MIT news (08.05.2013)
Любой, кто знаком с технологией выплавки стали представляет этот процесс в гигантских раскаленных печах, огромное потребление коксового угля, пламя, искры, жар, клубы дыма, колоссальное количество выбросов углекислого газа.
Сталелитейное производство является основным источником выбросов углекислого газа, который в свою очередь является причиной глобального потепления на планете.
Технология выплавки стали из руды, разработанная исследователями Массачусетского технологического института, является технологией выплавки стали с нулевым выбросом диоксида углерода! Кроме этого преимущества, новая технология выплавки стали имеет ряд замечательных характеристик, таких как сталь более высокой степени чистоты, высокая экономическая эффективность процесса.
Donald Sadoway и John F. Elliott, авторы новой технологии в лабораторных условиях, говорят о возможной революции в технологии сталелитейного производства. Публикация о новой технологии была напечатана в журнале Nature.
Donald Sadoway и John F. Elliott, авторы новой технологии выплавки стали
В настоящее время мировое производство стали составляет 15 000 000 000 тонн стали в год. При производстве одной тонны стали происходит выброс двух тонн углекислого газа. Сталелитейное производство - это около 5% от общего объема выбросов углекислого газа во всем мире. Внедрение новой технологии выплавки стали, существенно снизит негативное влияние человеческой деятельности на окружающую среду.
Однако, сама идея в необходимости создания новой технологии получения стали была была продиктована не заботой об экологии, а необходимостью получения кислорода на других планетах и их спутниках. Исследователи получили грант от NASA на разработку технологии получения кислорода на луне и других планетах. В качестве сырья для получения кислорода предполагалось использовать оксиды железа(III). Такая технология получения кислорода является ключевым шагом в освоении луны и других спутников и планет солнечной системы.
При проведении лабораторных экспериментов, исследователи обнаружили, что кислород можно получить из грунта с большим содержанием оксидов железа, применяя банальный электролиз расплава оксидов железа. В качестве образцов инопланетного грунта в высоким содержанием оксидов железа, был взят грунт из Аризонского кратера, который возник 50000 лет назад в результате падения 50 метрового метеорита, состоящего в основном из железа. Побочным продуктом при производстве кислорода оказалось чистое железо.
Процесс электролиза оксидов железа происходит при очень высокой температуре, с образованием кислорода - энергичного окислителя. В качестве анода в лабораторных экспериментах использовали иридиевый сплав, который выдерживал высокую температуру и агрессивную окислительную среду. Однако иридий является дорогим и очень редким металлом, поэтому для промышленного производства стали по новой технологии этот металл не подходит. Перед исследователями стояла задача найти сплав, который выдержит температуру более 1600˚С и при этом сохранит коррозионную стойкость за счет образования оксидной пленки, будет достаточно прочным и пластичным, а также не потеряет электропроводность. Такой сплав был найден, и создан на основе железа и хрома.
Для создания рентабельного производства стали по старой технологии, производительность производства должна составлять миллионы тонн стали в год. Новая технология позволит создать рентабельные производства при продуктивности в несколько сотен тысяч тонн стали в год. Кроме этого, технологический подход применим не только к производству стали, возможно производство и других металлов и сплавов, таких как никель, титан, ферромарганцевых сплавов.
В перспективе трех лет, группа исследователей планирует создать промышленный реактор для производства стали по новой технологии.