Ｐ１３０１２

平成３１年度実施方針

環境部
省エネルギー部

１．件

名： (大項目) 環境調和型プロセス技術の開発

２．根拠法
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構法第十五条第一号ハ及び第三号

３．背景及び目的･目標(1) 背景我が国の鉄鋼業は、全ての産業部門のＣＯ ２ 発生量の約３９％、国全体の約１５％を占める（２０１０年度）最大のＣＯ ２ 排出業種であり、その中でも特に排出量の多い高炉法による製鉄プロセスにおいては、地球温暖化対策として抜本的なＣＯ ２ 排出量の削減が要求されている。
しかしながら、我が国の製鉄技術は既に世界最先端の水準にあり、廃熱や副生ガスの利用による省エネルギーも極限に達しているため、ポスト京都議定書に向け世界規模でのＣ
Ｏ ２ 削減を実現するためには、革新的な製鉄プロセス技術開発が必要とされている。２００７年５月に発表された地球温暖化に関する総理のイニシアティブ「美しい星５０（Ｃｏｏｌ Ｅａｒｔｈ ５０）」においても、「省エネなどの技術をいかし、環境保全と経済発展とを両立すること。」が三原則の一つとして提言されており、「革新的技術開発」の一例として本技術開発が位置付けられているところである。
上記のイニシアティブを踏まえて、２００８年３月に全世界の温室効果ガス排出量を現状に比べて、２０５０年までに半減するという地球温暖化防止に関する長期目標の実現に向け、経済産業省において「Ｃｏｏｌ Ｅａｒｔｈ － エネルギー革新技術計画」が策定されている。その中において、革新的製鉄プロセスは効率の向上と低炭素化の両面から、
ＣＯ ２ 大幅削減を可能とする「重点的に取り組むべきエネルギー革新技術 ２１｣の一つとして位置付けられている。
また、その後に策定された環境安心イノベーションプログラム基本計画(２０１０年４月)、及びエネルギー基本計画（２０１４年４月）に基づくエネルギー関係技術開発ロー
ドマップ（２０１４年１２月）においても、革新的技術のひとつとして「環境調和型製鉄

1

プロセス」が選定された。

(2) 目的本事業の目的は、高炉法による一貫製鉄所のＣＯ ２ 発生量を抜本的に削減し、地球温暖化防止に貢献するため、高炉からのＣＯ ２ の発生量を減少させる技術、及び発生したＣＯ
２を分離・回収する技術を開発することである。
具体的には、コークス製造時に発生する高温のコークス炉ガス（ＣＯＧ）に含まれる水素を増幅し、コークスの一部代替に当該水素を用いて鉄鉱石を還元する技術を開発する。
また、高炉ガス（ＢＦＧ）からＣＯ ２ を分離するため、製鉄所内の未利用排熱を活用した
革新的なＣＯ ２ 分離回収技術を開発する。これらの技術開発によりＣＯ ２ 排出量の約３割削減を目標に、低炭素社会を目指す。
これらの技術開発においては、フェーズⅠ－ＳＴＥＰ１（２００８～２０１２年度（５年間））として要素技術開発を実施した。フェーズⅠ－ＳＴＥＰ２（（２０１３～２０１７
年度（５年間））において要素技術を組み合わせたパイロットレベルの総合実証試験を行った後、フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１（２０１８～２０２２年度（５年間））、フェーズⅡ－Ｓ
ＴＥＰ２（２０２３～２０２５年度（３年間））において実証規模試験を経て、最終的に製 鉄 所 に お け る 現 状 の 全 排 出 レ ベ ル に 比 較 し て 約 ３ ０ ％ の Ｃ Ｏ ２ 削 減 を 可 能 に す る 技術の確立に資する。
一方、フェロコークス技術の開発は、資源対応力強化のための革新的製鉄プロセス技術
開発（２００９～２０１２年度（４年間））において要素技術開発を実施し、既に実証段階に到達しているプロセスである。本プロセスでは、一般炭と低品位鉄鉱石の混合成型・乾留により生成された金属鉄の触媒作用を利用して還元を低温で行い、還元効率を飛躍的に高めた革新的塊成物（フェロコークス）を使用することで投入するコークス量を削減できる省エネ技術開発である。本プロセス技術で得た知見や成果を、水素還元活用プロセスの中に取り込むことで省エネ、ＣＯ ２ 削減効果を最適化できるメリットを享受できること
から、２０１７年度より、フェロコークス技術の開発を加えて一体化することにした。本
プロセスでは、今後、フェロコークス製造量３００ｔ／ｄ の規模の中規模設備を建設し、フェロコークス製造技術を確立するとともに、中規模設備で製造したフェロコークスを溶銑製造量１０，０００ｔ／ｄの実高炉に連続的に長期装入したときの高炉の還元材比や操業安定性（特に通気性）に及ぼす影響を確認し、最終的に製銑プロセスのエネルギー消費量の約１０％削減する技術の確立に資する。

