Newshot 不断演进的金属提取工艺
金属行业此前也经历过转型时刻：贝塞麦炼钢法、闪速熔炼、电弧炉和现代连铸都曾改变行业的能力边界。
然而，一个多世纪以来，大多数提取工艺仍依赖几代前冶金学家就已熟悉的技术和路径。工艺规模变得更大，控制系统变得更智能，但将金属从矿石中分离出来的基础科学，变化程度比许多人意识到的要小。
当今的材料挑战与20世纪不同，但为什么关键金属仍在很大程度上基于基本相同的科学基础进行生产？
EvoMaterials 是由 Outokumpu 开发的技术平台——Outokumpu 是可持续不锈钢领域的全球领导者，也是碳足迹比行业平均水平低 67% 的铬铁生产商——正通过重新思考金属可以如何被提取来探索这个问题：
“我们决定超越当前限制，从根本上审视：借助我们今天所拥有的科学工程知识和后见之明，做这件事的最佳方式是什么，”Outokumpu 提取冶金技术总监 Caspar Stinn 表示。“我们正在研究如何重新构想金属生产。”
一个伪装成材料问题的供应链问题
随着经济体扩张、世界日益电气化，数据和科学模型表明，许多矿物的需求正在上升，其驱动技术涵盖数据中心、航空航天、水处理、能源系统和国防。麻省理工学院（MIT）冶金学教授 Antoine Allanore 表示，与此同时，许多西方经济体已经削减了这些行业所依赖的那些金属的本土加工能力。
冶金如今具有战略重要性，其影响因素不仅包括成本和可获得性，还包括碳足迹、地理来源和供应链韧性。
这一现实对铬及其他用于高温和极端环境的特种金属尤为相关。铬基材料在航空航天系统、发电、耐腐蚀基础设施和国防技术中发挥着关键作用，这些场景要求材料在严苛条件下保持性能。
超越优化
几十年来，冶金创新主要集中于提高收率、能源效率和工艺控制。EvoMaterials 基于这样一种理念：某些冶金工艺可能受益于完全不同的化学路径。
该平台源于对基于硫化的处理技术的研究，最初是为了减少与
该技术的开发于 2021 年在美国启动，针对的是来自芬兰 Outokumpu 的 Kemi 矿的铬铁矿；该矿是欧盟唯一的铬矿，也是西方世界少数此类运营项目之一。此后，Outokumpu 通过广泛的研究与开发对该技术进行了演进，将新的工艺化学与专有冶金专业知识相结合，并部分得到 MIT 一项非独占专利许可协议的支持。
“这项技术是一种从材料中分离金属元素的新应用，”Allanore 解释道。历史上，这种分离一直通过碳密集型和能源密集型方法实现。新方法创造了不同的化学环境，能够以更少的损失和更少的不需要的副产物实现更高效的提取，从被视为废物的资源中回收关键材料。
创新发生在边界处
EvoMaterials 处于多个科学学科的交叉点，这种组合引起了 Stinn 的强烈共鸣；他在 MIT 完成了材料科学与工程博士学位，研究重点是低碳金属加工与回收技术。
现代材料创新依托于化学、材料科学、物理学、计算建模和工程学日益增长的融合。借助先进仿真工具和 AI 帮助研究人员识别有前景的方向，科学发现仍然依赖于实验室中的实验和测试——依赖于亲自动手、做艰苦工作。
“今天的科学比过去更加跨学科，跨学科合作揭示了新的科学机会，”Stinn 说。工程可以将这些机会转化为更高效、更具成本竞争力的金属生产。
构建技术平台
EvoMaterials 在技术上具有重要意义的一个方面是，它不是单一工艺，而是一个技术平台。Allanore 将 EvoMaterials 比作其他行业中的平台技术，在这些行业中，一项科学突破可以促成多个下游应用。
一旦针对一种材料体系掌握了新的提取路径，同样的科学原理可能被适配到完全不同的金属和矿产资源。最初的应用只成为起点。
“未来和潜在影响可能比最初及当前正在进行的开发要广泛得多，”Allanore 解释道。
随着各行业寻求镍、铬、钼以及先进制造所需其他战略材料的安全供应，这种可能性正变得越来越重要。
材料公司的未来
更广泛的影响超越了冶金领域。开发专有工艺技术的公司可以通过生产创造价值，也可以通过知识产权和科学专业知识创造价值。
基于 Outokumpu 的技术领导地位，这一转变可能创造全新的价值类别，使从以前看似不经济或无法获取的矿石和资源流中生产高价值关键材料成为可能。
其结果将是金属制造方式的根本性转变：可持续性、资源效率、供应安全和经济价值成为同一技术架构的成果，而不是彼此分离的目标。
EvoMaterials 的下一步是中试规模验证，位于新罕布什尔州的一座中试工厂将于 2027 年上半年开始运营。该设施将把专有技术从实验室规模扩大到一吨级生产，为目标是 2030 年的工业规模部署迈出一步。除了生产低 CO2、富铬铬铁和铬金属之外，该平台还可以适配其他战略材料，包括镍和钼。
这项工作提出了一个更广泛的问题——如果从零开始发明，当今有多少冶金工艺会看起来仍然相同？或者这些路线今天能否以不同方式设计？
材料领域的下一场革命，或许始于重新思考如何提取社会所依赖的金属。
阅读更多关于该主题的内容，并听听 Caspar Stinn 和 Antoine Allanore 的更多看法。
本内容由 Outokumpu 制作。它不是由 MIT Technology Review 的编辑人员撰写的。
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