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电解可能有一天会提供'绿色铁'

点击量:   时间:2017-10-31 01:02:04

作者:Kurt Kleiner(图片来源:Donald Sadoway)通过电解而不是传统冶炼生产铁可以防止每年向大气中排放10亿吨二氧化碳美国麻省理工学院的材料科学家唐纳德·萨多威总结道,他开发了一种通过在实验室中电解熔融氧化铁来生产铁的方法如果该工艺可以按比例扩大,则可以消除对传统冶炼的需求,传统冶炼每生产一吨钢就能释放几乎一吨的二氧化碳在传统的冶炼中,铁矿石与称为焦炭的煤衍生碳结合焦炭与铁反应,产生二氧化碳和一氧化碳,留下纯铁电解以不同的方式产生铁将铁矿石在1600℃下溶解在二氧化硅和氧化钙的溶剂中,并使电流通过带负电的氧离子迁移到带正电的阳极,氧气起泡带正电荷的铁离子迁移到带负电的阴极,在那里它们被还原成元素铁,其收集在电池底部的池中并被虹吸掉通常使用类似的方法来生产铝,其氧化物是如此稳定,以至于在高炉(其中生产铁的反应器)中通过常规的碳还原实际上不能减少氧化物钢铁工业从未有任何理由转向电解,因为氧化铁很容易被碳还原以生产铁水然而,如果政府开始征收严重的碳排放税,那么新的流程可能会变得更具吸引力,美国钢铁协会已经为Sadoway的工作提供了50万美元的资金 “事情需要10到15年才能发展并达到商业规模现在是时候开始研究它们,“该研究所制造和技术副总裁Lawrence Kavanagh说 Sadoway说,这项技术有许多障碍需要克服最大的是寻找实用的阳极材料在他的实验中,他使用了一种由石墨制成的阳极,类似于用于制造铝的烘烤碳阳极不幸的是,碳与氧气反应,释放出与传统炼铁工艺一样多的二氧化碳到空气中可以使用铂阳极,但对于大规模制造来说太贵了可能性包括在外层上形成氧化物但仍导电的金属合金,或导电陶瓷另一个问题是该过程使用大量电力 - 每吨铁产生约2000千瓦时匹兹堡卡内基梅隆大学的冶金研究员理查德弗劳汉认为这种方法不具备经济和环境意义他说,这个过程耗电量太大,实际上会因发电站需求的增加而导致大气中碳含量增加 Fruehan也对实际无碳阳极的可能性持怀疑态度,因为铝工业多年来一直在尝试开发无碳阳极,但仍然没有即使是Sadoway也承认这种方法需要清洁电力来源 “在目前的情况下,经济学并不存在碳很便宜,而且排放二氧化碳也没有[财务]成本电费很贵因此,如果你将这三个因素放在桌面上,这在经济上是不可行的,“他说但如果碳税进入该剧,经济学就会完全改变 Kavanagh同意并争辩说还有其他有利于电解的因素首先,它将削减能源密集型炼焦工艺,这需要在高温下烘烤煤炭但他表示,在行业决定该流程是否经济之前,