(3) 目標研究開発項目１．水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）

2

フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１においては、ＣＯ ２ 発生量を大幅に削減する、環境に調和した製鉄プロセスの開発として、製鉄所における現状の全排出レベルに比較して総合的に約３０％のＣＯ ２ 削減可能な技術の確立を目指し、各要素技術を統合したパイロットレベルの総合実証試験において操業条件の最適化進めるともに、実証規模試験を行うために必要な以下の項
目を目標とする。
【中間目標(２０２０年度)】(a) 高炉からのＣＯ ２ 排出削減技術開発･ 高炉からのＣＯ ２ 排出削減量約１０％達成の見通しを得る。
【送風操作(反応変革課題分及び操業プロセス変革分約 ８％ (注 ) ､原料操作(総合改
善分約２％ (注 ) 】(注)数値は､１２ｍ ３ 規模での装入物の最適化確性数値･ 高炉の実機部分確性用の｢全周羽口吹込み｣の設計･製作･施工を実施する｡(b) 高炉ガス（ＢＦＧ）からのＣＯ ２ 分離回収技術開発･ 分離回 収エネ ルギー 改善とし ての､吸収形 態 改善と分 極影響 の緩 和 の両技術 の改善に新規技術を見出すことで､分離回収エネルギー １．８ＧＪ/ｔ―ＣＯ ２ 達成への要素技術を構築する｡【最終目標（２０２２年度）】(a) 高炉からのＣＯ ２ 排出削減技術開発･

高炉からのＣＯ ２ 排出削減量約 10%を達成する。

【送風操作(反応変革課題分及び操業プロセス変革分約 ８％ (注 ) ､原料操作(総合改
善分約２％ (注 ) 】(注)数値は､１２ｍ ３ 規模での最終最適化確性数値･ 高炉の実機部分確 性 用の｢全周羽口吹込 み｣の試験操業を実 施し､上 記目標達成に資す｡(b) 高炉ガス（ＢＦＧ）からのＣＯ ２ 分離回収技術開発･ＣＯ ２ 分離回収コスト２，０００円/t－ＣＯ ２ を実現可能な技術の充実を指向し､
分 離 回 収 エ ネ ル ギ ー １ ． ６ Ｇ Ｊ /ｔ － Ｃ Ｏ ２ を 到 達 し ､Ｃ Ｏ ２ 排 出 削 減 量 約 ２０％の技術に資する｡

研究開発項目２．フェロコークス技術の開発【中間目標（２０２０年度）】（a）フェロコークス製造中規模設備（以下、「中規模設備」という。）での製造技術実
証

3

a－１

ラボ・中規模設備での比重・粒度が異なる原料の均一混合技術の確立

a－２

複数本羽口を有する中規模設備での乾留技術の確立

・混合・撹拌シミュレーションモデルのプロトタイプを完成させ、混合均一性の計算ができることを確認する。
・３００ｔ／ｄの実証設備を建設し、連続一貫製造の負荷運転を実施する。
・フェロコークスが設計通りできることを確認する。
指標１：原料の均一混合技術の確立（個体３種類、液体１種類の混合）混合度
９５以上（ラボ実験）
指標２：乾留後塊成物のドラム強度：ＤＩ１５０／１５≧８０（ラボ実験）（b）一般炭,低品位原料使用時の製造技術・使用可能な一般炭２銘柄及び低品位鉄鉱石 ２銘柄の選定を完了させる。
・一般炭と低品位鉄鉱石、及び（d）で製造した固形新規バインダーを用い、ラボ
スケールの成型試験を行い、各配合比率等の成型条件を確立 する。
指標：成型物の強度（ I 型ドラム強度）：ＩＤ３０／１５≧８５（ラボ実験）（c）実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証
・ラボ検討に基 づきフ ェロコークスを 実炉に 装入するための 適切な 装入方法を提示する。
・フェロコークスの高炉への装入設備の設置を完了させる。
指標：フェロコークスの実高炉への装入量３ｋｇ／ｔ 程度で、安定して装入できることを確認する。
（d）新バインダー強度発現実証
・中規模設備に供し得る新規固形バインダーを試作する。
・液体新規バインダーの試作をおこない、タブレットスケールで所定の冷間強度を確保できることを実証する。
・フェロコークスブリケットの冷間強度予測モデルのプ ロトタイプの作成完了。
バインダー及び鉄鉱石を配合した塊成物をモデル物質として強度評価を実施し、モデル計算結果との比較を実施する。
指標：液体新規バインダーの製造オプションの提示。
（e）フェロコークス導入効果の検証
・中規模設備で製造したフェロコークスの高温性状の調査を実施する。
・（d）で開発した新規固形バインダーと新規液体バインダーを用いてラボスケールで作成したフェロコークスの反応速度を調査し、反応モデルに組み入れる。

