Båndede jernformationer:Oceaner, alger og jernoxid

Jernmalm er en stor ting i Australien.

Vi er verdens største eksportør af jernmalm. Jernmalm indbringer 133 milliarder dollar årligt (2021-2022) og giver 43.000 australiere minearbejde. Jernmalm er sten rig på jernoxider (Fe₂ O₃ ) og omfatter mineraler såsom hæmatit og magnetit.

Det meste af verdens jernmalm findes i klipper kaldet båndede jernformationer eller BIF'er. BIF'er forekommer på alle kontinenter og i alle Australiens stater. Western Australia står for 90% af vores jernmalm. Hvad mange mennesker ikke er klar over er, at denne rige mineralbegavelse skyldes hårdtarbejdende små fotosyntetiske bakterier for mange årtusinder siden.

BIF'er er som gamle historiefortællere ætset i sten. Selvom de er på land nu, starter deres historie i de gamle oceaner.

Gamle oceaner og alger

BIF'er er sedimentære bjergarter med skiftende lag af jernrigt materiale og silica, der danner bånd af lys og mørke.

Mange BIF'er rundt om i verden blev dannet for mere end 3.000 til 2.500 millioner år siden. Disse ældgamle oceaner havde høje niveauer af opløst silica og jern, der blev skyllet ud i havene fra landet. Derefter udviklede små bakterier, kaldet cyanobakterier, fotosyntese og dannede kolonier kendt som stromatolitter. Stromatolitter kan stadig ses i dag i Shark Bay og Lake Clifton i det vestlige Australien.

Oxygen kommer ind i de gamle oceaner

Da bakterierne begyndte at fotosyntese, begyndte de også at frigive ilt til havene. Sæsonbestemt opblomstring af alger øgede mængden af ​​ilt i havvandet. Ilt reagerede derefter med det opløselige jern til dannelse af uopløseligt jernoxid. Jernoxider faldt til havbundene som mineraler som magnetit og hæmatit. Disse sedimenter fortsatte med at akkumulere i skiftende bånd på havbundene i næsten en milliard år. De skabte de båndede formationer eller BIF'er, vi nu finder. Disse klipper afspejler millioner af års ændringer i hvert lag.

Da de fleste af mineralerne i havet var oxideret, var ilten endelig i stand til at komme ud af havet for at skabe vores atmosfære.

Forvandling af jernmalm til stål

Spol frem til i dag, og takket være disse små bakteriers hårde arbejde har vi nu jernmalm. Vi kombinerer det med kul for at lave stål. Keith Vining er leder af Carbon Steel Futures Research Group. Han leder også stålprojekter med lave emissioner i Towards Net Zero-missionen.

"Vi bruger stål i stort set alt, inklusive køkkenvasken," siger Keith.

"Der er ingen erstatning for stål, men at producere det frigiver en masse kulstofemissioner. Det er derfor, vi arbejder på løsninger til at reducere emissioner fra stålproduktion," siger Keith.

Fremstilling af lavemissionsstål

Det første skridt til at reducere emissionerne er ved at forbedre kvaliteten af ​​jernmalm, før vi overhovedet begynder processen.

"Det betyder, at vi er nødt til at sænke silica, aluminiumoxid og fosfor i jernmalmen. Disse er en del af nogle af vores goetiske jernmalmressourcer i Australien," siger Keith.

Når vi er ved produktionsstedet, skal vi gøre to ting:

1. "Reducer" jernmalmen ved at fjerne ilten.
2. Smelt jernmalmen for at fjerne andre mineralske urenheder.

I øjeblikket gør vi begge dele med kul. Det er blevet gjort på denne måde i århundreder. Så for at få industrien til netto nul er vi nødt til at skabe nye processer og veje for Australiens jernmalm.

Reduktion af brugen af ​​kul

"Kul er bare kulstof, så vi kan erstatte kul i reduktionsfasen med biokul. Så kan vi lave smeltningen med varme fra vedvarende elektricitet i stedet for at brænde kul," siger Keith.

"Selvom det stadig ikke ville være netto nul, ville det gøre et reelt indhug i kulstofemissionerne. I fremtiden kunne vi bruge ioniseret brint til at generere den varme, vi skal bruge for at smelte jernmalmen. Hvis det er grøn brint (brint produceret ved at bruge vedvarende energi), så kunne vi se på netto-nul stål," siger Keith.

Leveret af CSIRO