美國能源部ARPA-E ROSIE 計(jì)劃，以推進(jìn)零工藝排放煉鐵和超低生命周期排放煉鋼。今天是零排放工藝介紹系列的第2集：Electra 低溫電解煉鐵。首先讓我們通過電解煉鐵的技術(shù)路線圖來了解一下Electra這個(gè)項(xiàng)目所處的江湖地位：電解煉鐵—低溫氫化物電解—低溫堿性氧化物電解工藝，是電解煉鐵工藝較為常見，研究較多的一個(gè)技術(shù)方向，與此技術(shù)同族同宗的但更有名是安米歐洲參與研發(fā)，脫胎于歐盟ULCOS項(xiàng)目SINDERWIN。區(qū)別在于電解工作溫度Electra的溫度更低，攝氏60度，而SINDERWIN的溫度接近攝 氏110度(點(diǎn)擊了解：SIDERWIN)。而另一個(gè)同樣有名的電解煉鐵項(xiàng)目是高溫熔融氧化物電解煉鐵的工藝—MIT波士頓金屬項(xiàng)目（點(diǎn)擊了解不同尋常的電解煉鐵工藝：熔融氧化物電解MOE)。
零碳排放的低溫電解鐵Electra
我們利用成熟的工業(yè)級(jí)電化學(xué)和濕法冶金工藝，將低品位鐵礦石電煉成 60°C（咖啡溫度）的高純度鐵。隨后，純鐵可使用電力驅(qū)動(dòng)的電弧爐 (EAF) 轉(zhuǎn)化為鋼，眾所周知，目前 70% 的美國鋼鐵都使用這種電弧爐生產(chǎn)。鐵礦石溶解緩慢，去除雜質(zhì)的同時(shí)難以保持溶液狀態(tài)。我們的電化學(xué)工藝不僅可以加速鐵礦石的溶解并將鐵保持在溶液中，還可以去除雜質(zhì)，留下純凈的鐵溶液用于電鍍。這種雜質(zhì)去除工藝使 Electra 能夠利用低品位礦石（鐵含量低于 55%），其中數(shù)百萬噸已被開采。隨著天然高品位礦石供應(yīng)量的減少，有效利用低品位礦石對(duì)于建立可持續(xù)的鋼鐵行業(yè)至關(guān)重要。我們已破解了利用低成本、低品位礦石的秘訣，這些礦石目前通常由于含有大量二氧化硅、磷和氧化鋁雜質(zhì)而被當(dāng)作廢料處理。由于世界面臨著鐵含量高、雜質(zhì)含量低的礦石短缺的問題，我們正在利用這些廣泛存在的低品位礦石和礦山廢料來降低運(yùn)營成本，同時(shí)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并利用未充分利用的豐富資源提高可持續(xù)性。我們使用成本最低、間歇性的可再生電力為大部分工藝提供動(dòng)力，這意味著我們可以根據(jù)需要啟動(dòng)和停止生產(chǎn)。再加上低溫加工，我們的資本和運(yùn)營成本顯著降低。我們的潔凈鐵幾乎不含硅、磷和硫雜質(zhì)，將為電弧爐煉鋼廠提供最高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。作為一種高品質(zhì)的礦石金屬，Electra 的潔凈鐵還使電弧爐能夠在其鋼鐵生產(chǎn)過程中回收更廣泛的廢料，為更清潔、更可持續(xù)和更循環(huán)的鋼鐵行業(yè)鋪平了道路。我們的清潔高純度鐵使電弧爐煉鋼廠能夠取代雜質(zhì)含量較高的生鐵和其他高排放礦石鐵原料，從而生產(chǎn)出排放量最低的優(yōu)質(zhì)高級(jí)鋼材。Electra 的清潔鐵為從鋼鐵廠到汽車制造商再到消費(fèi)者提供了清晰的“視線”，消費(fèi)者對(duì)更環(huán)保的低碳或零碳排放產(chǎn)品的需求日益增加。我們的電化學(xué)-濕法冶金解決方案主要在約 60°C (140°F) 下運(yùn)行，利用鐵含量低于 55% 的礦石，可由間歇性可再生電力供電，并且僅向大氣中釋放氧氣。我們的工藝可生產(chǎn)高純度、清潔的鐵金屬板，可直接送入電弧爐（又稱 EAF）。電弧爐占美國鋼鐵產(chǎn)量的 70%，約占全球鋼鐵產(chǎn)量的 30%，其原料主要來自回收廢鋼和廢鐵，輔以 HBI（熱壓鐵塊）和 DRI（直接還原鐵）等礦石鐵。與可再生能源相結(jié)合，Electra 的清潔煉鐵工藝和 EAF 煉鋼均可實(shí)現(xiàn)零排放。廢鋼中通常含有難以去除的雜質(zhì)（例如汽車中的銅），這會(huì)降低最終鋼鐵產(chǎn)品表面的質(zhì)量。電弧爐添加不含這些雜質(zhì)的礦石基鐵金屬，以稀釋銅（和其他雜質(zhì)）并提高所生產(chǎn)鋼鐵的質(zhì)量。鐵金屬中的其他雜質(zhì)被稱為“脈石”（主要是二氧化硅和氧化鋁），需要額外的去除步驟，這會(huì)增加電弧爐操作員的運(yùn)營成本和浪費(fèi)。Electra 的清潔鐵不含脈石，可能為零隱含碳排放，并且與化石燃料生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)廢料和礦石基金屬鐵具有成本競爭力，是電弧爐煉鋼的理想原料，為更清潔、更可持續(xù)的鋼鐵行業(yè)鋪平了道路。除了脫碳和可持續(xù)發(fā)展之外，循環(huán)性也是 Electra 的根本驅(qū)動(dòng)力。鋼鐵具有無限可回收性，是當(dāng)今唯一能夠滿足未來完全可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)需求的材料類別。通過從低品位礦石中生產(chǎn)出清潔的鐵原料，Electra 的技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)了綠色煉鋼，提高了競爭力，降低了鋼鐵行業(yè)的碳排放，同時(shí)繼續(xù)滿足全球?qū)︿撹F的需求。有了 Electra，消除煉鐵排放指日可待，而且不會(huì)犧牲可靠性或彈性。
