康俊剛

　　2025年3月13日，美國波士頓金屬公司（Boston Metal）的實驗室裏，1噸熔融金屬(鐵水）從(cong)反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)緩(huan)緩(huan)流(liu)出(chu)。這(zhe)個(ge)看(kan)似(si)普(pu)通(tong)的(de)生(sheng)產(chan)場(chang)景(jing)，卻(que)吸(xi)引(yin)了(le)全(quan)球(qiu)鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)的(de)關(guan)注(zhu)，這(zhe)標(biao)誌(zhi)著(zhe)美(mei)國(guo)首(shou)次(ci)在(zai)不(bu)產(chan)生(sheng)任(ren)何(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)煉(lian)出(chu)了(le)鐵(tie)。

　　采用鐵礦石生產鐵的技術可以分為兩大類：一類是傳統的火法冶金工藝
，采用還原劑（例如氫或碳）還原生產鐵水；lingyileishicaiyongdianhuaxuefanying，dangdianligongyingchongzuqiebianyi，youqishilvsedianlichengbendiqiechongzushi，shiyongdianlidianjiedefangshishengchantie。genjudianhuaxuefanyingwendu、haiyuantiedexingtaideng
，kejiangdianjieliantiefenweirongrongdianhuaxuedianjieherongyedianhuaxuechenjilianglei
，qizhongrongyedianchenjiyoukefenweisuanxingrongyechenjihejianxingrongyechenji。jiumuqianeryan
，tiekuangshidianjiejishuyizaishiyanshitiaojianxiahuodechenggong，qichengpinshijinshutiehegongshengchanpinyang。muqian，quanqiuzhengzaijijikaifadianjieliantiejishudezhimingqiyeyouliangjia
，yijiashiansailemitaer（其主導的電解煉鐵Siderwin項目，采用的是低溫溶液電解工藝生產鐵）
，另一家就是美國波士頓金屬公司（熔融鐵礦石電解煉鐵工藝技術研究）。

　　熔融鐵礦石電解煉鐵是麻省理工學院（MIT）專攻材料化學、熔鹽物理化學和電化學的材料研究人員唐納德·薩多威（Donald Sadoway）和安托萬·阿蘭諾（Antoine Allanore）在2005年(nian)前(qian)後(hou)著(zhe)手(shou)研(yan)發(fa)的(de)。最(zui)初(chu)他(ta)們(men)研(yan)究(jiu)的(de)是(shi)從(cong)廢(fei)棄(qi)物(wu)中(zhong)提(ti)取(qu)金(jin)屬(shu)的(de)工(gong)藝(yi)
，後(hou)來(lai)研(yan)發(fa)範(fan)圍(wei)拓(tuo)展(zhan)至(zhi)采(cai)用(yong)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)製(zhi)取(qu)氧(yang)氣(qi)和(he)鐵(tie)。該(gai)工(gong)藝(yi)項(xiang)目(mu)研(yan)究(jiu)獲(huo)美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)（DOE）和美國國家航空航天局（NASA）資助。2013年，依托熔融鐵礦石電解煉鐵技術，科技創新公司——美國波士頓金屬公司應運而生（目前員工有300餘人）。2022年10月21日，該公司在巴西成立生產貴金屬的電解還原分公司；2024年3月份，巴西的分公司熔融鐵礦石電解煉鐵設備在米納斯吉納斯建成，可以使用采礦廢料生產貴金屬。

　　圍繞該項目研究的融資，波斯頓金屬公司也經曆了一番波折。該公司從2018年底發起融資，於2019年1月份完成A輪融資，獲得了2000萬美元
；2021年1月4日完成B輪融資，獲得了5000萬美元
；2023年9月份完成C輪融資，獲得了2.62億美元；2024年1月份完成C2融資
，獲得了2.82億美元。經過4輪融資，該公司總計獲得6.14億美元的資金
，投資的企業包括阿美風險投資公司、微軟（氣候創新基金）、必和必拓、淡水河穀、安賽樂米塔爾等。

　　熔融鐵礦石電解煉鐵技術可用於生產鋁、鎂、鋰、鈉(na)和(he)稀(xi)土(tu)等(deng)金(jin)屬(shu)
，原(yuan)料(liao)為(wei)鐵(tie)精(jing)礦(kuang)或(huo)純(chun)氧(yang)化(hua)物(wu)，鐵(tie)離(li)子(zi)在(zai)陰(yin)極(ji)被(bei)還(hai)原(yuan)成(cheng)鐵(tie)。在(zai)采(cai)用(yong)熔(rong)融(rong)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)電(dian)解(jie)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)生(sheng)產(chan)鐵(tie)時(shi)，惰(duo)性(xing)金(jin)屬(shu)陽(yang)極(ji)浸(jin)入(ru)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)混(hun)合(he)物(wu)中(zhong)，引(yin)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)使(shi)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)熔(rong)化(hua)加(jia)熱(re)到(dao)約(yue)1600攝(she)氏(shi)度(du)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)

