回收钢铁的新方法可以减少该行业的碳足迹

多伦多大学工程研究人员设计了一种回收钢铁的新方法，有可能使一系列制造业脱碳并开创循环钢铁经济。

该方法概述于《资源、保护和回收》杂志上发表的一篇新论文中，该论文由 Jaesuk (Jay) Paeng、William Judge 和 Gisele Azimi 教授共同撰写。

该公司推出了一种用于电解精炼的创新型硫氧化物电解液，这是从钢水中去除铜和碳杂质的另一种方法。该工艺还会产生液态铁和硫作为副产品。

“我们的研究是首次报道通过电化学方法从钢中去除铜并将杂质降低到合金水平以下的案例，”担任加拿大城市采矿创新研究的阿齐米说。

目前，只有 25% 的钢铁产量来自回收材料。但随着世界各国政府努力实现净零排放目标，全球对绿色钢铁的需求预计将在未来年内增长。

钢铁的生产方法是将铁矿石与焦炭(一种经过处理的煤炭)反应，并将氧气吹入生产出的金属中。目前的标准工艺每生产一吨钢铁会产生近两吨二氧化碳，使钢铁生产成为制造业碳排放最大的行业之一。

传统的钢铁回收方法是使用电弧炉熔化废金属。由于在熔化之前很难将铜材料与废料物理分离，因此回收的钢铁产品中也存在这种元素。

“二次钢铁生产的主要问题是回收的废料可能被其他元素污染，包括铜，”阿齐米说。“随着回收的废金属越来越多，铜的浓度也会增加，当最终钢铁产品中的铜含量超过 0.1 重量百分比 (wt%) 时，就会对钢铁的性能产生不利影响。”

采用传统的电弧炉炼钢方法无法从熔融废钢中去除铜，因此二级钢铁市场只能生产质量较低的钢铁产品，例如建筑行业使用的钢筋。

“我们的方法可以将二级钢铁市场扩展到不同的行业，”Paeng 说道。

“它有潜力用于制造更高级的产品，例如汽车行业使用的镀锌冷轧卷或运输行业使用的深拉钢板。”

为了将铁中的铜含量降低到 0.1 wt% 以下，该团队必须首先设计一个可承受高达 1600 摄氏度温度的电化学电池。

在电池内部，电流通过一种由矿渣设计的新型氧硫化物电解质在负极(阴极)和正极(阳极)之间流动。矿渣是炼钢过程中产生的废物，通常会被制成水泥或填埋场。