2025年1月8日，美国能源部(DOE)工业效率与脱碳办公室宣布为14项钢铁低碳技术研究提供资金支持，这些投资将加速创新技术的开发，以确保美国钢铁工业在快速变化的全球市场中的适应力和竞争力，并为整个国家经济的供应链创造积极的连锁效应。

1、变革性的未来铁燧岩选矿流程

城市/州：明尼苏达州德卢斯

联邦资助：$3,100,000

项目牵头：明尼苏达大学德卢斯分校

合作伙伴：美国国家可再生能源实验室

明尼苏达大学德卢斯分校(University of Minnesota-Duluth)与美国钢铁公司(U.S. Steel)合作，旨在开发一种变革性的新选矿工艺，将明尼苏达州的煫岩矿石提升到直接还原(DR)等级。这一新的综合流程将展示如何以每小时1 吨的规模处理工业原料。这种方法将设法把DR 级球团生产的总体能源需求降低 25%，通过提高效率把铁回收率提高 3-5%，并通过减轻炼铁过程中DR竖炉内的粘结来提高球团质量。由于对DR 级矿石的需求不断增加，改善DR 级球团的供应是推动DR 技术深入钢铁生产领域的关键因素，可减少能源消耗，提高DR 级材料供应的产量。

2、MagneLite：采用新型低成本工艺利用低品位矿石生产磁铁矿

城市/州： 北卡罗来纳州达勒姆

联邦资助：$2,500,000

项目牵头：三角洲研究所

合作伙伴：Gunnadoo Consulting, LLC、塔尔能源有限责任公司

RTI 及其合作伙伴旨在利用创新的二氧化碳矿化工艺，从广泛存在的黑云母岩和超黑云母岩中提取高品位磁铁矿，在该工艺中，二氧化碳与输入材料发生反应，形成磁铁矿，并将二氧化碳封存在固相中。由于二氧化碳矿化反应，这项新技术可以在显著净负排的情况下运行，项目团队将努力证明每吨高品位磁铁矿封存 2.4 吨二氧化碳的能力。如果取得成功，体现排放量为显著负值的球团可作为现有碱性燃料生产的直接解决方案，并为通过传统加工路线提供体现排放量极低的钢材提供了一条途径。

3、零排放还原炼铁技术 (FERR0)

城市/州： 德克萨斯州休斯顿

联邦资助：$2,988,838

项目牵头：Lunar Resources, Inc

合作伙伴:丰杜拉克苏必利尔湖奇佩瓦部落政府、德克萨斯农工大学、Icon Technology、西门子美国公司

Lunar Resources, Inc. 及其合作伙伴旨在展示一种创新的铁生产技术，以克服与熔融氧化物电解 (MOE) 相关的阳极降解难题，熔融氧化物电解是一种用于铁矿石商业生产的突破性新工艺。 该项目将努力消除与 MOE 反应器恶劣运行环境相关的材料难题，延长运行寿命，使其超过传统阳极的 1000 倍。阳极耐久性是 MOE 技术取得商业成功的主要障碍。这项创新将减少对新兴 MOE 阳极供应链的依赖，并降低运行能耗、实现原铁生产电气化和减少排放。

4、基于选择性渗碳法的碎屑中铜的分离

城市/州： 科罗拉多州戈尔登

联邦资助：$706,281

项目领导：美国国家可再生能源实验室

合作伙伴：卡内基梅隆大学、纽柯公司

美国国家可再生能源实验室及其合作伙伴旨在开发一种从废钢中去除铜的新型解决方案。通过独特的两阶段工艺，利用二氧化碳对废钢进行选择性渗碳处理，随后从废钢中熔融分离出铜。该技术的最大去除潜力可能远远超过传统废钢分拣技术。鉴于铜含量降低后废钢价值会大幅增加，这种新工艺有可能带来有利的工艺经济效益，并提高国内废钢利用率。

5、从丰富的氧化尾矿中循环和强化回收氧化铁以实现可持续的直接还原铁技术(循环铁)

