研究人員稱，盡管金屬銻本身不是一種廣泛使用的金屬材料，但其生產(chǎn)方法或可用于銅和鎳這類應(yīng)用廣泛且經(jīng)濟(jì)性好的金屬。
研究人員原本試圖開發(fā)一種全新的電化學(xué)電池，這一努力已經(jīng)進(jìn)行數(shù)年時(shí)間。這類電池的不同之處在于其由不同密度的金屬熔體或鹽組成，因此其天然就具有分層屬性，就如油會(huì)浮在水面上一樣。研究人員希望通過試驗(yàn)了解在正負(fù)電極之間放第二層電解液會(huì)產(chǎn)生什么作用，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻和計(jì)劃中的結(jié)果相去甚遠(yuǎn)。研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)其試圖給這一設(shè)想中的電池充電的時(shí)候，結(jié)果卻是分離了液態(tài)金屬銻。
該研究團(tuán)隊(duì)使用的硫化銻材料是一種熔融的半導(dǎo)體，要冶煉得到金屬銻，通常情況下并不能使用煉鋁或類似金屬所采用的通電方法。要利用電解法冶煉，礦物材料一般只能是離子導(dǎo)體。但通過在熔融的半導(dǎo)體上添加一層離子電解液，“電池”中的電解過程就能順利進(jìn)行，硫化物材料就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，在電池底部產(chǎn)生純度達(dá)99.9%的銻金屬，而電池上方則會(huì)析出氣態(tài)硫，可以將這些氣體收集起來作為化工原料。
在典型的冶煉過程中，氣態(tài)硫會(huì)馬上與氧氣發(fā)生反應(yīng)，化合為二氧化硫，這是一種不可忽視的氣體污染源，也是酸雨的主要原因之一。但MIT發(fā)明的這種方法既可以生產(chǎn)出高純度的金屬銻，又無需擔(dān)心污染空氣。
由于電解是一種單一步驟的連續(xù)處理過程，因此比傳統(tǒng)的高溫熔煉方法效率要高得多。一百多年前電解法的發(fā)明，使得鋁從一種比銀還貴的金屬變成了一種廉價(jià)的日用品。如果這種處理過程能夠用于其他的通用金屬(例如銅或鎳)的煉制，那必將顯著降低這些金屬的價(jià)格，同時(shí)還能減少空氣污染、降低溫室氣體排放。
MIT研究團(tuán)隊(duì)正在考慮將這種方法用于銅或鎳等大產(chǎn)量金屬的生產(chǎn)。之所以先在金屬銻的生產(chǎn)上取得成果，主要是因?yàn)樗且环N低熔點(diǎn)金屬，其熔點(diǎn)為631攝氏度，而銅的熔點(diǎn)為1085攝氏度。作者認(rèn)為，盡管其他目標(biāo)金屬的高熔點(diǎn)增加了生產(chǎn)過程的難度，但基本的物理原理是一樣的，通過電解提煉這些高熔點(diǎn)金屬是可行的。
作者還表示，“金屬銻是一個(gè)很好的測試目標(biāo)”，盡管目前的演示中采用的礦石是金屬硫化物，但也不能絕對地說，這種電解煉制方法就不適用于金屬氧化物，只不過電解的副產(chǎn)物不是氣態(tài)硫而是氧氣。
如果最終鐵也能通過這種方法生產(chǎn)出來，其影響將會(huì)是革命性的。鋼鐵是人類社會(huì)使用量最大的金屬，“鋼鐵冶煉是主要溫室氣體二氧化碳排放的第一大來源”。當(dāng)然，電解法生產(chǎn)鐵的難度很大，鐵的熔點(diǎn)高達(dá)約1540攝氏度。(中國船舶工業(yè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 程大樹 丁宏)
(原標(biāo)題：麻省理工學(xué)院意外發(fā)明金屬提煉新方法 未來或采用電解法制造銅和鐵)
