مواد و ساخت پیشرفته

تولید فولاد 9 درصد از منابع انتشار جهانی CO₂ را تشکیل می­ دهد و باید به سرعت کربن­زدایی شود تا گرمایش به 1.5درجه سانتیگراد محدود شود. 70 درصد از تاسیسات آهن و فولاد موجود بر مسیر BF-BOF بسیار انرژی بر و پرانتشار متکی هستند. روش‌های کربن‌زدایی باید به گونه‌­ای باشد که به حذف تدریجی نیروگاه‌های BF-BOF و اجرای روش‌های با کربن کمتر مانند کارخانه‌های EAF و DRI کمک کند. ولی رسیدن به این هدف بسیار پرهزینه خواهد بود.

یکی از کارهای تحقیقاتی اخیر، راه دیگری برای کربن _­زدایی بهتر پیشنهاد می ­کند، به این صورت که با کوپلینگ یک کارخانه مونوکسید کربن ترموشیمیایی با یک تاسیسات BF-BOF، یک حلقه کربن بسته برای تولید فولاد ایجاد می ­شود. برای این منظور، ابتدا تکنولوژی BF-BOF موجود برای تعیین کوپلینگ بهینه مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعد، کاهش انتشار مورد انتظار و برآورد هزینه مربوط به راه ­اندازی این کوپلینگ به BF-BOFهای بریتانیا مورد ارزیابی فنی-اقتصادی قرار گرفته است. در نهایت، برتری این فناوری در مقایسه با راه­حل های کربن ­زدایی موجود مورد بحث قرار گرفته است. در نتیجه، هدف این تحقیقات، نشان دادن اصول اولیه و اولین محاسبات اصلی کوپلینگ یک چرخه تقسیم دی­اکسید­کربن ترموشیمیایی با یک مرکز تولید فولاد کوره بلند - کوره اکسیژن پایه (BF-BOF) برای کربن ­زدایی فولاد مقرون به صرفه، است.

در این کار، یک پروسکایت  مضاعف (double perovskite)، Ba₂Ca_0.66Nb_0.34FeO₆، برای تقسیم حرارتی CO2 پیشنهاد شده است، که به دلیل دمای واکنش پایین، مونوکسید کربن بالا (CO) تولید می­کند و به صورت انتخابی به سمت 100 درصد CO پیش می­رود. CO تولید شده توسط چرخه TC، جایگزین کک متالورژیکی گران­قیمت برای احیای سنگ آهن به آهن فلزی در کوره بلند (BF) می شود. CO₂ تولید شده از BF در چرخه TC برای تولید بیشتر CO استفاده می­شود، بنابراین یک حلقه کربن بسته ایجاد می­ شود که امکان جداسازی تولید فولاد از انتشار گازهای گلخانه ­ای را فراهم می ­کند.

تجزیه و تحلیل فنی-اقتصادی اجرای این سیستم در BF-BOFهای بریتانیا نشان داده است با این تکنیک می­توان انتشارات بخش فولاد را تا 88 درصد کاهش داد و در عین حال رقابت­پذیری فولاد انگلستان در بازار جهانی را از طریق کاهش هزینه افزایش داد. به طوری که پس از پنج سال، این سیستم می­ تواند 1.28 میلیارد پوند در صنعت فولاد بریتانیا صرفه جویی کند و در عین حال انتشار گازهای گلخانه ­ای در سراسر انگلیس را 2.9 درصد کاهش دهد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095965262300121X