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澳大利亚教授发明新型绿色炼钢技术有望取代煤炭,或威胁澳大利亚煤炭出口

每日邮报12月30日发表了深度报道,澳大利亚新南威尔士大学工程与科学教授维娜·萨哈瓦拉首创了一种“绿色钢铁”技术,即从废旧橡胶中提取氢气和固体碳来制造金属。

这一技术可以利用旧汽车轮胎来加热炼钢,未来可能有望代替煤炭的角色,但由于澳大利亚对中国的主要出口产品之一就是煤炭,这也威胁到了澳大利亚的出口业。

维娜·萨哈瓦拉,这位曾任前美国广播公司《新发明家秀》节目的评委告诉记者,她的这项创新,即“聚合物注射技术”,有可能在未来的某一天让冶金用煤变得多余。

“绝对的,我们肯定会看到一个完全消除炼钢对煤炭依赖的未来。”

“绿色钢铁”技术是指从废旧轮胎中提取氢气和碳来制造金属。这种方法也称为聚合物注射技术,依靠电柜炉代替传统的以焦煤为动力的高炉。

(图源:Freepik)

萨哈瓦拉补充道:“因此,在很大程度上,我们的目标就是希望在炼钢过程中实现煤炭和焦炭的零排放。”

中国是澳大利亚最大的贸易伙伴,去年中国购买了价值100亿美元(约合人民币652亿元)的澳大利亚冶金煤,因为中国炼钢仍然依靠老式的高炉,所以严重依赖这种传统的化石燃料。

萨哈瓦拉教授说:“我们基本上是在思考这样一个问题,对中国等许多国家来说,到底需要多少煤炭才能满足需求呢?“

世界上现有的大部分钢铁生产都需要在1000摄氏度的高炉中加热焦煤,但“绿色钢铁”技术正在逐步淘汰这一做法,代之以一种新的液态钢制造方法。

(图源:Freepik)

萨哈瓦拉教授说:“传统的高炉里总是会有焦炭,除热量外,焦炭还提供了一种结构,那是一种放置在炉内的固体。”

“传统的焦炭是高炉炼钢的材料来源,我们的打算就是用废旧轮胎来代替焦炭,当然,科学表明,这种做法也是有效的。”

电柜炉在钢铁生产中使用的所占比例较小,它利用大电流电弧熔化废钢,并将其转化为液态钢。

“绿色钢铁”正是依靠这种方法将橡胶轮胎变成金属。

纽卡斯尔矿业材料供应商Molycop使用“绿色钢铁”技术为服务于悉尼、纽卡斯尔、中部海岸、蓝山山脉和伍伦贡市的沃拉塔火车来制造替代金属车轮。

该公司总裁迈克尔·帕克表示,与传统炼钢方式相比,该公司使用的此种技术使得炼钢过程中减少了80%的碳排放。其炼钢方式,就是将炼焦煤、石油与轮胎橡胶屑结合起来,并使用可再生太阳能来驱动柜式电炉。

目前,这种“绿色钢铁”技术,已经大大减少了钢铁生产中对煤炭的需求,但还没有完全消除。

帕克先生告诉媒体:“这种聚合物注射技术让我们可以用碎橡胶来替代大概一半量的煤炭,即利用废旧轮胎中的碳和氢气来替代这种原始的材料。”

作为“绿色钢铁”炼钢技术的一部分,轮胎被放入高温电柜炉中提取氢气,这样,在化学转化过程中,氧化铁就可以变成铁。

萨哈瓦拉教授解释:“橡胶中包含了这种化学转化过程中所需的元素。正是轮胎提供了氢等其他分子,这些分子参与了反应,使我们能够将氧化铁转化为铁,而铁就是构成钢铁的主要元素。”

而最终卖给客户的钢铁成品还需在此基础上添加其他的合金和添加剂。

(图源:Freepik)

虽然橡胶轮胎可以取代对焦煤的需求,但“绿色钢铁”的成功很大程度上还将依赖于对现有废金属的回收利用。

帕克先生表示,废金属意外地供不应求。他说:“世界上没有足够的废钢来供给新钢的生产。”

英国亿万富翁桑吉夫·古普塔希望通过使用可再生能源和废金属回收利用,将南澳的Whyalla老钢铁厂变成新型“绿色钢铁”的主要供应商。

他有一个长期计划,即逐步淘汰老式高炉,并用电柜炉取代它们。

他的古普塔家族集团联盟(GFG Alliance)收购了之前拥有Molycop的阿瑞姆公司。GFG Alliance是桑吉夫·古普塔所持有的公司和英国古普塔家族企业联合的国际企业集团。该联盟的公司均涉足采矿业、工业和贸易业。

萨哈瓦拉教授表示,“绿色钢铁”正在慢慢取代焦煤。她补充道:“我们最终的目标是进行完全替代。我们已经有所进展了吗?简而言之,答案是肯定的。”

与焦煤不同的是,轮胎还能产生氢气,氢气可以转化为气体或液体。

尽管如此,帕克承认,使用电炉代替传统高炉的绿色炼钢方法,仍是一种比煤炭或铁矿石衍生法更昂贵的炼钢方法。