項(xiàng)目最新進(jìn)展：
Electra 啟動(dòng)試驗(yàn)工廠，推進(jìn)可持續(xù)清潔鐵生產(chǎn)的商業(yè)化新工廠將擴(kuò)大清潔鐵解決方案的規(guī)模，從而開啟更加可持續(xù)和循環(huán)的鋼鐵行業(yè)Electra 的 Melissa Mansour、Faxson Cockrell、Colleen Wallace、Ben Whitman 和 Michael Street 在 Pilot 工廠檢查來自 Electra 低溫鐵電解槽的一塊鐵板。（照片：美國商業(yè)資訊）科羅拉多州博爾德--( BUSINESS WIRE )--清潔鐵公司Electra今天宣布其位于科羅拉多州博爾德的試點(diǎn)工廠投入運(yùn)營。該試點(diǎn)工廠展示了 Electra 的首創(chuàng)技術(shù)，該技術(shù)可以從已開采的高雜質(zhì)商業(yè)擱淺礦石中生產(chǎn)金屬鐵，從而加速整個(gè)從礦石到鋼鐵價(jià)值鏈的脫碳、可持續(xù)性和循環(huán)性。(彭博制作講解Electra工藝的視頻，原名：How This Startup Makes Emissions-Free Iron at Temperatures Colder Than Coffee）“Electra 的試點(diǎn)工廠是向更清潔、更可持續(xù)和循環(huán)的鋼鐵行業(yè)邁出的重要一步”鋼鐵生產(chǎn)過程中 90% 的二氧化碳排放來自煉鐵，Electra 的工藝通過僅 140 華氏度的運(yùn)行來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了間歇性可再生能源的無縫集成，使零排放鐵在比咖啡還冷的溫度下成為可能。該工藝采用各種礦石，主要鐵礦石雜質(zhì)（如氧化鋁和二氧化硅）被選擇性地精煉為副產(chǎn)品。Electra 的清潔鐵純度超過 99%，與回收的廢鋼相結(jié)合，為電弧爐 (EAF) 鋼鐵制造商提供了最高的使用價(jià)值，同時(shí)降低了整個(gè)價(jià)值鏈的資本強(qiáng)度、成本和浪費(fèi)。該試點(diǎn)項(xiàng)目旨在生產(chǎn)約 1 平方米的潔凈鐵板，我們正在分階段提高產(chǎn)能以驗(yàn)證模塊化。通過反復(fù)連接試點(diǎn)項(xiàng)目中已經(jīng)演示過的鐵板，該工廠的產(chǎn)能在商業(yè)規(guī)模上可提高到數(shù)百萬噸鐵的生產(chǎn)量。必和必拓是鋼鐵行業(yè)領(lǐng)先的海運(yùn)鐵礦石供應(yīng)商，也是 Electra 的投資者，為該試點(diǎn)項(xiàng)目提供了鐵礦石。Electra 首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Sandeep Nijhawan 表示：“利用多種礦石生產(chǎn)清潔鐵是鋼鐵行業(yè)可持續(xù)脫碳的關(guān)鍵制約因素。在我們整個(gè)價(jià)值鏈合作伙伴的支持下，試點(diǎn)項(xiàng)目使我們更接近到 2020 年生產(chǎn)數(shù)百萬噸清潔鐵的目標(biāo)?！?/span>“Electra 的試點(diǎn)工廠是朝著更清潔、更可持續(xù)和循環(huán)的鋼鐵行業(yè)邁出的重要一步，”Nucor 原材料執(zhí)行副總裁 Noah Hanners 表示，Nucor 是低碳排放電弧爐鋼領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，也是 Electra 的投資者?！癊lectra 的純鐵金屬具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以將更廣泛的廢鋼升級(jí)為更高價(jià)值的可持續(xù)鋼鐵產(chǎn)品，從而提高鋼鐵行業(yè)的循環(huán)性和可持續(xù)性?！?/span>Electra 首席技術(shù)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Quoc Pham 表示：“雖然前路漫漫，但我們的進(jìn)步速度很快。公司成立三年半內(nèi)就啟動(dòng)試點(diǎn)項(xiàng)目，這反映了我們團(tuán)隊(duì)的實(shí)力，以及我們利用相關(guān)行業(yè)知識(shí)的能力，并突破清潔鐵生產(chǎn)的界限，以應(yīng)對(duì)我們經(jīng)濟(jì)中最難減排的行業(yè)之一?！?/span>清潔鐵公司 Electra 正在通過電氣化鐵精煉來扭轉(zhuǎn)氣候變化的軌跡。Electra 致力于解決整個(gè)鋼鐵行業(yè)價(jià)值鏈的脫碳、可持續(xù)性和循環(huán)性問題，其獨(dú)特的專利電化學(xué)系統(tǒng)通過 140 華氏度的電化學(xué)過程將鐵礦石轉(zhuǎn)化為鐵金屬，由清潔、間歇性的可再生能源提供動(dòng)力，以生產(chǎn)無排放的鐵。Electra 的產(chǎn)品——純綠色鐵和其他綠色原料——可消除鋼鐵生產(chǎn)和其他難以減排的行業(yè)產(chǎn)生的數(shù)十億噸二氧化碳排放，加速地球恢復(fù)健康的碳平衡。 
