Ученые МЭИ разработали экологичный и быстрый способ восстановления железа из руд

Ученые Национального исследовательского университета «МЭИ» разработали новый способ жидкофазного восстановления железа из руд с применением углеродводородной смеси, получаемой из природного газа. Он позволяет в короткие сроки получать расплав, пригодный для производства большинства марок стали, минуя стадию чугуна. Для этого была разработана и запатентована новая конструкция реактора. Нынешние исследования ― это экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, которые ученые провели в 2023 г.

В классическом методе восстановления железа из руд в качестве источника-восстановителя используется уголь, при восстановлении железо набирает в себя столько углерода, что на выходе получается чугун, который затем, для получения стали, необходимо дополнительно очищать. Применяя новый способ, ученые в экспериментах получили образцы с содержанием углерода ― от 0,006% до 2%.

Фото предоставил Константин Строгонов

«В предлагаемой нами технологии в качестве источника восстановительных элементов используется природный газ, который до 98% состоит из метана, содержащего один атом углерода и четыре атома водорода. В качестве восстановителя в большей степени используется водород,  что позволяет снизить науглероживание металла и получить расплавы, сразу пригодные для создания большинства марок стали. Таким образом мы увеличиваем скорость процесса, снижаем выбросы загрязняющих веществ и себестоимость производства стали», ― рассказал порталу «Научная Россия» доцент кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей НИУ «МЭИ» Константин Строгонов.

Процессы от восстановления железа из руды до создания стали, которые используют классические технологии, могут длиться до 20 часов. Это время, необходимое для коксохимического, агломерационного, доменного и сталеплавильного производств. Длительность восстановительных процессов с использованием новой технологии, зависящая от интенсивности подачи природного газа, не превышает 12 минут. После этого, добавляя в получаемый расплав необходимые легирующие материалы, можно получить заданную марку стали.

Созданная технология уникальна: в рамках научно-исследовательской работы авторы проводили аналитические исследования и не обнаружили отечественных или зарубежных публикаций, которые описывали бы аналогичный метод.

«Сейчас мы получили физические образцы в небольших объемах на лабораторной установке. Следующий шаг ― разработка непрерывно действующей промышленной установки. Созданная нами математическая модель и проведенные эксперименты доказывают, что это возможно», ― отметил Константин Строгонов.

Фото предоставил Константин Строгонов

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