煉鐵過程中要利用鐵礦石、煤炭、水、電力和燃料等資源。日本JFE 鋼鐵公司一直在實施各種技術(shù)措施，降低煉鐵過程產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷。經(jīng)過長期的積累，JFE 已具備了鋼鐵技術(shù)與工程技術(shù)的綜合實力，并在此基礎(chǔ)上努力構(gòu)建以節(jié)省資源、節(jié)能、環(huán)保為宗旨的環(huán)境友好型煉鐵工藝流程。

    此外，為減少對產(chǎn)業(yè)和社會的環(huán)境負(fù)荷積極地向社會提供環(huán)境友好型鋼鐵產(chǎn)品。 1991 年制定的《資源有效利用促進(jìn)法》，明確提出將廢棄物作為資源進(jìn)行循環(huán)利用的思路。

    2000 年6 月制定了《推進(jìn)循環(huán)型社會基本法》，促進(jìn)將廢棄物作為“循環(huán)資源”進(jìn)行循環(huán)利用，提出了廢棄物減量化、再利用、再循環(huán)(3R)的原則。JFE 集團(tuán)以循環(huán)事業(yè)為契機(jī)，于2000 年4 月全面實施了1995 年制定的《容器包裝循環(huán)法》。

    位于京濱地區(qū)的 JFE 東日本制鐵所，從1996 年10 月開始，將聚氯乙烯以外的廢塑料替代焦炭作為高爐還原劑。2000 年制定了《容器包裝循環(huán)法》，將廢塑料包裝容器等廢棄物也作為煉鐵原料實現(xiàn)了再資源化。

    塑料廢棄物的再資源化

    1 作為高爐鐵礦石的還原劑

    高爐煉鐵通常使用焦炭作為還原劑，也可使用廢塑料替代焦炭作為還原劑。廢塑料經(jīng)過破碎、造粒之后，從高爐下部風(fēng)口部位噴吹進(jìn)高爐后，生成還原性煤氣CO 和H2，將鐵礦石還原成鐵。進(jìn)行還原反應(yīng)使用的煤氣(約800kcal/Nm3)在高爐上部回收，用于煉鐵廠內(nèi)的加熱爐和發(fā)電設(shè)備等。這樣，在高爐內(nèi)噴吹的廢塑料，可全部在煉鐵工藝流程中得到有效利用。另外，利用廢塑料產(chǎn)生的H2 進(jìn)行還原，與使用焦炭相比，可大幅減少CO2 的排放量。瓶子等固定形狀的廢塑料，由破碎機(jī)按照所需粒徑進(jìn)行破碎后可直接噴吹。由于廢塑料膜粉碎后不能直接噴吹，必須進(jìn)行造粒。聚氯乙烯等含有氯成分，它在高爐內(nèi)熱分解產(chǎn)生腐蝕高爐設(shè)備的HCl，因此必須去除聚氯乙烯塑料。

    由于在 2400℃的高溫風(fēng)口周邊吹入廢塑料，所以不會產(chǎn)生二英類物質(zhì)。由于高爐爐頂部分的低溫區(qū)域造成強(qiáng)還原環(huán)境，在此不會發(fā)生二英生成及再合成反應(yīng)。無償使用廢塑料作為鐵礦石的還原劑，不僅可以減少煉鐵流程中煤炭利用量，還可以抑制CO2 的排放量?？梢哉f，高爐對廢塑料的利用有效利用了化石資源，大大減少了環(huán)境負(fù)荷，是優(yōu)異的循環(huán)系統(tǒng)和形成循環(huán)型社會的適宜工藝。

    2 容器包裝廢塑料的處理

    根據(jù) 2004 年4 月的《容器包裝循環(huán)法》，開始了塑料容器包裝的再商品化。為實現(xiàn)塑料容器包裝再資源化，用于高爐原料化處理過程如圖1 所示。高爐原料化設(shè)備的功能是:將自治體(日本專門從事循環(huán)經(jīng)濟(jì)的單位)收集、并經(jīng)壓縮打捆的標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行拆捆，用搖動式分選機(jī)分出固定形體、瓶子、薄膜，清除混入的異物；再通過人工對固定形體、瓶子的選取，將不適宜再資源化的東西清除后，用破碎機(jī)按照所需粒徑進(jìn)行破碎，成為高爐用還原劑。另外，薄膜類經(jīng)破碎機(jī)所定粒徑破碎后，由于薄膜密度差異，使用離心式密度分離裝置將聚氯乙烯分離出去后，通過造粒機(jī)將薄膜按所定粒徑造粒后作為高爐還原劑。為落實 2004 年4 月開始實施的包裝容器再商品化，東日本制鐵所京濱地區(qū)(川崎市)以及西日本制鐵所福山地區(qū)(廣島)的兩家鋼鐵廠，建設(shè)了高爐原料化設(shè)備。

    3 聚氯乙烯的加熱脫氯處理

    聚氯乙烯與氧氣在隔絕的狀態(tài)中，加熱到300～400℃，發(fā)生熱分解，生成HCl。利用這一性質(zhì)，在圖2 所示的外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，將聚氯乙烯與媒介物進(jìn)行攪拌進(jìn)行熱分解，待熱分解產(chǎn)物冷卻后進(jìn)行破碎，作為煉鐵原料。媒介體是鋼鐵廠使用的粉狀焦炭，防止分解物結(jié)塊以及防止附著在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)壁。由于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)的還原環(huán)境，不會產(chǎn)生二英類物質(zhì)。熱分解煤氣從回轉(zhuǎn)爐排出后，隨著高溫燃燒，分解同時產(chǎn)生的碳?xì)浠铮固細(xì)浠锊幌颦h(huán)境排放。熱分解產(chǎn)生的HCl 在吸收塔被水吸收后，經(jīng)過精餾，回收工業(yè)用鹽酸?；厥盏柠}酸在制鐵所內(nèi)有效的進(jìn)行用于鋼材生產(chǎn)的酸洗作業(yè)。塑料處理促進(jìn)會和聚氯乙烯工業(yè)環(huán)境協(xié)會共同成功的進(jìn)行了此項試驗，2004 年4 月正式開始實施，JFE 環(huán)境(株)于2005 年接手此事業(yè)。