15:46
Сталь и железо используются при изготовлении самых различных вещей. Также они широко применяются в сфере строительства. По этой причине объем производства стали достигает 1,4 млрд. тонн в год.
Но к сожалению, выплавка чугуна и стали требует огромных затрат энергии, обеспечение которых связано со сжиганием большого количества ископаемого топлива. По этой причине в атмосферу выбрасывается двуокись углерода, а также другие парниковые газы. Объем этих выбросов очень высок, поэтому с точки зрения экологии, производство железа и стали - это очень «грязное» дело.
Грязное дело
С целью повышения экологичности процесса выплавки стали недавно были изобретены специальные газоочистители, использующие щелочные растворители вроде моноэтаноламина (MEA). Данная технология удаления CO2 является очень затратной, поэтому ученые разработали более дешевый метод, предполагающий предварительное очищение железной руды.
Напомним, что изготовление стали включает в себя две разные стадии. Первая - это сжигание угля и известняка вместе с железной рудой в доменной печи при температуре 1300°C. На данном этапе осуществляется выплавка железа. Для осуществления окислительно-восстановительных реакций, при выплавке железа может использоваться природный газ.
Вторая стадия представляет собой экстракцию железной руды для создания нерафинированной стали. Она предусматривает добавление в железо таких металлов как никель, марганец или хром с целью придания конечному материалу дополнительных свойств. Далее из нерафинированной стали изготавливают металлопрокат: стальные листы, различные профиля или трубы.
Около 70 процентов выбросов углерода при изготовлении стали связано с процессом выплавки железа. При этом производство 1 тонны стали создает выброс 2.2 тонн углекислого газа. Чтобы сократить загрязнение воздуха, ученые создали технологию очистки стали при помощи подготовленной железной руды.
Использование железной руды для очистки стали
Данная технология основана на цикле карбонизации - декальцинации, не допускающем взаимодействия CO2 с кальцием. В частности, вместо известняка технология очистки стали предполагает в процессе выплавки железа использование магнетита (Fe3O4) или гематита (Fe2O3).
Отработанные газы из доменной печи содержат смесь газов включающую двуокись углерода (CO2, 17-25 процентов), окись углерода (CO, 20-28 процентов), водород (Н2, 1-5 процентов) и азот (N2, 50-55 процентов). Во время карбонизации образуется так называемый сидерит FeCO3, который может быть выделен из общей смеси за счёт магнетизма железа. Далее сидерит обрабатывается и разлагается на оксид железа и углекислый газ. Все регенерированные оксиды железа могут быть доставлены обратно в реактор карбонизации для следующего цикла карбонизации-прокаливания.
Вместо магнетита и гематита также может применяться любой материал с высоким содержанием железа (например, металлолом). Таким образом, новая технология не только эффективна в плане снижения выброса парниковых газов, но и хорошо подходит для массового применения в производстве.
