Tin tức

Công nghệ mới luyện sắt cần ít năng lượng và thân...

Trong số các ngành công nghiệp khác nhau trên phạm vi toàn cầu, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) thì ngành công nghiệp sắt và thép là ngành tiêu thụ lớn thứ hai về năng lượng (sau dầu khí và chế biến hóa chất), và là ngành sản xuất phát thải lớn nhất carbon dioxide.

Luyện sắt từ nguyên liệu là quặng sắt thô đặc biệt tiêu tốn năng lượng và phát thải CO2 nhiều nhất vì phải dùng Carbon để khử oxy trong oxít sắt thành ra sắt và CO2, còn carbon dư thừa thì được loại bỏ bằng cách phản ứng với khí ôxy.

Các nhà khoa học từ lâu đã tốn nhiều công sức để thay đổi công nghệ này, nhưng rất khó khăn. Nay thì chúng ta đang có một bước tiến gần hơn đến một phương pháp thay thế, tiêu thụ năng lượng thấp hơn và không phát thải CO2, đó là phương pháp điện phân oxit sắt nóng chảy.

Học sinh phổ thông đều được dạy và thực hành thí nghiệm chứng minh điện phân nước: Cho một dòng điện chạy qua nước thì oxy sẽ tách ra khỏi nước và chạy về anod. Tuy nhiên điện phân oxit sắt nóng chảy thì không đơn giản như vậy, bởi vì anod ở đây phải chịu một điều kiện rất khắc nghiệt vì phản ứng xảy ra ở trên 15000C và nhúng trong môi trường ăn mòn cực mạnh do các oxyt phản ứng tức thời với mọi kim loại tiếp xúc với chúng.

Tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT-USA) Donald Sadoway và các đồng nghiệp mới đây đã phát hiện ra rằng một loại hợp kim crôm-sắt, ít nhất là ở quy mô phòng thí nghiệm, có thể tồn tại trong môi trường khắc nghiệt đó. Hơn nữa, các hợp kim này rất hiệu quả và rẻ tiền.

Sau vài giờ điện phân magnetit, Fe3O4, các Anod bằng hợp kim Cr90Fe10 (ảnh bên phải), dù bị chất điện giải bao phủ, vẫn có kích thước hầu như không thay đổi so với kích thước và hình dạng ban đầu (ảnh bên trái). Mấu chốt cho sự ổn định của hợp kim là sự hình thành của một lớp bao phủ có tính dẫn điện được tạo bởi dung dịch của Cr2O3 với oxit nhôm (mà các nhà nghiên cứu đã cho vào trong chất điện phân).

Đối với các lý thuyết hiện tại về các quá trình oxy hóa trong môi trường khắc nghiệt thì kết quả này còn là một sự thách đố, nhưng đối việc tìm tòi sử dụng các hợp kim có các tính năng quý hiếm ở quy mô công nghiệp thì đây là thành quả có tính chất mở đường. (Tác giả công trình: A. Allanore, L. Yin, DR Sadoway, sắp công bố trên Nature).

(ST)