城市/州：纽约州伊萨卡

联邦资助：$3,000,000

项目牵头：康奈尔大学

合作伙伴：NRRI、明尼苏达大学德卢斯分校、国家可再生能源实验室

康奈尔大学及其合作伙伴旨在利用新型电化学工艺回收高品位氧化铁产品(铁含量大于 68 wt.%)，以便从矿山尾矿和冶金渣(如电弧炉渣)中回收铁。该工艺可通过扩大高品位铁原料的生产来促进脱碳，从而在炼铁过程中采用直接还原技术。重点将主要围绕从非常规来源生产这些原料，例如铁矿开采和生产的尾矿和副产品炉渣。

6、通过钠循环的脱碳铁矿还原工艺

城市/州： 宾夕法尼亚州

联邦资助：$3,000,000

项目牵头：Helios Project Ltd.

合作伙伴：Creative Engineers Inc、哈奇公司、国家能源技术实验室、纽柯公司

Helios Project Ltd. 及其合作伙伴将推进其炼铁工艺，该工艺采用金属钠作为还原剂，在不直接排放二氧化碳的情况下生产金属铁。与现有的炼铁工艺相比，这种新工艺提供了一条在中等温度下生产直接还原铁产品的途径，具有极快的还原动力学和较低的能源强度。在炼铁过程中使用金属还原剂具有新颖性和创新性，可以克服与还原过程直接电气化相关的一些技术障碍。

7、利用人工智能去除废钢中铜污染物的模块化系统

城市/州： 印第安纳州马克尔

联邦资助：$3,000,000

项目牵头：Sortera Technologies, Inc

合作伙伴：印第安纳大学-普渡大学韦恩堡分校、ThermOhm、麻省理工学院、宾夕法尼亚大学

Sortera Technologies, Inc.公司及其合作伙伴试图展示创新的废料处理技术，将切碎的废料进行两阶段分离：首先是人工智能辅助的图像识别分拣技术，然后使用新型的热机械分离工艺，选择性地对铜进行反应，以帮助机械分离。含铜量低的废铜比含铜量高的废铜更有价值。低铜废料的可用性大大降低了对碳密集型矿石金属(如电弧炉中的直接还原铁和生铁)的需求，从而为钢铁生产和回收链带来显著的排放和能源效益。如果这项技术获得成功并被更广泛地采用，将对废钢加工业产生巨大的积极影响。

8、生产直接还原 (DR) 级优质铁矿石的高能效粉碎和先进分离技术

城市/州： 内华达州里诺市

联邦资助：$2,092,583

项目牵头：内华达大学雷诺分校

合作伙伴：犹他大学、NexGen 材料公司

内华达大学雷诺分校及其合作伙伴寻求开发一种新型选矿工艺，利用 X 射线透射分选、高压磨辊、球磨机和细菌絮凝等一系列技术，从赤铁矿中生产出直接还原质量的高品位铁矿石。该项目综合利用各种技术，以公斤为单位，生产出含铁量 70% 的精矿和低于 2% 的矸石。通过使用这些节能技术，该项目力求将选矿过程中的排放影响降低 50%。由于选矿技术的新颖整合以及目标矿石质量和减排潜力的良好表现，该项目可通过促进 DRI 生产技术的应用，对钢铁生产过程中的排放产生巨大的下游影响。

9、通过在碱性溶液中对赤泥进行电化学再开采实现低碳炼铁技术

城市/州： 华盛顿州里奇兰

联邦资助：$1,000,000

项目牵头：太平洋西北国家实验室

合作伙伴：Polykala Technologies LLC，马克-冯博士

西北太平洋国家实验室及其合作伙伴旨在开发一种电化学工艺路线，以便从赤泥这种处理成本高昂的废料中生产出金属质地的低排放铁。赤泥含有大量氧化铁，是氧化铝生产的副产品。事实证明，通过传统方法从赤泥中回收铁具有挑战性，往往需要将材料储存起来。