【最終目標(２０２２年度)】

4

（a）中規模設備での製造技術実証
a－１

ラボ・中規模設備での比重・粒度が異なる原料の均一混合技術の確立

a－２

複数本羽口を有する中規模設備での乾留技術の確立

・生産量３００ｔ／ｄで長期間安定稼動が可能なことを実証する。
・高炉装入に耐えうる乾留物の最適製造条件を確立する 。
・混合・撹拌シミュレーションモデルを用い、均一性を確保できる運転条件を提示する。
指標１：原料の均一混合技術の確立（固体３種類、液体１種類の混合）：混合度９５以上
指標２：乾留後塊成物のドラム強度：ＤＩ１５０／１５ ≧８０（＊）（＊）「資源対応力のための革新的製銑プロセス技術開発」において、フェロコー
クス製造量２７．５ｔ／ｄ～３０ｔ／ｄとし、乾留炉操業３０日間で７４０ｔのフェロコークスを製造した際、目標強度

ＤＩ１５０／１５＞８１以上の歩留りが９３．５％であった。
（b）一般炭、低品位原料使用時の製造技術
・ラボスケールでの試験結果から、原料（鉄鉱石、石炭）の絞込みを行う。これら
原料がフェロコークス用原料として適していることを検証する。
指標：成型物の強度（I 型ドラム強度）：ＩＤ３０／１５≧８５（c）実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証
・高炉への長期装入試験を行い、高炉の還元材比や高炉操業の安定性に及ぼす影響を評価する。また、製銑プロセスにおける省エネ効果に及ぼす影響を把握し、（e）の数値シミュレーションと合わせ、目標の製銑プロセスにおける省エネ

１０％を達成する。
指標：連続操業試験：３０日以上（d）新バインダー強度発現実証
・新規固形バインダーの実証技術開発計画案を提示する。
・所定の強度を実現しうる液体新規バインダー製造プロセス案を提示する。
・フェロコークスブリケットの冷間強度予測モデルを提示する。
指標：(a)及び(b)の達成に資するものであり、指標その他は(a)、(b)と同じ（e）フェロコークス導入効果の検証
・フェロコーク スの実 高炉使用時の操 業結果 を数学モデルを 用いて 高精度にシミュレートする。
・中規模設備で製造したフェロコークスの反応速度を調査し、反応モデルを構築する。

5指標：評価方法の確立と省エネ効果(目標１０％)の確認（（e）の数値シミュレーションと（c）（大型高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証）の結果と合わせ、目標の製銑プロセスにおける省エネ１０％を検証する）

４．実施内容及び進捗（達成）状況
研究開発項目１． 水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）
ＮＥＤＯ

環境部

春山

博司をプロジェクトマネージャーとし、プロジェクトの企画、進行管理等を実施した。
新日鐵住金株式会社製銑技術部長

荒木恭一氏をプロジェクトリーダーとし、以下の研究開発を実施した。

４．１

２０１８年度（委託）実施内容(1) 高炉からのＣＯ ２ 排出削減技術開発① 鉄鉱石還元への水素活用技術の開発
・１０ｍ ３ 規模試験高炉等による水素還元総合最適化技術開発

レースウェイ炉や燃焼基礎試験装置などの燃焼試験装置を適宜用いて、試験高炉の試験結果を受けた吹込み条件の最適化を検討するとともに、スケールアップ
時の課題抽出と解決手段の検討を行った。また、高炉数学モデルによる試験高炉の操業データ解析を実施するとともに、スケールアップのためのプロセスイメー
ジを構築した。

実施体制：新日鐵住金（株）－（共同実施）九州大学、ＪＦＥスチール（株）－（再委託）（一財）電力中央研究所② コークス炉ガス（ＣＯＧ）改質技術の開発
今年度取組項目無し。

