气相还原法——降低冶金能耗的新途径

晓说

在犹他大学，Mohassab 和 Sohn正在进行关于冶金过程炉渣的化学研究。该研究团队致力于发展一种全新的炼铁工艺，即通过气体直接快速地还原氧化铁精矿，其终极目标是比传统的高炉炼铁减少57%的能耗，以及减轻CO₂等气体的排放量。这种技术被称为快速炼铁技术，它是通过天然气、氢气或其他合成气等气体还原性剂，以及这些气体的组合气来实现氧化铁的还原。该技术可以广泛应用于炼钢用铁的生产，并最终取代高炉炼铁以及其他传统炼铁工艺。它也可以作为连续式直接炼钢过程的一部分。

图为不同结构的硅酸盐熔体，其分布比率取决于所在化学环境。


Mohassab和Sohn发现，相比于解聚单体，水更易使硅酸盐聚合物的阴离子稳定。他们总结出如下规律，气氛中水含量越高，炉渣中硅酸盐聚合物越多。聚合程度的大小，对于炉渣中氧化物活性系数以及炉渣与液态铁成分的分配至关重要。此外，聚合程度还控制着炉渣的粘度等物理性能。根据傅里叶变换红外光谱以及拉曼光谱分析，研究人员们发现气氛中的水能够提高炉渣中硅酸盐的聚合度，因此提高炉渣的粘度。研究人员们认为，他们的所做的工作为研究气氛中含水量对炼铁过程中炉渣化学特性的影响提供了全面系统的分析。