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

、nahexitudengjinshu，yuanliaoweitiejingkuanghuochunyanghuawu，tielizizaiyinjibeihaiyuanchengtie。zaicaiyongrongrongtiekuangshidianjieliantiejishushengchantieshi
，duoxingjinshuyangjijinrutiekuangshihunhewuzhong
，yinruzhiliudianshitiekuangshironghuajiaredaoyue1600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/月yue。熔rong融rong鐵tie礦kuang石shi電dian解jie煉lian鐵tie技ji術shu的de關guan鍵jian設she備bei之zhi一yi即ji惰duo性xing陽yang極ji反fan應ying器qi。反fan應ying器qi正zheng常chang運yun行xing條tiao件jian下xia，惰duo性xing陽yang極ji不bu參can與yu反fan應ying，如ru果guo電dian流liu分fen布bu和he電dian解jie質zhi化hua學xue等deng條tiao件jian之zhi間jian不bu匹pi配pei，陽yang極ji會hui參can與yu反fan應ying、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12日(ri)，波(bo)士(shi)頓(dun)金(jin)屬(shu)公(gong)司(si)發(fa)布(bu)消(xiao)息(xi)稱(cheng)，其(qi)在(zai)馬(ma)薩(sa)諸(zhu)塞(sai)州(zhou)沃(wo)伯(bo)恩(en)工(gong)廠(chang)已(yi)經(jing)完(wan)成(cheng)了(le)多(duo)惰(duo)性(xing)陽(yang)極(ji)熔(rong)融(rong)氧(yang)化(hua)物(wu)電(dian)解(jie)工(gong)業(ye)試(shi)製(zhi)，惰(duo)性(xing)陽(yang)極(ji)的(de)性(xing)能(neng)得(de)到(dao)驗(yan)證(zheng)。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）