③ コークス改良技術開発
ＨＰＣ製造においてスケールアップ検証が重要となる工程の一つが、溶融ＨＰ
Ｃの輸送工程である。溶融ＨＰＣの高温状態での粘性管理（温度／流動管理）の精度を上げることが課題であり、そのためにまず、溶融ＨＰＣの粘性評価を行う
高温高圧対応粘度計の仕様決定、製作、据え付け、調整、測定という一連の粘性6

評価、管理手段の確立を行った。平行して、評価を行うベンチスケール設備の仕様検討を開始した。

実施体制：（株）神戸製鋼所－（共同実施）北海道大学、（共同実施）京都大学(2) 高炉ガスからのＣＯ ２ 分離回収技術開発① ＣＯ ２ 分離回収技術開発
・化学吸収法によるＣＯ ２ 分離エネルギー・コストの削減技術開発
２０１７年度の検討進捗、特に混合溶媒での溶媒設計を中心に加速していく観点で計算化学手法やシミュレーション手法をツールとして材料の開発、吸収液との組み合わせ等を活用して高性能な新吸収液の開発、最適化等を実施 した。さらに、開発吸収液の材質腐食性等を評価し、実用化に必要な対策を検討した。特に小型連続試験装置（ＣＡＴ－ＬＡＢ）等を用いてラボレベルでの性能評価を行う
中で連続試験評価の視点で吸収液形態改善を追及した。
また、必要に応じ試験高炉とＣＡＴ３０の連動試験を実施して、試験高炉における水素還元効果確認を支援した。

実施体制：新日鐵住金（株）－（共同実施）（公財）地球環境産業技術研究機構② 未利用排熱活用技術の開発
これまでに開発した排熱回収用高性能熱交換器の、製鉄所の実排ガスを用いた熱交換能力の長期的な推移を中心とした評価試験結果を踏まえ、残された課題である排熱回収用熱交換効率の長期維持に関する課題に取り組んだ。まず製鉄所排ガスに含まれる熱交換器汚損物質に着目した排ガス分析を行い、その特定を行った。次に熱交換器伝熱面に対する汚損物質の付着量を、ガス速度および伝熱面温度の観点から分析した。またこれらの汚損物質を除去する方法についても調査を進めた。

実施体制：新日鐵住金（株）(3) 試験高炉によるプロセス評価技術開発
２０１８年度は、試験高炉を用いた試験操業を行い、送風操作（水素等各種還元ガス吹き込み方法）等、水素還元の効果を検証し、総合プロセス評価に必要な操業データを獲得した。特に２０１８年度においては、還元用水素ガスの影響評

7

価の強化を図った。また、試験操業後の設備補修又は改良を施し、スケールアップのための設備関連データを採取した。

実施体制：新日鐵住金（株）、新日鉄住金エンジニアリング（株）(4) 全体プロセスの評価・検討
試験高炉２年間の試験操業結果を踏まえて、２０２０年度以降に実施予定の実機高炉の一部を使用した、全周羽口吹込操業の準備検討に着手した。鉄鋼生産
設備における試験操業の為、試験操業導入による影響評価をＦＳしながら、対象箇所の選定を推進した。

実施体制：新日鐵住金（株）、ＪＦＥスチール（株）、（株）神戸製鋼所、日新製鋼（株）、新日鉄住金エンジニアリング（株）(5) 外部評価結果
２０１７年９月１３日に前倒し事後評価分科会を開催し、最終目標を達成しているとして、優良評価を得た。

４．２

実績推移

2013
実績額

2014

2015

2016

2017

2018

（百万円）
需給勘定

2,730

5,080

5,126

2,100

1,630

830

特許出願件数

(件)

7

14

10

8

2

3

査読有り論文発表数

(報)

12

1

12

7

2

2

査読無論文発表数

(報)

3

1

1

4

2

0

29

15

42

40

13

65

その他外部発表(件)

研究開発項目２．フェロコークス技術の開発
ＮＥＤＯ

省エネルギー部

田村順一をプロジェクトマネージャーとし、プロジェク

トの企画、進行管理等を実施した。

8

４．１

２０１８年度（助成）実施内容（１） 中規模設備での製造技術実証①-１

中規模設備の開発

２０１８年度は、原料予備処理設備の搬送コンベア・配管を除く、詳細設計、機器製作を完了した。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)①-１－１

