数十年にわたり、中国には数十億トン規模の鉄含有鉱山尾鉱が大部分未利用のまま放置されてきた。中国科学院過程工程研究所(IPE)の研究員である朱慶山氏はかつて、「この『眠れる富』を利用可能な高品位資源に転換することが、中国の鉄鉱石供給問題を解決する鍵だ」と述べていた。

そのビジョンが今、現実となった。今週火曜日、年間処理能力556万トンを誇る世界最大の鉄鉱石磁化焙焼プロジェクトが、中国北東部遼寧省の鞍山で正式な検収試験に合格した。同施設はフル稼働で安定的に運転されており、主要な性能指標は設計目標を上回っている。本プロジェクトは、低品位鉄鉱石の産業利用における重大な突破を示すものである。

IPEによると、この技術は超低品位鉄尾鉱の大規模産業処理における世界初のソリューションである。鉄分わずか11%の尾鉱を、品位65%の精鉱に変換できる。かつては廃棄物と見なされていた原料を、高級輸入鉱石から産出される高品位精鉱に匹敵する品質に引き上げる飛躍である。同研究所によれば、この突破により、中国国内の約300億トンの難処理鉄鉱石と約100億トンの鉄含有尾鉱の効率的かつグリーンな開発・利用が可能になると期待される。供給面にとどまらず、尾鉱を活用することは、土地を占有し長期的な保管・安全コストを伴う鉱山廃棄物の環境負荷の軽減にもつながる。

半世紀に及ぶ探求

中国は世界の鉄鉱石の半分以上を消費している。国内の埋蔵量は豊富だが、その大部分は低品位であり、従来の方法では処理が困難である。過去10年間で中国は113億トンの鉄鉱石を輸入しており、その多くはオーストラリアとブラジルからのものであり、鉄鉱石供給は世界最大の鉄鋼生産国にとって長年の戦略的懸案となっている。未活用の国内資源の開発は、何世代にもわたる研究者たちをこの長年の技術的難題に取り組ませてきた。

1950年代、IPEの前身である化工冶金研究所が低品位鉄鉱石の効率的利用の探索を始めた。化学工学者の郭慕孫(Mooson Kwauk)氏は、流動層磁化焙焼技術を開拓し、低品質の鉄鉱物を回収可能な磁鉄鉱に変換した。この技術は有望だったが、当時の中国の脆弱な産業基盤と歴史的状況により、産業化は中断された。

その後、研究員の朱慶山氏が未完の使命を引き継いだ。朱氏は2004年から難処理鉄鉱石の研究に専念した。当時、この技術は産業化に向けて依然として大きな障害に直面していた。従来の磁化焙焼は反応効率が低く、エネルギー消費とコストが高く、運転安定性も低かった。朱氏のチームはこれらの課題に対処する革新的な技術的アプローチを導入し、実用化への基盤を築いた。

実験室から産業スケールへ

朱氏にとって、基礎研究の成功は終わりではなく、産業応用の起点であった。研究を実用技術に転換するため、朱氏とチームは、主要装置と関連技術を含む流動層磁化焙焼の完全なシステムを開発した。

チームは中国南西部の雲南省でパートナーを確保し、年間処理能力10万トンのプロジェクトを進めた。しかし、このプロジェクトは2008年、世界金融危機による資金不足で停滞した。各級政府の支援を受け、研究者たちは1年以上現場でトラブルシューティングを行い、プラントは2012年12月に連続安定運転を達成した。

この経験は技術の新たな限界も明らかにし、チームは焙焼プロセスとエネルギー効率のさらなる改善を進めた。粒子滞留時間をより精密に制御する第二世代磁化焙焼プロセスを開発し、これは後に中国の主要鉄鋼メーカーの一つである鞍鋼集団(Ansteel Group)に導入された。鞍鋼では、この技術は鉄鉱物に対して98%の転換率を達成し、大きな経済的効果をもたらしている。

現在、11件のライセンス契約が締結されており、合計で年間1,500万トンを超える処理能力をカバーしている。チームは、ラオスでの褐鉄鉱アップグレード事業を含む海外プロジェクトも推進しており、これは同技術が、低品位鉄鉱石の鉱床が広く存在する中国以外の市場でも活用されうる初期の兆候となっている。今後は、この技術を他の選鉱や固形廃棄物リサイクル用途へ拡大する計画である。

出典:新華社(Hellenic Shipping News経由)