，混(hun)合(he)物(wu)裏(li)的(de)其(qi)他(ta)氧(yang)化(hua)物(wu)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)，電(dian)解(jie)槽(cao)通(tong)電(dian)電(dian)解(jie)後(hou)生(sheng)成(cheng)的(de)液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)鐵(tie)聚(ju)集(ji)在(zai)電(dian)解(jie)槽(cao)的(de)底(di)部(bu)。電(dian)解(jie)產(chan)生(sheng)的(de)鐵(tie)水(shui)從(cong)電(dian)解(jie)槽(cao)底(di)部(bu)出(chu)鐵(tie)口(kou)流(liu)出(chu)，出(chu)鐵(tie)結(jie)束(shu)後(hou)關(guan)閉(bi)出(chu)鐵(tie)口(kou)，繼(ji)續(xu)電(dian)解(jie)。電(dian)解(jie)生(sheng)產(chan)的(de)清(qing)潔(jie)

、高純度的鐵水，可以直接送入鋼包進行精煉，實驗室規模的產能為1噸/月~2噸/yue。rongrongtiekuangshidianjieliantiejishudeguanjianshebeizhiyijiduoxingyangjifanyingqi。fanyingqizhengchangyunxingtiaojianxia
，duoxingyangjibucanyufanying，ruguodianliufenbuhedianjiezhihuaxuedengtiaojianzhijianbupipei，yangjihuicanyufanying
、迅速消耗。

　　波士頓金屬公司的熔融鐵礦石電解煉鐵技術適用於所有品位的鐵礦石
，生產過程不需要工業水
、危險化學品或稀有金屬催化劑，為製造“綠色鋼鐵”提供了最直接、可拓展的解決方案。2025年3月12ri，boshidunjinshugongsifabuxiaoxicheng
，qizaimasazhusaizhouwoboengongchangyijingwanchengleduoduoxingyangjirongrongyanghuawudianjiegongyeshizhi，duoxingyangjidexingnengdedaoyanzheng。2023年12月份，波士頓金屬公司在西弗吉尼亞州威爾頓開工建設熔融鐵礦石電解煉鐵工業化示範工廠
，規模達到10萬噸/年，計劃於2026年建成
、2027年投產。可以說
，此次實驗室規模驗證成功，為該技術的大規模商業化生產奠定了基礎。

　　熔融鐵礦石電解煉鐵技術優勢，即低碳排放
、低成本、模(mo)塊(kuai)化(hua)。熔(rong)融(rong)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)電(dian)解(jie)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)將(jiang)低(di)品(pin)位(wei)和(he)中(zhong)品(pin)位(wei)的(de)鐵(tie)礦(kuang)粉(fen)直(zhi)接(jie)電(dian)解(jie)為(wei)高(gao)純(chun)度(du)鐵(tie)水(shui)。因(yin)此(ci)

，該(gai)工(gong)藝(yi)受(shou)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)原(yuan)料(liao)價(jia)格(ge)影(ying)響(xiang)較(jiao)小(xiao)，熔(rong)融(rong)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)電(dian)解(jie)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)不(bu)需(xu)要(yao)常(chang)規(gui)流(liu)程(cheng)的(de)焦(jiao)化(hua)
、鐵礦石加工（球團或燒結）、高爐等工藝。傳統的鋼鐵生產方式，即高爐和堿性氧氣爐（BF-BOF），主要依靠煤炭作為燃料，目前大部分企業選擇通過使用碳捕獲與封存（CCS）
、天然氣直接還原鐵（NG-DRI）和氫直接還原鐵等技術實現碳減排
；而熔融電解鐵礦石煉鐵技術則純粹依靠電力實現“綠色煉鐵”

，可以成為依賴化石能源生產鐵水的替代方案。

　　實際上，我國的科技工作者也在研究近零碳煉鐵的方法
，同樣對電解煉鐵展開了一定研究。2010年，東北大學教授鄒宗樹等就對熔融鐵礦石電解製取金屬鐵申請了國家專利——以電解槽為主要設備
，使用惰性陽極材料，在一定的槽電壓和1580攝氏度~1620攝she氏shi度du的de高gao溫wen下xia
，直zhi接jie電dian解jie摻chan有you電dian解jie質zhi的de鐵tie礦kuang石shi熔rong鹽yan製zhi取qu金jin屬shu鐵tie。北bei京jing科ke技ji大da學xue教jiao授shou焦jiao樹shu強qiang團tuan隊dui對dui熔rong融rong氧yang化hua物wu電dian解jie煉lian鐵tie技ji術shu以yi及ji固gu廢fei處chu理li進jin行xing了le一yi定ding研yan究jiu，研yan發fa了le近jin零ling碳tan排pai放fang無wu廢fei熔rong融rong鐵tie礦kuang石shi電dian解jie煉lian鐵tie技ji術shu。電dian解jie技ji術shu過guo程cheng不bu產chan生sheng二er氧yang化hua碳tan
，理li論lun上shang屬shu於yu淨jing零ling排pai放fang的de技ji術shu，但dan前qian提ti是shi電dian解jie所suo需xu的de電dian在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong不bu產chan生sheng排pai放fang，並bing且qie電dian極ji消xiao耗hao也ye不bu會hui產chan生sheng碳tan排pai放fang。

　　有專家認為，電解煉鐵工藝得到廣泛應用的首要前提條件是充足且實惠的低碳電力。就目前而言，核能、可再生能源發電不斷發展，將為熔融電解鐵礦石煉鐵技術廣泛應用奠定基礎。

　　熔融鐵礦石電解煉鐵技術中的電解工藝圖例。  （圖片來源於波士頓金屬公司官網）      

　　《中國冶金報》（2025年03月28日 02版二版）