州での実証運転(25,000t/y)
2007年
商業機(コマーシャル?プラント)建設開始
2009年下旬
試運転開始
2010年1月
商業生産開始

ITmk3パイロット?プラント 神戸製鋼所加古川製鉄所

ITmk3®パイロット?プラント
神戸製鋼所加古川製鉄所

ITmk3パイロット?デモンストレーション?プラント 米國ミネソタ州ホイットレイクス

ITmk3®パイロット?
デモンストレーション?プラント
米國ミネソタ州シルバーベイ

ITmk3コマーシャル?プラント

ITmk3®コマーシャル?プラント
米國ミネソタ州ホイットレイクス

プロセスフロー

本プロセスは、原料前処理工程、還元溶融工程、製品ハンドリング工程及び排ガス処理工程で構成されます。

ITmk3プロセス模式図

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