

生产铝是一项肮脏的工作,自1886年其最广泛的生产方法问世以来,几乎没有得到改善。除了大量的碳排放外,这种普及的金属的冶炼过程还会产生大量的有毒赤泥副产品,其pH值通常可与市售漂白剂或发动机清洁剂媲美。这种腐蚀性的污泥通常被堆放在巨大的填埋场,除非发生工业事故,否则不会像2010年匈牙利乡村居民不幸遭遇的那样,释放出大量的泥浆。
但如果有什么比铝的制造更糟糕,那就是钢铁,它约占所有二氧化碳排放量的8%。为了减少该行业造成的破坏性影响,许多研究人员和公司正在努力实现“绿色钢铁”的未来——例如,用可再生能源替代钢铁厂的污染能源,并将氢气或电力整合到生产过程中。
在许多工程师继续专注于解决工业冶炼恶名昭彰的排放问题时,马克斯·普朗克金属研究所(Max-Planck-Institut für Eisenforschung)的一个团队开发了一种方法,可以在氢等离子体的帮助下,快速且经济地回收铝的赤泥副产品,用于绿色钢铁项目。
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该研究人员的论文最近发表在《自然》杂志上,详细介绍了铝业有一天如何处理其每年产生的约1.98亿吨赤泥——随着对该材料需求的增加,这一数字预计将不断增长。
对科学家来说,这是一个(相对)简单的程序。将赤泥放入电弧炉,在含有10%氢气的等离子体的极高温度下进行处理。强烈的热量会熔化泥浆,并将其分离成液态金属氧化物。赤泥中高达60%是氧化铁,随后转化为纯度极高的液态铁,可直接用于钢铁生产。总而言之,“等离子还原”过程仅需10分钟即可完成。
同时,炉温在很大程度上消除了其他残留氧化物(包括铬等重金属)的腐蚀性。科学家们认为,通过进一步的研究,这些有价值的金属也可以被分离出来再利用,从而减少它们渗入环境中造成污染的可能性。在此之后,炉中剩余的所有物质都会冷却成玻璃状残留物,研究人员认为这些残留物可用作建筑行业的各种填充材料。
尽管测试仅使用了15克赤泥(产出2.6克金属铁),但该团队计算出,该工艺在经济上可行且工业上可扩展。在一个最近的大学简介中,研究小组负责人Isnaldi Souza Filho估计,世界上现有的47亿吨赤泥可以生产约7.7亿吨无二氧化碳的钢铁——这约占年钢铁产量的三分之一。
研究的另一位科学家Matic Jovičevič-Klug补充道:“我们的工艺可以同时解决铝生产的废物问题,并改善钢铁行业的碳足迹。”
由于电弧炉已在金属生产中广泛应用,因此只需投入相对较小的投资即可使其适应这一新工艺。经过一些额外的研究和调整,铝业长期以来臭名昭著的有毒废物最终可能变得有用——并且更加环保。