【48812】一种新式电化学办法可从废钢中提取铜等污染物

  多伦多大学工程系的研讨人员开发出了一种新式钢铁收回技能，可协助各制作部分完成脱碳，并促进循环型钢铁经济的开展。Jaesuk (Jay) Paeng、William Judge 和 Gisele Azimi 教授合著的《资源、维护与收回》（Resources, Conservation & Recycling）杂志最近宣布的一项研讨具体的介绍了这种办法。

  它引入了一种用于电精粹的创新式氧化硫电解液，这是一种从钢水中去除铜和碳杂质的代替办法。该工艺还会发生液态铁和硫作为副产品。

  阿齐米说：咱们的研讨是初次报导用电化学办法去除钢中的铜，并将杂质降至合金水平以下。

  现在，仅有 25% 的钢材来自收回资料。但随世界各国政府努力完成净零排放方针，估计未来二十年全球对绿色钢材的需求将不断添加。

  钢铁是经过铁矿石与焦炭（煤的一种制备方式）反响生成碳源，并将氧气吹入生成的金属中而制成的。现在的规范工艺每出产一吨钢就会发生近两吨二氧化碳，使钢铁出产成为制作业中碳排放量最高的职业之一。

  从左到右：多伦多大学博士生 Jaesuk (Jay) Paeng 站在 Gisele Azimi 教授身边，手里拿着团队新规划的电化学电池，该电池能接受高达 1600 摄氏度的高温，一起运用根据矿渣的电解液电化学去除钢铁中的污染物。图片来自：Safa Jinje / 多伦多大学工程学院

  传统的钢铁收回办法运用电弧炉熔化废金属。因为在熔化前很难从废金属中物理别离出铜资料，因而收回的钢铁产品中也存在铜元素。

  阿兹米说：二次炼钢的主体问题是收回的废钢或许遭到其他元素的污染，包含铜。跟着要收回的废金属增多，铜的浓度也会添加，当铜在终究钢产品中的分量百分比超越 0.1%（wt%）时，就会对钢的功能发生晦气影响。

  选用传统的电弧炉炼钢法无法从钢水废料中去除铜，因而约束了二级钢材商场出产低质量钢材产品，如建筑职业运用的钢筋。

  Paeng 说：咱们的办法可以将二级钢商场扩展到不同的职业。它有潜力用来制作更高档的产品，如汽车职业运用的镀锌冷轧卷，或运送职业运用的深冲钢板。

  为了将铁中的铜去除到 0.1 wt% 以下，研讨小组有必要首要规划出一种能接受高达 1600摄氏度高温的电化学电池。

  在电池内部，电流经过一种新式的氧化硫电解质在负极（阴极）和正极（阳极）之间活动，这种电解质是用炉渣规划的，炉渣是炼钢发生的一种废料，通常被丢掉在水泥厂或废物填埋场。

  咱们将含有铜杂质的污染铁作为电化学电池的阳极，阿兹米说。然后，咱们用电源施加电动势，也便是电压，迫使铜与电解液发生反响。电解液的作用是在电池通电时将铜从铁中别离出来。当咱们在电池的一端通电时，就会迫使铜与电解液发生反响，由此发生铁。在电池的另一端，咱们一起发生新的铁。

  Azimi的实验室与Tenova Goodfellow公司协作，后者是一家为金属和采矿业供给先进的技能、产品和服务的全球供货商。展望未来，研讨小组期望可以经过电解精粹工艺去除钢中的其他污染物，包含锡。

  钢铁是工业中运用最广泛的金属，我认为其年产量高达 19 亿吨，阿兹米说。咱们的办法潜力巨大，可认为炼钢职业供给一种有用且易于施行的钢材收回办法，以满意全球对高等级钢材的更多需求。