ラボ・中規模設備での比重・粒度が異なる原料の均一混合技術の確立

２０１８年度は、ラボ・中規模設備での比重・粒度が異なる原料の均一混合技術の確立において、４，０００L 級混練成型設備のホッパー等付帯設備を除く詳細設計、機器製作を完了した。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)① -１－２複数本羽口を有する中規模設備での乾留技術の確立

２０１８年度は、複数本羽口を有する中規模設備での乾留技術の確立において、ガス処理設備を除く、乾留設備本体の詳細設計、機器製作を完了した。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)① -２

固液均一混合のシミュレーション

２０１８年度は、固液均一混合のシミュレーションにおいて、２０１７年度に作成した混練冷間装置を用いて、撹拌・混合理論を構築と実験対比による混合・撹拌シミュレーションモデルの高精度化を実施（実際の物の動きをＤＥＭにより再現するため、シミュレーションモデルに設定した各種パラメーターを調整する）するとともに、課題抽出と解決手段の検討を行った。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)－（共同実施）東北大学（２）一般炭、低品位原料使用時の製造技術実証
２０１８年度は、一般炭、低品位原料使用時の製造技術実証において、実験室で製造した成型物を乾留容器に装入し、乾留を行い（１０００℃、６～ 7 時間）、乾留後の試料の性状評価（塊成物同士の融着性、対圧壊強度、反応性等）を行った。また、上9

記試験結果に基づき、乾留時成型物同士が融着しない長期操業試験用石炭銘柄の絞込みを行った。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)（３） 実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証
２０１８年度は、実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証において、１／１
８ラボ装入模擬試験に基づきフェロ コークス分布の制御性と再現性に優れた実高炉向けの装入方法の探索を行った（２０１７年度から継続）。高炉装入条件（装入速度、シュート角度、旋回数）の適正化（フェロコークスの径方向に均一な分布を目標）を図った。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)(４) 新バインダー強度発現実証① 固形新規バインダーの多量製造のための製造プロセス検討。
所定性状の新規固体バインダーを中規模設備試験での必要量（数トン規模）を試作するための石炭処理条件（原料石炭種、抽出条件（温度、滞留時間等）等）を提示するとともに試作を開始した。なお試作した新規固形バインダーサンプルをラボスケー
ル成型試験用のバインダーとして提供した。

実施体制：(株)神戸製鋼所② 液体新規バインダー開発
従来の液体バインダー、中低温タール、および、石炭抽出物、それぞれの化学構造上の、あるいは分子量分布における差異を踏まえて、中低温タールや石炭抽出物の種々の改質と材料評価・解析をおこない、フェロコークスに適した液体バインダーを製造するための条件を探索した。

実施体制：(株)神戸製鋼所－（共同実施）東北大学③ 新規固形および新規液体バインダーの冷間強度発現機構の解明
フェロコークス冷間成型物（タブレット成型体）について、各構成要素の基礎物性を明らかにした。

10基礎物性に基づいた剛体ばねモデルによる破壊解析により、フェロコークス製造に使用するバインダーの接着特性を把握し、塊成物の冷間強度の支配要因を明らかにした。
実施体制：(株)神戸製鋼所－（共同実施）東北大学（５） フェロコークス導入効果の検証①一般炭、低品位原料および新規固形バインダーを使用しベンチスケール(*)で製造したフェロコークスの高温性状調査を行った。
(*)ベンチスケールは数１０ｋｇ～トンオーダ－の製造量

実施体制：新日鐵住金(株)②一般炭、低品位原料および新規固形バインダーを使用したフェロコークスの反応速度を調査し、反応モデルの構築を行った。

実施体制：新日鐵住金(株)―（共同実施）九州大学

４．２

実績推移

2017
実績額

2018

（百万円）
需給勘定

830

2,170

特許出願件数(件)

00

査読有り論文発表数

(報)

0

0

査読無論文発表数

(報)

0

0

0

4

その他外部発表(件)

５．事業内容研究開発項目１．水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）
ＮＥＤＯ

環境部

春山

博司をプロジェクトマネージャーとし、プロジェクトの企画、進行管理等を実施する。

11

新日鐵住金株式会社製銑技術部長

荒木恭一氏をプロジェクトリーダーとし、以下の研究開発を実施する。

５．１ ２０１９年度（委託）実施内容(1) 高炉からのＣＯ ２ 排出削減技術開発① 鉄鉱石還元への水素活用技術の開発
・１０ｍ ３ 規模試験高炉等による水素還元総合最適化技術開発
レースウェイ炉や燃焼基礎試験装置などの燃焼試験装置を適宜用いて、試験高炉の試験結果を受けた吹込み条件の最適化を検討するとともに、スケールアップ
時の課題抽出と解決手段の検討を行う。また、高炉数学モデルによる試験高炉の操業データ解析を実施するとともに、スケールアップのためのプロセスイメージを構築する。

