15 C
Vietnam
Thứ ba, Tháng mười hai 10, 2024

Công nghệ mới luyện sắt cần ít năng lượng, thân thiện

Không nên bỏ qua

Theo thông tin từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trong số các ngành công nghiệp trên toàn thế giới, ngành công nghiệp sắt và thép đứng thứ hai về mức tiêu thụ năng lượng, chỉ sau các ngành liên quan đến dầu khí và chế biến hóa chất. Đồng thời, đây cũng là ngành công nghiệp có lượng phát thải carbon dioxide cao nhất.

Luyện sắt từ quặng sắt thô là quá trình tiêu tốn năng lượng và phát thải CO2 lớn nhất do cần sử dụng carbon để khử oxy từ oxit sắt thành sắt và CO2. Carbon dư thừa cũng được loại bỏ qua phản ứng với khí ôxy.

Dù các nhà khoa học đã nỗ lực trong thời gian dài để cải tiến công nghệ này, nhưng việc thay đổi vẫn gặp nhiều khó khăn. Hiện tại, chúng ta đã gần đến một phương pháp thay thế khả thi hơn, đó là điện phân oxit sắt nóng chảy, với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và không phát thải CO2.

Công nghệ mới luyện sắt cần ít năng lượng
Công nghệ mới luyện sắt cần ít năng lượng

Trong khi học sinh phổ thông thường thực hành thí nghiệm điện phân nước, trong đó oxy tách ra khỏi nước khi dòng điện chạy qua và di chuyển về phía anode, điện phân oxit sắt nóng chảy phức tạp hơn nhiều. Điều này là do anode phải hoạt động trong điều kiện rất khắc nghiệt, với phản ứng xảy ra ở nhiệt độ trên 1500°C và trong môi trường ăn mòn mạnh mẽ, vì các oxit phản ứng với mọi kim loại tiếp xúc với chúng.

Tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Mỹ, Donald Sadoway và nhóm nghiên cứu của ông mới đây đã phát hiện rằng một loại hợp kim crôm-sắt có thể tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt của điện phân oxit sắt nóng chảy, ít nhất là ở quy mô phòng thí nghiệm. Các hợp kim này không chỉ hiệu quả mà còn có chi phí thấp.

Sau một vài giờ điện phân magnetit (Fe3O4), các anode làm từ hợp kim Cr90Fe10 (như thấy trong ảnh bên phải) vẫn giữ được kích thước và hình dạng gần như không thay đổi so với ban đầu (như ảnh bên trái), mặc dù bị chất điện giải bao phủ. Sự ổn định của hợp kim này được đảm bảo nhờ vào lớp bao phủ dẫn điện hình thành từ dung dịch Cr2O3 và oxit nhôm, mà các nhà nghiên cứu đã thêm vào chất điện phân.

Kết quả này là một thách thức đối với các lý thuyết hiện tại về quá trình oxy hóa trong môi trường khắc nghiệt, nhưng đồng thời mở ra hướng mới trong việc tìm kiếm các hợp kim với tính năng đặc biệt cho quy mô công nghiệp. (Công trình của A. Allanore, L. Yin, DR Sadoway, dự kiến công bố trên Nature).

Có thể bạn quan tâm

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Bài viết mới nhất