科学家们正在开发一种新的环保技术来生产钢铁

来自俄罗斯和奥地利的一个国际科学家团队进行了一系列独特的实验,利用理学Rigaku x射线粉末衍射仪ULTIMA IV研究不同温度下的磁铁矿精矿样品的氧化焙烧。通过使用氢气作为还原剂,这项新技术将减少40-60%的二氧化碳量的排放。该技术的试点测试由奥钢联工厂(奥地利)进行。

SUSU“冶金氢技术”实验室的高级研究员尤里·卡佩柳辛与莱奥本大学的约翰内斯·申克教授一起,在该研究领域最大的期刊之一《冶金和材料交易》B(Q1)上公布了这项研究。

在过去的几十年里,钢铁工业加工了大量的优质赤铁矿,这些铁矿石被用作使用高炉工艺生产铁的原料。

富含赤铁矿的储量不断减少,导致开采和加工的增加。2015年,全球磁铁矿的产量约为5.83亿吨,占铁矿石总产量的28%。磁铁矿基铁矿石被粉碎成细颗粒,以释放岩石中的磁铁矿物质,然后进行磁选以增加铁含量。

“目前从磁铁矿生产铁的做法是,在装入冶金设备(如高炉、炉排回转窑和 Midrex 竖炉)之前,先进行球团化(或烧结)成给定尺寸。减少二氧化碳排放是目前最重要的全球环境挑战之一。为了达到2050年气候中和的目标(温室气体的零排放),有必要创造以氢为基础的钢铁生产新技术。该技术的核心在于摆脱传统的含碳还原剂(如煤或焦炭),并以氢气代替。然而,今天不可能在没有预氧化操作的情况下加工磁铁矿,哪怕有正在开发的氢气技术来减少二氧化碳排放也不行。”尤里·卡佩柳辛说。

氢气的额外优点之一是它可以用于能源储存。例如,在核电站、风力发电站或潮汐发电站生产电能时,可以通过电解获得氢气,在储氢设施中积累,并输送给消费者。此外,在Midrex装置(已在奥斯科尔电冶金厂运行了相当长的时间)直接进行还原铁的生产,用氢气部分或完全替代天然气。各种等级的钢已经在电弧炉中从产生的直接还原铁中冶炼。

在奥地利,奥钢联工厂正在使用不同的技术方案进行试点测试。用氢气从“流化床”中的细小颗粒中回收铁的氧化物,用等离子弧重熔工艺冶炼钢。

来自SUSU“冶金氢技术”实验室和莱奥本大学的研究团队计划并进行了独特的实验,利用该大学的理学Rigaku x射线粉末衍射仪ULTIMA IV研究磁铁矿精矿样品在不同温度下的氧化焙烧情况。

这些实验的想法是在2018年奥地利维也纳的一次会议讨论中首次出现的。提交人后来得以在SUSU开展这项工作。该研究报告已在公共领域发表。

南乌拉尔国立大学 (SUSU) 是一所数字化转型大学,在许多主要的领域引领创新研究,发展科学技术。学校按照俄罗斯联邦科技发展战略,重点发展数字工业、材料科学和生态学领域的大型科学交叉学科项目。在科技年,南乌拉尔国立大学将参加优先-2030计划。该大学履行乌拉尔世界级跨区域科学和教育中心区域项目办公室的职能。


 

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