実施体制：新日鐵住金（株）－（共同実施）九州大学、ＪＦＥスチール（株）－（再委託）（一財）電力中央研究所② コークス炉ガス（ＣＯＧ）改質技術の開発
今年度取組項目無し。

③ 高性能粘結材製造技術の開発
溶剤回収工程以降の溶融高性能粘結材（ＨＰＣ）移送工程スケールアップ検証のため、１８年度製作の高温対応粘度計を用いて、精度の高い溶融ＨＰＣ粘度測定を継続し、得られた粘度データに基づいた、溶融ＨＰＣ移送・排出ベンチ
スケール設備の設計、製作、据え付けおよび試運転までを実施する。また、溶剤回収までの既保有ベンチスケール設備を用いて製造したＨＰＣの、コークス
製造用粘結材としての性能評価を継続し、配合設計技術の向上を図る。

実施体制：（株）神戸製鋼所－（共同実施）北海道大学、（共同実施）京都大学(2) 高炉ガスからのＣＯ ２ 分離回収技術開発① ＣＯ ２ 分離回収技術開発
・化学吸収法によるＣＯ ２ 分離エネルギー・コストの削減技術開発

２０１８年度に引き続き、混合溶媒系吸収液の更なる性能向上を図るため、新規有機溶媒の探索および開発を行い、混合溶媒系吸収液としての組成最適化検12

討を行う。また、混合溶媒系吸収液に適した触媒の開発においては、充填塔への導入方法（固体触媒、触媒担持多孔体など）の検討を実施する。また、 新吸収液の性能評価およびプロセス最適化のため、２０１８年度に引き続き、開発した吸収液および触媒について、小型連続試験装置（CAT-LAB）を用いてラボ
レベルの性能評価を実施する。更に、また、新吸収液の物性データを用いプロ
セスのエネルギー性能評価のためのシミュレーション手法を構築する。加えて、新吸収液の実用化研究として、耐久性、材質腐食性、環境影響等を評価し、実用化に必要な対策を検討する。

実施体制：新日鐵住金（株）－（共同実施）（公財）地球環境産業技術研究機構② 未利用排熱活用技術の開発
これまでに開発した排熱回収用高性能熱交換器の、製鉄所の実排ガスを用い た
熱交換能力の長期的な推移を中心とした評価試験結果を踏まえ、残された課題である排熱回収用熱交換効率の長期維持に関する課題に取り組む。
２０１９年度は、排ガス性状調査を継続し、排ガス性状を把握するとともに、異物付着量評価を継続し、異物付着量を熱交換器性能の観点から評価する指標を検討することで、熱交換器伝熱面に対する異物付着対策を検討する。また、
２０１８年度に調査した排ガス前処理手段や、異物が付着した熱交換器の洗浄手段について、ラボ試験を中心にその性能を検討する。

実施体制：新日鐵住金（株）(3) 試験高炉によるプロセス評価技術開発
２０１９年度は、試験高炉を用いた操業において、送風操作（高酸素富化条件
下での純水素ガスを含む各種還元ガス吹込み）及び原料操作等を行って、水素還元の効果を検証する。更に、還元ガス中の水素濃度上昇が高炉操業におよぼす影
響を評価し、総合プロセス評価に必要な操業データを獲得する。

実施体制：新日鐵住金（株）、新日鉄住金エンジニアリング（株）(4) 全体プロセスの評価・検討
試験高炉２年間の試験操業結果を踏まえて、２０２０年度以降に実施予定の実
機高炉の一部を使用した、全周羽口吹込操業の準備検討に着手する。鉄鋼生産設

