Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển thành công một phương pháp luyện thép đột phá, hứa hẹn cách mạng hóa ngành công nghiệp thép toàn cầu. Công nghệ tiên tiến này, được gọi là luyện thép tức thời (flash ironmaking), đã cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động môi trường, đồng thời đạt mức tăng tốc độ sản xuất đáng kinh ngạc, gấp 3.600 lần so với các phương pháp truyền thống.
Theo bài báo được công bố trên tạp chí Nonferrous Metals vào tháng 11, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Zhang Wenhai, một học giả của Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc, đã mô tả chi tiết quy trình luyện thép tức thời. Phương pháp này bao gồm việc bơm bột quặng sắt mịn vào lò nung có nhiệt độ cực cao, kích hoạt một “phản ứng hóa học dữ dội”. Kết quả là những giọt sắt lỏng màu đỏ rực rỡ, sáng loáng, rơi xuống và tích tụ ở đáy lò, tạo thành dòng sắt có độ tinh khiết cao, có thể được sử dụng trực tiếp để đúc hoặc “luyện thép một bước”.
Quy trình luyện sắt tức thời có thể hoàn thành chỉ trong vòng 3 đến 6 giây, giảm đáng kể thời gian so với mức từ 5 đến 6 giờ của các lò cao luyện thép truyền thống. Điều này tương đương với việc tăng tốc độ sản xuất sắt lên 3.600 lần hoặc hơn nữa. Phương pháp mới này cũng hoạt động đặc biệt hiệu quả với quặng sắt hàm lượng thấp hoặc trung bình, vốn rất phổ biến ở Trung Quốc.
Một trong những lợi thế đáng kể của công nghệ luyện sắt tức thời là khả năng tận dụng quặng sắt hàm lượng thấp. Trước đây, ngành công nghiệp thép Trung Quốc phải phụ thuộc nhiều vào quặng chất lượng cao, thường phải nhập khẩu với chi phí lớn từ các nước như Úc, Brazil và châu Phi. Phương pháp mới cho phép sử dụng hiệu quả các tài nguyên hàm lượng thấp này, giúp giảm chi phí và sự phụ thuộc vào nhập khẩu.
Quy trình luyện thép mới có tên gọi Flash IronMaking
Bên cạnh đó, công nghệ luyện sắt tức thời còn mang lại những lợi ích to lớn về môi trường. Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, phương pháp này có thể cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong ngành thép Trung Quốc lên hơn một phần ba. Đặc biệt, việc loại bỏ hoàn toàn nhu cầu sử dụng than cốc – một trong những nguồn phát thải khí nhà kính chính trong sản xuất thép, sẽ giúp ngành này đạt được mục tiêu đầy tham vọng là “gần như không phát thải carbon dioxide”.
Tính khả thi thương mại của công nghệ luyện sắt tức thời đã được chứng minh khi nó bắt đầu đi vào sản xuất với một loại vòi phun xoáy đặc biệt, có khả năng bơm tới 450 tấn hạt quặng sắt mỗi giờ. Một lò phản ứng được trang bị 3 vòi phun như vậy có thể sản xuất khoảng 7,11 triệu tấn sắt mỗi năm.
Một lò luyện thép được xây dựng để thử nghiệm phương pháp sản xuất mới
Trung Quốc hiện đang dẫn đầu thế giới về năng lực sản xuất thép, vượt xa tổng sản lượng của các quốc gia còn lại cộng lại. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào các quy trình luyện trong lò cao, tiêu tốn một lượng lớn than cốc, đang là một thách thức đáng kể trong việc đạt được các mục tiêu giảm phát thải carbon đầy tham vọng của Trung Quốc. Do đó, đột phá về công nghệ luyện sắt tức thời không chỉ nâng cao năng suất mà còn phù hợp với các mục tiêu phát triển bền vững toàn cầu, giải quyết những thách thức môi trường đáng kể gắn liền với các phương pháp sản xuất thép truyền thống.
Về nguồn gốc, mặc dù ý tưởng áp dụng quy trình này vào sản xuất sắt xuất phát từ Mỹ, nhưng chính nhóm nghiên cứu của Giáo sư Zhang đã phát triển công nghệ luyện sắt tức thời có khả năng trực tiếp tạo ra sắt lỏng. Họ đã nhận được bằng sáng chế vào năm 2013 và dành cả thập kỷ tiếp theo để hoàn thiện phương pháp. Theo thống kê của chính phủ Trung Quốc, tỷ lệ thành công của các công nghệ mới đã trải qua thử nghiệm thí điểm vượt quá 80%.
Với những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ luyện sắt tức thời, Trung Quốc một lần nữa khẳng định vị thế tiên phong trong ngành công nghiệp thép. Đột phá này hứa hẹn sẽ định hình lại bối cảnh công nghiệp, giúp sản xuất thép trở nên hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn.