熔融氧化物电解工艺生产的是完全不含碳的铁，因此不会产生二氧化碳，仅产生氧。在

熔融氧化物电解工艺中，电流通过液态氧化铁，使液态氧化铁分解成铁水和氧气。因此，氧
气是该工艺的主要副产品。

Kavanagh 教授指出，实验室规模的成功表明了新工艺的研究取

得重大进展。

熔融氧化物电解工艺的原理如图

3 所示[3]。氧化铁矿在 1600

℃的温度下，溶解在二氧

化硅和氧化钙溶剂中，在电流通过时，带负电荷的氧离子移向阳极，阳极产生出氧气。带正
电荷的铁离子移向阴极，阴极产生铁，并聚集在电解槽底部的收集池中。

美国低碳炼铁技术的应用前景分析

氢气作为还原剂的气化产物是水，如能获得经济性的氢气制取工艺，用于炼铁中是非

常有利于减排

CO2 的。关于美国上述两项低碳炼铁技术的可行性，氢气基还原剂炼铁在工

业中早有工业应用，例如，希尔气基竖炉直接还原工艺已经工业化应用多年了，近年成为
生产直接还原铁的主要生产工艺之一；美国犹他大学的试验也证明，在温度适宜、氢过剩百
分数一定情况下，铁精矿粉的还原率可达

90%-99%。熔融氧化物电解炼铁法虽然没有工业

化应用实例，但可借鉴有色金属电解冶炼工艺，因为在有色金属冶炼领域，电解法冶炼工
业化实例很多；况且实验室研究也证明该技术可行，并炼出了电解铁产品。

美国的

CO2 排放中，1/3 来自发电业，钢铁业只占 1%。所以美国当前的所有减排 CO2

政策大都是针对发电业制定的。美国为了减排

CO2，将大力发展绿色电网，需要开发包括

风能、太阳能、核能等清洁能源。而核能发电将带动制氢业的发展。以此为背景开发使用大量
电能的熔融氧化物电解炼铁工艺和使用大量氢气作还原剂的氢气闪速熔炼工艺，将是非常
合理的减排

CO2 炼铁新工艺。

如果不能用核能、风能等清洁方法发电，不能以核能发电获取大量氢气，那么在通常的

发电和氢气生产的过程中，也将产生大量

CO2，这种情况下，对于氢气闪速熔炼法和熔融

氧化物电解炼铁法，要配合以

CO2 捕获与存储（CCS）技术，才能达到减排 CO2 的目的。

如果在氢气闪速熔炼法中，用煤气化气等作还原剂，也离不开

CCS 技术。也就是说，如果

离开美国的绿色电网发展背景，实施氢气闪速熔炼和熔融氧化物电解炼铁技术很难达到既
能经济生产，又能有效减排

CO2。