10、利用非热氢微波等离子体还原铁矿粉和精矿

城市/州： 伊利诺伊州香槟市

联邦资助：$1,000,000

项目牵头：Starfire Industries

合作伙伴：Vale S.A.、伊利诺伊大学香槟分校

星火工业公司及其合作伙伴旨在通过开发低碳途径生产直接还原铁的工艺，大幅降低工艺温度。利用非热氢等离子体将显著降低流化床系统的工艺温度，比目前的直接还原铁工艺更有效。该工艺不会直接排放二氧化碳，在使用可再生电力和氢气的情况下，有可能实现铁生产的低碳化。该应用有可能解决流化床内产生氧化铁所造成的粘滞问题，以及使用氢气进行铁的内热还原所带来的热管理挑战。

11、用于碳中和炼铁的电化学湿法冶金技术

城市/州：马里兰州巴尔的摩

联邦资助：$2,138,281

项目牵头：约翰霍普金斯大学

合作伙伴：EDAC Labs, inc、阿贡国家实验室

约翰霍普金斯大学及其合作伙伴旨在为电化学生产金属铁开发一种替代性低排放途径。这种低温直接电气化工艺在使用可再生电力的情况下，有可能大幅减少炼铁过程中的二氧化碳排放量，并将在一系列不同品质的矿石上进行演示，以评估其适用性。该项目的主要创新在于电积前将Fe3+ 还原为Fe2+ 的配比步骤，这可以显著提高电池效率和生产率。电积步骤中产生的酸循环(直接与浸出步骤重新整合)可减少炼铁过程中的排放和能源需求，同时生产出适合电弧炉炼钢的高质量金属铁原料材料。

12、评估电弧炉炼钢用电解铁的性能

城市/州： 宾夕法尼亚州匹兹堡

联邦资助：$1,100,000

项目牵头：卡内基梅隆大学

合作伙伴：Electra、Nucor

卡内基梅隆大学及其合作伙伴希望进一步了解 Electra 的低碳电解铁产品在电弧炉钢铁生产中的性能。项目团队将通过工艺建模、实验室氧化试验和熔炼试验，评估在现有电弧炉生产中引入这种新型铁产品对排放、质量和效率的影响。在电弧炉生产中使用新型低碳原料材料具有广泛的潜在影响。

13、生产无二氧化碳渗碳生铁的石墨芯感应熔炼技术

城市/州： 明尼苏达州德卢斯

联邦资助：$2,997,738

项目牵头：明尼苏达大学德卢斯分校

合作伙伴：Metcovery II, LLC、国家可再生能源实验室

明尼苏达大学德卢斯分校及其合作伙伴将对流动感应熔炼炉进行放大和演示。该熔炉采用新颖的石墨吸收芯概念，专门用于将低品位DRI 预处理成渗碳生铁产品。与现有的DRI 冶炼技术相比，这种铁产品不含煤矸石，并且经过渗碳处理。它适合作为电弧炉中商品生铁的高价值替代品。美国电弧炉中使用的大量生铁极有可能被碳强度较低的DRI 替代，从而在保持高生产率和具有经济竞争力的电弧炉钢铁生产的同时，实现大幅减排。

14、用还原生物浸出法从不同铁矿石来源生产改良DRI 原料

城市/州：密歇根州霍顿

联邦资助：$1,035309

项目牵头：密歇根理工大学

密歇根理工大学试图开发一种新型还原性生物浸出工艺，利用金属还原微生物群落从含铁量极低(<20 wt.%铁)的矿山尾矿中回收高纯度氧化铁。生物浸出后，浸出液的再氧化将产生一种氧化物产品，适合用作直接还原铁生产的原料，这是一种排放量大大降低的钢铁生产途径。该技术只需较低的能源投入和最少的基础设施即可在大型工厂运行。该工艺可为尾矿库所在的前采矿社区带来巨大的经济、排放和社区效益。