皆さん、鉄鋼製造や金属合金のサプライチェーンで働いたことがある方なら、フェロマンガンが鉄骨梁から自動車部品に至るまであらゆるものを強く耐久性に保つ縁の下の力持ちであることをご存知でしょう。フェロマンガンの供給に長年携わってきた者として、これらの合金を調達する際には、品質をチェックするだけではなく、環境問題にも細心の注意を払っていることは理解できます。本当のことを言うと、最近では金属生産に伴う排出物や廃棄物に対処したいと思う人は誰もいません。今日は、フェロマンガンの生産を効率的かつクリーンに保つために、私たちの施設 (および他の多くの信頼できる生産者) で使用している実際の汚染防止技術について詳しく説明したいと思います。ただし、技術の説明に入る前に、この基本を押さえておきましょう。フェロマンガンはマンガンと鉄から作られる合金で、主に製鉄において脱酸剤および脱硫剤として使用されます。初めての方は、こちらのページをご覧ください。フェロマンガン合金高炭素フェロマンガンや炭素フェロマンガンなど、当社が提供するさまざまなタイプの簡単な概要については、はい、いくつかのバリエーションがあり、それぞれに独自の生産ニーズと環境配慮事項があります。
まず最初に、フェロマンガンの生産から出る主な汚染物質について話しましょう。理解できないものを制御することはできないからです。ほとんどのフェロマンガンは浸漬アーク炉 (SAF) で作られますよね?それは、マンガン鉱石、コークス、フラックスを超高温に加熱して合金を溶かす、エネルギーを大量に消費する大型の炉です。私たちが主に注意しなければならないのは、空気中に浮遊する小さな灰の粒子、未燃の炭素、金属酸化物である粒子状物質 (PM) です。さらに、ガス状汚染物質として、一酸化炭素 (CO)、コークスや鉱石中の硫黄から生じる二酸化硫黄 (SO2)、および空気中の窒素と酸素が反応する高温の炉から生じる窒素酸化物 (NOx) があります。また、金属を抽出した後に残るスラグなどの固形廃棄物や、重金属や残留プロセス化学物質を含む可能性のある廃水もあります。さて、これらのそれぞれを解決する技術について見ていきましょう。その一部は古くから存在していますが、排出量をさらに削減する新しい技術もあります。
まずは大きな課題から始めます。炉の排気からの粒子状物質の制御です。 PM は空気に悪いだけでなく、実際にはマンガンも含まれているため、これは交渉の余地がありません。したがって、PM を捕捉しなければ、単に汚染しているだけでなく、貴重な物質が失われることになります。ここで最も一般的な技術はバグハウス フィルター (ファブリック フィルターと呼ばれることもあります) ですが、言っておきますが、これはゲームチェンジャーです。何が起こるかというと、炉からの熱い排気ガスがまず冷却され（熱いガスを布製フィルターに直接通すことはできません。袋が溶けてしまうためです）、それから長いチューブ状の布製バッグに押し込まれます。袋は特殊な耐熱性の生地で作られており、PM は袋の外側に付着します。その後、定期的に袋内に空気を振り、または脈動させて粉塵を底部のホッパーに落とします。捕集されたダストはほぼ純粋な酸化マンガンなので、実際にリサイクルして炉に戻すことができます。無駄がなく、原材料を節約できます。一部の施設では、代替として電気集塵機 (ESP) を使用しています。ESP は、電荷を利用して PM を帯電したプレートに付着させます。しかし、バグハウスはより小さな粒子を捕集する効率が高く、微細なPM（PM2.5）に対する規制基準が厳しくなっている昨今、これは大きな問題となっている。たとえば、私たちの施設は 2 年前にバグハウスをアップグレードし、古い ESP と比較して PM 排出量を約 92% 削減しました。つまり、トータルで双方にメリットがあります。
次に、ガス状汚染物質です。まず CO から始めましょう。これは SAF からの大きなものであるためです。 CO は有毒ガスですが、可燃性でもあります。そのため、単に燃焼させる (これはフレアと呼ばれ、非効率的です) のではなく、より賢明な方法で CO を燃料として回収します。炉からの排気には、他のガスと混合した大量の CO が含まれているため、粉塵や水分を除去するために浄化システムに送られ、その後、工場のボイラーの燃料として使用したり、入ってくる原材料を加熱したりするために送られます。これにより、CO 排出量がほぼゼロになるだけでなく、プラントを稼働させるために購入しなければならない天然ガスや石炭の量も削減されます。基本的には循環的なものです。次に、還元剤として使用するコークスとマンガン鉱石に含まれる硫黄に由来する SO2 があります。 SO2 を制御するために、ほとんどの施設では排煙脱硫 (FGD) システムが使用されています。金属製造の一般的なタイプは湿式 FGD で、石灰石と水の混合物を排気ガス中に噴霧します。石灰岩は SO2 と反応して亜硫酸カルシウムを作り、それを酸化して石膏にします。そう、乾式壁に使用されるものと同じものです。当社では製造した石膏の一部を地元の建設会社に販売しているため、廃棄物が実際の収入源となっています。炉の高温によって発生する NOx については、いくつかの方法を使用します。 1 つは炉自体にある低 NOx バーナーです。これはバーナーに入る燃料と空気の量を調整して、炎が 1 か所で過度に熱くならないようにして、NOx の生成を減らします。もう 1 つは、選択的無触媒還元 (SNCR) です。これは、高温の排気ガス (約 800 ～ 1000 ℃) にアンモニアまたは尿素を噴霧し、NOx と反応させて窒素と水蒸気を無害なものにします。昨年当社の工場で SNCR を実施したところ、NOx 排出量が約 80% 減少しました。
