مواد و ساخت پیشرفته

محققان روش جدیدی برای بازیافت فولاد ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به کاهش انتشار کربن در صنایع مختلف کمک کند و منجر به اقتصاد چرخه‌ای فولاد شود.

این روش که در مقاله منتشر شده در Resources, Conservation & Recycling توضیح داده شده است، یک الکترولیت اکسی‌سولفید ابتکاری را برای پالایش الکتریکی معرفی می‌کند که ناخالصی‌های مس و کربن را از فولاد مذاب حذف می‌کند و در عین حال آهن و گوگرد مایع را به عنوان محصولات جانبی تولید می‌نماید.

ژیزل عظیمی رئیس تحقیقات در نوآوری‌های معدن شهری کانادا و یکی از نویسندگان مقاله در اینباره می‌گوید: مطالعه ما اولین نمونه گزارش شده از حذف الکتروشیمیایی مس از فولاد و کاهش ناخالصی‌ها به زیر سطح آلیاژ است.

در حال حاضر تنها 25 درصد فولاد از مواد بازیافتی تولید می‌شود. با این حال، انتظار می‌رود که تقاضای جهانی برای فولاد سبزتر در بیست سال آینده افزایش یابد زیرا دولت‌ها در سراسر جهان تلاش می‌کنند تا به اهداف انتشار خالص صفر برسند. تولید فولاد یکی از بیشترین سهم را در انتشار کربن در بخش تولید دارد و به ازای هر تن فولاد تولیدی نزدیک به دو تن دی‌اکسید‌کربن تولید می‌کند.

غلبه بر محدودیت ها در بازیافت سنتی فولاد

روش‌های سنتی بازیافت فولاد از کوره قوس الکتریکی برای ذوب ضایعات فلزی استفاده می‌کنند. با این حال، جدا کردن مواد مسی از ضایعات قبل از ذوب دشوار است و در نتیجه در محصولات فولادی بازیافتی وجود دارند. هنگامیکه غلظت مس از 0.1 درصد وزنی در محصول نهایی فولادی بیشتر شود، می‌تواند بر خواص فولاد تأثیر منفی بگذارد.

عظیمی توضیح می‌دهد مشکل اصلی تولید فولاد ثانویه این است که قراضه بازیافت شده ممکن است به عناصر دیگری از جمله مس آلوده شود. مس را نمی‌توان با استفاده از روش سنتی فولادسازی در کوره قوس الکتریکی از ضایعات فولاد مذاب جدا کرد و بازار فولاد ثانویه را به تولید محصولات فولادی با کیفیت پایین‌تر مانند میلگردهای تقویت‌کننده مورد استفاده در صنعت ساختمان محدود می‌کند.

گسترش بازار ثانویه فولاد با پالایش الکتریکی

این تیم یک سلول الکتروشیمیایی طراحی کردند که می‌تواند تا دمای 1600 درجه سانتیگراد را تحمل کند. در داخل سلول، الکتریسیته بین الکترود منفی (کاتد) و الکترود مثبت (آند) از طریق یک الکترولیت اکسی‌سولفید جدید ساخته شده از سرباره جریان دارد، زباله‌ای که از فولادسازی به دست می‌آید و اغلب به سیمان یا محل‌های دفن زباله ختم می‌شود.

عظیمی می‌گوید ما آهن آلوده خود را که دارای ناخالصی مس است به عنوان آند سلول الکتروشیمیایی قرار می‌دهیم. سپس نیروی محرکه الکتریکی که همان ولتاژ است را با منبع تغذیه اعمال می‌کنیم و مس را مجبور می‌نماییم تا با الکترولیت واکنش نشان دهد.

جاسوک پائینگ یکی از نویسندگان این مقاله می‌افزاید الکترولیت حذف مس از آهن را زمانیکه ما الکتریسیته را به سلول وارد می‌کنیم، هدف قرار می‌دهد. وقتی به یک طرف پیل الکتریسیته وارد می‌‌نماییم مس را مجبور می‌کنیم تا با الکترولیت واکنش داده و از آهن خارج شود و در انتهای دیگر سلول، ما به طور همزمان آهن جدید تولید می‌کنیم.

با نگاهی به آینده، هدف بعدی آنها فعال کردن فرآیند پالایش الکتریکی برای حذف سایر آلاینده‌ها از فولاد مانند قلع است. عظیمی می‌گوید روش ما پتانسیل زیادی برای ارائه به صنعت فولادسازی به عنوان یک روش عملی و قابل اجرا برای بازیافت فولاد به منظور تولید بیشتر فولاد با عیار بالا برای پاسخ به تقاضا در سطح جهان دارد.

منبع