バイオマスと低品位鉄鉱石を利用する製鉄併産を伴う 都市固体廃棄物処理法の開発

• Project/Area Number: 19KK0123
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 秋山 友宏 北海道大学, 工学研究院, 教授
• Project Period (FY): 2019
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2019: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
• Keywords: バイオマス / 都市固形廃棄物 / 製鉄 / 化学気相浸透法 / 蓄熱 / 都市廃棄物 / 低品位鉱石

Outline of Research at the Start

近年の高品位鉱石の枯渇により、鉄鋼業では劣質ゲーサイト鉱石の新規利用法の開発が求められている。ゲーサイトは低温か焼でナノ多孔質化し、ナノ細孔中に化学気相浸透法(CVI)を通じて炭材を析出すると高強度かつ高速還元が可能な魅力的製鉄原料にグレードアップする。本研究では炭材として新たにカーボンフリーなバイオマスおよび処理時に有毒ガスを排出する都市廃棄物(MSW)に着目し、これらをCVI原料として用いた新規製鉄法の開発を目指す。本研究により、劣質ゲーサイト鉱石の有効利用・廃棄物有効利用・CO2排出量削減が同時に実現される。

Outline of Annual Research Achievements

大量の都市固形廃棄物(MSW)の発生は世界中の多くの国、特にインドネシアで大問題である。MSWの輸送と埋め立て処理は土地と資源の消費を伴うため、MSW管理は緊急課題となっている。一方、現行製鉄法は化石燃料使用によるCO_2多量放出が地球温暖化防止の観点から問題である。そのため、石炭や天然ガスなど「化石炭素」に代わる新たな製鉄用還元材の燃料が模索されている。そこで、本研究は新たな視点でMSWを製鉄用還元剤の燃料としての利用を試み、廃棄物問題の解決策を提示することを目的とした。
プロジェクトでは、MSWの前処理(分離、粉砕、および焙焼)、多孔質鉱石の製造(ゲーサイト鉱石の脱水)、統合型MSW分解-CVI (Chemical Vapor Infiltration)による炭素内装鉱石生産法の確立、CVI鉱石の還元法の確立、金属-スラグ分離技術の確立、バイオコークス製造(CVI鉱石還元用燃料)、相変化物質(PCM)による熱エネルギー貯蔵システムの設計、および提案システムのエクセルギーおよびLCA解析を研究項目として、3年間の実施期間を予定していたが2ヵ月弱の研究実施期間となった。一方、共同研究先であるインドネシアガジャマダ大学とは密にコンタクトをとり、上記プロセスを達成する上での共同研究のスタートを切ることができ、研究開発の基盤を作ることができた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ガジャマダ大学(インドネシア)