面向革新、紧凑型高炉的研究活动

自1998年以来，振兴科学技术综合研究室实施了“能源减半、环境负荷最小化为目标的高炉革新性冶炼反应相关研究”的大型项目。这个项目设置以下3个研究分会，立足于钢铁冶炼反应的基础第1分会研究“还原与煤气化反应的低温高速化”；第2分会研究“煤炭、矿石性能、形状优化的组成及构造设计”；第3分会研究“革新性高炉炼铁法的工艺评价”。研究者的项目成果概要以及钢铁冶炼的研究成果列举如下：
　　（1）还原与煤气化反应的低温高速化
　　作为低温煤气化过程的高速化反应技术，提出通过矿石与煤炭间接共存，利用还原反应与煤气化反应的相互作用。这种以间接或直接与固体碳的反应表明，高温下产生的熔融炉渣为反应介质。为了高效生成该介质，需要反应性高的炭材。实现该目标的基础是通过拉曼分光法，解析碳构造与煤气化特性的关系。
　　（2）实现低温高速炼铁的原料优化
　　关于高速、低能量、低黏合剂造块成矿的基本原理。比较了不同氧压下液态CaO-SiO2-FeOx-MgO系的状态图。溶液生成速度、浸透、扩散和粘湿等的物理化学特性以及凝固组织的强度预测法得到明确。另外，探明了还原熔融优质的炉渣成分与气孔构造，矿石与煤炭的高密度、高强度结合等技术，探讨了耗能减半的革新性矿石造块方法。利用煤炭的热可塑性，将碳材与矿石高密度结合的造块法，高炉的热储备区温度（还原平衡区）能够降低150℃~200℃。该技术成果有望成为打破现有高炉能源效率极限的革命性技术。
　　（3）降低还原铁与炉渣的熔点
　　关于决定渗碳反应的熔融温度，在以前的固体渗碳、煤气渗碳的基础上，通过熔融炉渣产生了渗碳。另外，还原铁的渗碳开始温度与炉渣熔点有密切关系，熔点越低的炉渣，渗碳开始温度也越低。并且，从炉渣的热力学可知，在CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系的2个组成领域内，存在低熔点区域。
　　（4）革新性高炉炼铁法的工艺评价
在以上成果的基础上，为了定量性评价高炉内发生的多元、多相反应与每个影响因素的关系，以及各种操作参数对高炉能量效率的影响，开发了各种三维程序和数学模型。采用这些模型，针对设定的炼铁程序，进行数值模拟，得到耗能最小的程序图像与操作条件。

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