13備における試験操業の為、試験操業導入による影響評価をＦＳしながら、対象箇所の選定を推進する。

実施体制：新日鐵住金（株）、ＪＦＥスチール（株）、（株）神戸製鋼所、日新製鋼（株）、新日鉄住金エンジニアリング（株）

５．２ ２０１９年度事業規模
エネルギー対策特別会計（需給）１３６０百万円

事業規模については、変動があり得る。

研究開発項目２．フェロコークス技術の開発
フェロコークス技術の開発は、ＮＥＤＯ

省エネルギー部

田村順一をプロジェクト

マネージャーとし、プロジェクトの企画、進行管理等を実施 する。

５．１

２０１９年度（助成）実施内容（１） 中規模設備での製造技術実証①-１

中規模設備の開発① -１－１

ラボ・中規模設備での比重・粒度が異なる原料の均一混合技術の確立

２０１９年度は、３００ｔ／ｄフェロコークス製造設備の機器の据付け、配管工事を完了し、原料予備処理設備および４，０００Ｌ級混練成型設備の建設と据付を完了する。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)① -１－２複数本羽口を有する中規模設備での乾留技術の確立

２０１９年度は、設計に基づく当該乾留設備の建設、据付を完了させる。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)① -２

固液均一混合のシミュレーション

２０１９年度は、混練による固液均一混合に関しては、旋回流、上下動流等の動きを再現し、均混合に適した攪拌羽根の形状を提案し、４，０００Ｌスケールのシミュレーションを実施する。

14

実施体制：ＪＦＥスチール(株)－（共同実施）東北大学（２）一般炭、低品位原料使用時の製造技術実証
２０１９年度は、中規模設備で使用可能（成型物の強度（I 型ドラム強度）：
ＩＤ３０／１５≧８５（ラボ実験）を満足）な一般炭２銘柄および低品位鉄鉱石
２銘柄の選定を完了する。また、一般炭と低品位鉄鉱石、および（４）で製造した固形新規バインダーを用い、ラボスケールの成型試験を行い、各配合比率等の成型条件を確立する。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)（３） 実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証
２０１９年度は、高炉装入設備の付帯設備・配管を除く、機器製作を完了するとともに、高炉装入条件（装入速度、シュート角度、旋回数）の適正化（フェロコークスの径方向に均一な分布を目標）を図る。

実施体制：ＪＦＥスチール(株)（４） 新バインダー強度発現実証①

固形新規バインダーの性能実証
２０１９年度は、中規模設備に供給するための新規固形バインダーの試作（製
造量：約１ｔ）を行うとともにラボスケール成型試験用のバインダーを提供する。
また、試作した新規固形バインダーを用いて、ラボスケールで塊成物を製造し、冷間強度を測定する。（強度目標：割裂引張試験、ＩＤにおいて既存固形バインダーと同等以上）※ＪＦＥスチールのラボスケールでの参考値：ＤＩ１５０／１５≧８０、
ＩＤ３０／１５≧８５

実施体制：(株)神戸製鋼所②

液体新規バインダー開発
２０１９年度は、フェロコークスに適した液体バインダーを製造するための改質条件の探索を継続する。また、中低温タールを原料とした新規液体バインダーの試作を行い、バインダー性状の評価およびタブレットスケールでの冷間強度評価を行う。
（目標強度：割裂引張試験において、既存液体バインダーと同等以上）

15

実施体制：(株)神戸製鋼所―（共同実施）東北大学③

新規固形および新規液体バインダーの冷間強度発現機構の解明
２０１９年度は、充填物の圧縮特性および高さ方向の充填密度を予測するモデル構築のため、実験値とモデル解析値の比較を行う。また、バインダーのすべり影響を考慮したモデル構築のため、粘性の異なる複数のバインダーを用いた成型試験を行い、実験値とモデル解析値の比較を行い、上記結果を組込んだ冷間強度予測モデルを提案する。

実施体制：(株)神戸製鋼所―（共同実施）東北大学（５） フェロコークス導入効果の検証①

石炭、劣質鉄鉱石の組み合わせを更に変更し、新規固体バインダーを添加した
フェロコークスを用い、荷重軟化試験装置内に 1 回の実験当たり直径約７０ｍ
ｍ、高さ約１００ｍｍの充填層を敷設し、昇温ガス化実験の中断試料を作成し、温度とガス化率の関係を評価する(実験室規模)。また、ベース高炉数学モデル
を改造してフェロコークス反応モデルを反映し、かつフェロコークス高配合化に対応した汎用高機能高炉内反応シミュレーターの試作品作成を完了する。

実施体制：新日鐵住金(株)②

石炭、劣質鉄鉱石の組み合わせを更に変更し、新規固体バインダーを添加したフェロコークス一個粒子を反応管内に吊るして下方から反応ガスを流通させて重量変化を測定するガス化実験（熱天秤）を種々の温度で実施して反応速度を調査し、測定した反応速度のアレニウス型の反応モデル構築（フェロコーク
スの反応速度を温度、ガス組成等の関数として定式化）を実施する。

