Оксид никеля из руды ускорил восстановление железа водородом вдвое
Твердофазный катализ восстановил смесь оксидов в сплав за одну стадию
Ученые из Германии разработали схему получения сплава, в котором при восстановлении смеси оксидов железа и никеля водородом при 700 градусах Цельсия возникает твердофазное каталитическое взаимодействие, ускоряющее процесс не менее чем вдвое. Ключевую роль сыграли наночастицы никеля, образующиеся in situ из NiO, и расщепляющие молекулы водорода с последующим «перетеканием» атомарного водорода на поверхность оксида железа. Исследование опубликовано в журнале Nature Synthesis.
Производство металлов — одно из самых неэкологичных производств, оно отвечает примерно за 10 процентов мировых выбросов парниковых газов. Традиционная пирометаллургия, то есть плавка руд в доменных печах с использованием кокса, только в сталеплавильной отрасли обеспечивает около 8 процентов выбросов CO2 и потребляет 10% от мирового производства энергии. Одной из перспективных альтернатив считается прямое твердофазное восстановление оксидов водородом: процесс не требует растворителей, производство которых тоже неэкологично, и масштабируется до реакторов производительностью миллионы тонн в год.
Однако до сегодняшнего дня имеющиеся предложения обладали одной серьезной проблемой, а именно очень медленной стадией восстановления вюстита. Вюстит — это нестехиометрический оксида железа Fe1-xO. Процессу превращения его в металлическое железо мешают неполное удаление водяного пара и высокий энергетический барьер зарождения объемно-центрированной кубической решетки железа или, как ее еще называют, α-Fe — фазы, которая является основной многих сталей.
