美国能源部ARPA-E ROSIE 计划，以推进零工艺排放炼铁和超低生命周期排放炼钢。今天是零排放工艺介绍系列的第2集：Electra 低温电解炼铁。首先让我们通过电解炼铁的技术路线图来了解一下Electra这个项目所处的江湖地位：电解炼铁—低温氢化物电解—低温碱性氧化物电解工艺，是电解炼铁工艺较为常见，研究较多的一个技术方向，与此技术同族同宗的但更有名是安米欧洲参与研发，脱胎于欧盟ULCOS项目SINDERWIN。区别在于电解工作温度Electra的温度更低，摄氏60度，而SINDERWIN的温度接近摄 氏110度(点击了解：SIDERWIN)。而另一个同样有名的电解炼铁项目是高温熔融氧化物电解炼铁的工艺—MIT波士顿金属项目（点击了解不同寻常的电解炼铁工艺：熔融氧化物电解MOE)。
零碳排放的低温电解铁Electra
我们利用成熟的工业级电化学和湿法冶金工艺，将低品位铁矿石电炼成 60°C（咖啡温度）的高纯度铁。随后，纯铁可使用电力驱动的电弧炉 (EAF) 转化为钢，众所周知，目前 70% 的美国钢铁都使用这种电弧炉生产。铁矿石溶解缓慢，去除杂质的同时难以保持溶液状态。我们的电化学工艺不仅可以加速铁矿石的溶解并将铁保持在溶液中，还可以去除杂质，留下纯净的铁溶液用于电镀。这种杂质去除工艺使 Electra 能够利用低品位矿石（铁含量低于 55%），其中数百万吨已被开采。随着天然高品位矿石供应量的减少，有效利用低品位矿石对于建立可持续的钢铁行业至关重要。我们已破解了利用低成本、低品位矿石的秘诀，这些矿石目前通常由于含有大量二氧化硅、磷和氧化铝杂质而被当作废料处理。由于世界面临着铁含量高、杂质含量低的矿石短缺的问题，我们正在利用这些广泛存在的低品位矿石和矿山废料来降低运营成本，同时创造经济价值，并利用未充分利用的丰富资源提高可持续性。我们使用成本最低、间歇性的可再生电力为大部分工艺提供动力，这意味着我们可以根据需要启动和停止生产。再加上低温加工，我们的资本和运营成本显著降低。我们的洁净铁几乎不含硅、磷和硫杂质，将为电弧炉炼钢厂提供最高的经济价值。作为一种高品质的矿石金属，Electra 的洁净铁还使电弧炉能够在其钢铁生产过程中回收更广泛的废料，为更清洁、更可持续和更循环的钢铁行业铺平了道路。我们的清洁高纯度铁使电弧炉炼钢厂能够取代杂质含量较高的生铁和其他高排放矿石铁原料，从而生产出排放量最低的优质高级钢材。Electra 的清洁铁为从钢铁厂到汽车制造商再到消费者提供了清晰的“视线”，消费者对更环保的低碳或零碳排放产品的需求日益增加。我们的电化学-湿法冶金解决方案主要在约 60°C (140°F) 下运行，利用铁含量低于 55% 的矿石，可由间歇性可再生电力供电，并且仅向大气中释放氧气。我们的工艺可生产高纯度、清洁的铁金属板，可直接送入电弧炉（又称 EAF）。电弧炉占美国钢铁产量的 70%，约占全球钢铁产量的 30%，其原料主要来自回收废钢和废铁，辅以 HBI（热压铁块）和 DRI（直接还原铁）等矿石铁。与可再生能源相结合，Electra 的清洁炼铁工艺和 EAF 炼钢均可实现零排放。废钢中通常含有难以去除的杂质（例如汽车中的铜），这会降低最终钢铁产品表面的质量。电弧炉添加不含这些杂质的矿石基铁金属，以稀释铜（和其他杂质）并提高所生产钢铁的质量。铁金属中的其他杂质被称为“脉石”（主要是二氧化硅和氧化铝），需要额外的去除步骤，这会增加电弧炉操作员的运营成本和浪费。Electra 的清洁铁不含脉石，可能为零隐含碳排放，并且与化石燃料生产的优质废料和矿石基金属铁具有成本竞争力，是电弧炉炼钢的理想原料，为更清洁、更可持续的钢铁行业铺平了道路。除了脱碳和可持续发展之外，循环性也是 Electra 的根本驱动力。钢铁具有无限可回收性，是当今唯一能够满足未来完全可持续循环经济需求的材料类别。通过从低品位矿石中生产出清洁的铁原料，Electra 的技术进一步推动了绿色炼钢，提高了竞争力，降低了钢铁行业的碳排放，同时继续满足全球对钢铁的需求。有了 Electra，消除炼铁排放指日可待，而且不会牺牲可靠性或弹性。