実施体制：新日鐵住金(株)―（共同実施）九州大学

５．２

２０１９年度事業規模

エネルギー対策特別会計（需給）２，６４０百万円

事業規模については、変動があり得る。

16

６．その他重要事項
６．１

運営・管理

本事業については、技術検討委員会を設置し、研究項目、研究開発計画、研究課題の精
査、経済的な評価と目標設定、マネジメント手法等に対し、外部有識者の意見を適切に反映し、着実な運営を図る。
また、ＮＥＤＯはプロジェクトで取り組む分野について、内外の技術開発動向、市場動向等について調査し、本事業の技術優位性を明確化すると共に市場ポテンシャルを検討する。なお、調査等を効率的に実施する観点から委託事業として実施する。
水素還元等プロセス技術の開発(フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１)及びフェロコークス技術の開発の両事業間の連携を図るために、上記委員会等への相互参加、及び技術交流会を開催
し、連携内容を議論・共有する。

６．２

複数年度契約の実施

研究開発項目１．水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）
２０１８～２０２０年度の複数年度契約を行う。
研究開発項目２．フェロコークス技術の開発
２０１７～２０２０年度の複数年度交付を行う。

６．３

知財マネジメントにかかる運用

研究開発項目１．水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）「ＮＥＤＯプロジェクトにおける知財マネジメント基本方針」に従ってプロジェクトを実施する。

７．実施方針の改訂履歴(1) ２０１９年３月

制定

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（別紙）「水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅡ－ＳＴＥＰ１）」実施体制
NEDO
PM：NEDO環境部

春山主査

PL：新日鐵住金(株)荒木製銑技術部長
委託契約

連名契約

共同実施 国立大学法人北海道大学
・研究実施場所：エネルギー変換マテリアル研究センター（北海道札幌市）
・試験項目：3（株）神戸製鋼所
・研究実施場所：技術開発本部（兵庫県高砂市）
・試験項目：3、8

国立大学法人京都大学
・研究実施場所：大学院工学研究科（京都府京都市）共同実施 ・試験項目：3

ＪＦＥスチール（株）
・研究実施場所：スチール研究所（広島県福山市）
・試験項目：1-2、8

再委託（一財）電力中央研究所
・研究実施場所：電力技術研究所（神奈川県横須賀市）
・試験項目：1-2

共同実施 国立大学法人九州大学
・研究実施場所：大学院工学研究院（福岡県福岡市）
・試験項目：1-1

新日鐵住金（株）
・研究実施場所：技術開発本部（千葉県富津市）
・試験項目：1-1、2、4、5、6、7、8（公財）地球環境産業技術研究機構
・研究実施場所：化学研究グループ（京都府木津川市）
共同実施
・試験項目：4

新日鉄住金エンジニアリング（株）
・研究実施場所：製鉄プラント事業部（福岡県北九州市）
・試験項目：6、7、8
日新製鋼（株）・研究実施場所：技術総括部（東京都千代田区）
・試験項目：8

表 開発テーマ一覧

１

２
３
４
５
６
７
８

開発テーマ
鉄鉱石還元への水素活用技術の開発
１-１
水素活用プロセス技術開発
１-２
高炉の微粉炭および還元ガスの燃焼挙動の調査
COG改質技術の開発
高性能粘結材ハンドリング技術の開発
CO2分離・回収技術開発
未利用低温排熱活用技術開発
試験高炉によるプロセス技術開発
実高炉部分検証によるプロセス技術開発
全体プロセスの評価・検討

18

（別紙）

「フェロコークス技術の開発」
実施体制

ＮＥＤＯ
プロジェクトマネージャー(PM)：省エネルギー部

田村 順一

技術検討委員会

助成
ＪＦＥスチール株式会社
・ フェロコークス製造
中規模設備での製造技術実証
・ 一般炭、低品位原料使用時の製造技術・ 実高炉でのフェロコークス長期使用、効果検証

共同研究（国）東北大学
・固液均一混合のシミュ
レーション

助成

助成

株式会社 神戸製鋼所
・新規バインダー強度発現実証（固形新規バ
インダーの性能実証
・液体新規バインダー開発共同研究（国）東北大学
・新規固形及び新規液
体バインダーの冷間強度発現機構の解明

19

新日鐵住金株式会社・フェロコークス導入 効果の検証（一般炭、低品
位原料で製 造したフ ェ
ロコークス の高温性 状
評価）

共同研究
（国）九州大学・反応性評価・反応モデ
ル構築