美国俄勒冈大学化学家在4月9日的《ACS能源快报》上发表论文称,他们开发出一种更清洁的方法,可利用电化学工艺从合成铁矿石中提取铁,并表示该方法在成本上有望与高炉冶炼相当,为钢铁行业带来新变革。
铁及其合金在现代工业中极为重要。传统高炉炼铁虽能将铁矿石转化为纯金属铁,但存在耗能高、空气污染严重等问题。电化学炼铁将电流通过含有铁原料的液体,实现金属分离。与高温高炉相比,电化学工艺可大幅减少空气污染物排放,同时还能节省大量能源。
此前的研究已经利用电化学工艺,在约80℃—90℃的条件下,直接将含有固体氧化铁颗粒和氢氧化钠的溶液转化为金属铁。然而,面对天然铁矿石时,低温工艺的选择性欠佳。
研究人员表示,确定能够在低温下转化为金属铁的氧化物,是开发全电化炼钢工艺的重要一步。
他们先制备了高比表面积、具有内部孔洞和连通空腔的氧化铁颗粒,研究其纳米级形态对电化学反应的影响,再将其转化为微米级颗粒模拟天然矿石形态。实验中,团队设计了一种特殊阴极,在电流通过时从含氧化铁颗粒的氢氧化钠溶液中提取金属铁。
结果显示,在电流密度为每平方厘米50毫安时,致密氧化铁还原选择性最高,与快速充电锂离子电池情况相似。且孔隙率更高、比表面积更大的疏松颗粒,相比孔隙率低的天然赤铁矿,能更高效生产电化学铁。
研究人员估算,在实验所用电流密度下,铁的生产成本可低于每吨600美元,与传统炼铁成本相当。并且,使用纳米级孔隙率颗粒时,电流密度可大幅提高,这与工业电解槽电流密度相近。
不过研究人员也表示,该技术要实现商业化应用,还需进一步研究,并开发使氧化铁原料孔隙率更高的技术。
美国俄勒冈大学化学家在4月9日的《ACS能源快报》上发表论文称,他们开发出一种更清洁的方法,可利用电化学工艺从合成铁矿石中提取铁,并表示该方法在成本上有望与高炉冶炼相当,为钢铁行业带来新变革。
铁及其合金在现代工业中极为重要。传统高炉炼铁虽能将铁矿石转化为纯金属铁,但存在耗能高、空气污染严重等问题。电化学炼铁将电流通过含有铁原料的液体,实现金属分离。与高温高炉相比,电化学工艺可大幅减少空气污染物排放,同时还能节省大量能源。
此前的研究已经利用电化学工艺,在约80℃—90℃的条件下,直接将含有固体氧化铁颗粒和氢氧化钠的溶液转化为金属铁。然而,面对天然铁矿石时,低温工艺的选择性欠佳。
研究人员表示,确定能够在低温下转化为金属铁的氧化物,是开发全电化炼钢工艺的重要一步。
他们先制备了高比表面积、具有内部孔洞和连通空腔的氧化铁颗粒,研究其纳米级形态对电化学反应的影响,再将其转化为微米级颗粒模拟天然矿石形态。实验中,团队设计了一种特殊阴极,在电流通过时从含氧化铁颗粒的氢氧化钠溶液中提取金属铁。
结果显示,在电流密度为每平方厘米50毫安时,致密氧化铁还原选择性最高,与快速充电锂离子电池情况相似。且孔隙率更高、比表面积更大的疏松颗粒,相比孔隙率低的天然赤铁矿,能更高效生产电化学铁。
研究人员估算,在实验所用电流密度下,铁的生产成本可低于每吨600美元,与传统炼铁成本相当。并且,使用纳米级孔隙率颗粒时,电流密度可大幅提高,这与工业电解槽电流密度相近。
不过研究人员也表示,该技术要实现商业化应用,还需进一步研究,并开发使氧化铁原料孔隙率更高的技术。
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