项目最新进展：
Electra 启动试验工厂，推进可持续清洁铁生产的商业化新工厂将扩大清洁铁解决方案的规模，从而开启更加可持续和循环的钢铁行业Electra 的 Melissa Mansour、Faxson Cockrell、Colleen Wallace、Ben Whitman 和 Michael Street 在 Pilot 工厂检查来自 Electra 低温铁电解槽的一块铁板。（照片：美国商业资讯）科罗拉多州博尔德--( BUSINESS WIRE )--清洁铁公司Electra今天宣布其位于科罗拉多州博尔德的试点工厂投入运营。该试点工厂展示了 Electra 的首创技术，该技术可以从已开采的高杂质商业搁浅矿石中生产金属铁，从而加速整个从矿石到钢铁价值链的脱碳、可持续性和循环性。(彭博制作讲解Electra工艺的视频，原名：How This Startup Makes Emissions-Free Iron at Temperatures Colder Than Coffee）“Electra 的试点工厂是向更清洁、更可持续和循环的钢铁行业迈出的重要一步”钢铁生产过程中 90% 的二氧化碳排放来自炼铁，Electra 的工艺通过仅 140 华氏度的运行来应对这一挑战，实现了间歇性可再生能源的无缝集成，使零排放铁在比咖啡还冷的温度下成为可能。该工艺采用各种矿石，主要铁矿石杂质（如氧化铝和二氧化硅）被选择性地精炼为副产品。Electra 的清洁铁纯度超过 99%，与回收的废钢相结合，为电弧炉 (EAF) 钢铁制造商提供了最高的使用价值，同时降低了整个价值链的资本强度、成本和浪费。该试点项目旨在生产约 1 平方米的洁净铁板，我们正在分阶段提高产能以验证模块化。通过反复连接试点项目中已经演示过的铁板，该工厂的产能在商业规模上可提高到数百万吨铁的生产量。必和必拓是钢铁行业领先的海运铁矿石供应商，也是 Electra 的投资者，为该试点项目提供了铁矿石。Electra 首席执行官兼联合创始人 Sandeep Nijhawan 表示：“利用多种矿石生产清洁铁是钢铁行业可持续脱碳的关键制约因素。在我们整个价值链合作伙伴的支持下，试点项目使我们更接近到 2020 年生产数百万吨清洁铁的目标。”“Electra 的试点工厂是朝着更清洁、更可持续和循环的钢铁行业迈出的重要一步，”Nucor 原材料执行副总裁 Noah Hanners 表示，Nucor 是低碳排放电弧炉钢领域的全球领导者，也是 Electra 的投资者。“Electra 的纯铁金属具有独特的优势，可以将更广泛的废钢升级为更高价值的可持续钢铁产品，从而提高钢铁行业的循环性和可持续性。”Electra 首席技术官兼联合创始人 Quoc Pham 表示：“虽然前路漫漫，但我们的进步速度很快。公司成立三年半内就启动试点项目，这反映了我们团队的实力，以及我们利用相关行业知识的能力，并突破清洁铁生产的界限，以应对我们经济中最难减排的行业之一。”清洁铁公司 Electra 正在通过电气化铁精炼来扭转气候变化的轨迹。Electra 致力于解决整个钢铁行业价值链的脱碳、可持续性和循环性问题，其独特的专利电化学系统通过 140 华氏度的电化学过程将铁矿石转化为铁金属，由清洁、间歇性的可再生能源提供动力，以生产无排放的铁。Electra 的产品——纯绿色铁和其他绿色原料——可消除钢铁生产和其他难以减排的行业产生的数十亿吨二氧化碳排放，加速地球恢复健康的碳平衡。 