さて、固形廃棄物管理 - フェロマンガンの生産では、大量のスラグが生成されますよね?スラグは、溶融金属が鉱石から分離した後に残るもので、基本的にはシリカ、アルミナ、酸化カルシウム、および残りのマンガンの混合物です。古い施設ではスラグを埋め立て地に捨てるだけでしたが、これは膨大な無駄であり、適切に行わないと地面に物質が浸出する可能性があります。最近ではスラグ造粒を行っていますが、これははるかに優れています。溶融スラグが炉から出てくると、高圧水を噴射して超高速で冷却し、小さな砂のような粒にします。これらの顆粒は選別され、建設用骨材として、道路の基礎材として、さらにはセメントの原料として、あらゆる用途に使用されます。バッテリー用の電解マンガン金属を製造する場合など、他のマンガン製品に加工するために、マンガンが豊富なスラグの一部も送っています。興味のある方は、当社のページをご覧ください。電解マンガン金属Fl特定の製品ラインについて詳しく知るには。スラグ粒状化により埋め立て廃棄物が 90% ほど削減され、持続可能な収入源となります。当社では、バグハウスから出る粉塵 (炉にリサイクルして戻しているとお話したことを覚えていますか?) や古いフィルターバッグなど、他の固形廃棄物についても厳格な分別システムを導入しており、これらは廃棄せずにリサイクルに送っています。
廃水も問題です。フェロマンガンの製造では、冷却、原料の洗浄、加工に大量の水を使用します。その水をそのまま廃棄すると、マンガンや鉄などの重金属に加え、FGD やスラグ処理で発生する化学物質が含まれる可能性があります。当社では、基本的に 3 段階のプロセスからなる完全な水処理システムをオンサイトに備えています。まず、大きな固体粒子をろ過して除去し、次に石灰などの化学物質を使用して水の pH を上げます。これにより、重金属 (マンガンなど) がろ過可能な固体として沈殿します。その後、活性炭を使用して残留汚染物質を除去する最終ステップを実行し、浄化された水は炉の冷却や原材料の洗浄のためにプラントに戻されて再利用されます。毎日ほんの少しの真水を追加するだけでよいため、プロセス水の 95% 以上をリサイクルしています。これは環境に良いだけでなく、水道料金も 1 トン削減できます。
待ってください。業界は立ち止まっているわけではないので、フェロマンガン分野で登場しつつある新しい技術についても言及しておく必要があります。コークスの代わりに天然ガスや水素を還元剤として使用するパイロットプロジェクトがいくつかあります。コークスは二酸化炭素とSO2の両方の大きな発生源であるため、よりクリーンな燃料に切り替えることで、これらの排出量が大幅に削減されます。私たちは過去 1 年間、施設で小規模な水素削減をテストしてきました。初期の結果では、CO 排出量を 70% 程度削減できることが示されており、非常に有望です。よりデジタルなモニタリングへの動きもあります。炉全体にセンサーを使用して排出物をリアルタイムで追跡するため、何か異常があった場合、ラボテストを待たずにすぐにプロセスを調整できます。これにより、すべての環境規制 (年々強化されています) に準拠し続けることができ、生産効率も向上したため、地球と収益の両方にとってメリットがあります。
さて、本当のことを言いましょう。生産プロセスで 100% 無公害というものはなく、フェロマンガンも例外ではありません。しかし、私たちが今持っているテクノロジーは、排出量がはるかに多く、廃棄物がただ投棄されていた20年前から大きく進歩しました。重要なのは、私たちが単に規制の最低値を満たしているだけではなく、それをさらに超えて行こうとしているということです。それが業界が前進する方法だからです。製鉄所や合金事業のためにフェロマンガンを調達している場合、単に良い価格で高品質の材料を入手することが重要ではありません。サプライヤーが使用している汚染防止策について尋ねてください。当社では、特にますます多くの鉄鋼メーカーがサプライチェーンの持続可能性を要件とする中で、このことがお客様にとって重要であることを認識しているため、この件について透明性を保っています。
これらの汚染防止システム (たとえば、高炭素フェロマンガンまたはカーボンフェロマンガン）、私たちはあなたをカバーします。当社のチームは、当社の製造プロセスをご案内し、当社の環境活動に関するご質問にお答えし、お客様のニーズに合った適切なフェロマンガン グレードを見つけるお手伝いをいたします。当社は世界中の製鉄所、鋳物工場、合金メーカーと協力しており、優れた製品品質と責任ある生産の両方に取り組んでいます。
結局のところ、フェロマンガンは多くの産業にとって重要ですが、それを作るために環境を犠牲にしなければならないというわけではありません。当社が使用する汚染制御技術は、単なるコンプライアンス対策ではなく、当社のビジネス方法の一部であり、それが当社の顧客がリピートし続ける理由です。品質と持続可能性の両方を重視するサプライヤーからフェロマンガンを調達する準備ができている場合は、当社のチームに連絡して会話を始めてください。私たちは、環境への影響を最小限に抑えながら、必要なものを正確に見つけるお手伝いをします。
参考文献
- 国際マンガン協会。 （2022年）。フェロマンガン製造における公害防止技術。マンガン業界のレビュー。
- 米国環境保護庁。 （2021年）。合金鉄製造における汚染防止基準。 EPA 航空放射線局。
- 欧州委員会。 （2020年）。金属製造のための利用可能な最良の技術 (BAT) 参考資料。産業排出指令。
- 世界鉄鋼協会。 （2023年）。持続可能なフェロマンガン生産: 技術とトレンド。鉄鋼産業の持続可能性レポート。
- グプタ、S.、グプタ、A. (2022)。合金鉄産業における環境管理: 現在の実践と将来の方向性。持続可能な冶金学のジャーナル。
