铁是现代工业之基、生命必需之素。炼铁技术的每一次跃迁都牵动全球工业低碳转型的命脉。在“双碳”目标倒逼下，传统高炉-转炉碳还原长流程承压显著，氢冶金、电冶金等绿色路径加速崛起。当前，产业版图正由“碳还原”主导、“氢还原”发力、“电还原”破土的三元竞合格局重塑，亟需系统研判各路线工艺特征、相应产品谱系与应用前景技术，以锁定未来主流赛道。
表 碳铁、氢铁和电铁的成分特点及用途
高炉碳还原的碳铁依然是主流，工艺成熟、产线庞大，吨铁排 CO₂ 1.8–2.2 t；硫高 0.02–0.05%，须转炉精炼。氢还原的氢铁近年来技术发展迅速，采用氢气 800–1200℃ 直接还原，碳排大降，产品为海绵铁（金属化率 92–96%，S≤0.008%，P≤0.03%）。需要研究氢铁的高纯化特征，为开发特色产品奠定材料技术基础。
绿电零焦零氢一步制铁，获得高纯的电铁。目前制备含熔融氧化物、熔盐、水溶液三路线。美Boston Metal、欧SIDERWIN已建中试线；我国同步攻关中。电铁制备的瓶颈是电极寿命、电解液循环、连续生产等。电铁产品为高纯铁，需要研究采用电铁制备的特色高端钢铁材料技术。
氧化铝工业产生的巨量高铁赤泥亦是重要铁源，亟需高效提铁。事关环保、资源循环与铝业可持续发展。亟需构建适配赤泥提铁—材料一体化技术，把固废铁源转化为特色钢铁新材料，实现环保、资源与产业的三重跃升。
铁的纯化是始终的主题。日、美领跑，我国已能以火法和湿法稳定量产4N高纯铁，实验室制得5N超纯铁；下一步降本提效，突破6N及元素级超纯铁技术。
高超纯铁——从原料到材料再到物质——已深度渗透合金、电磁元件与标准物质制造。纯度每升一级，其化学和物理性质随之重塑，力学、电磁、耐蚀等性能悉数跃迁，为纯铁打开全新应用版图。
以铁的高纯化经验为镜，钢的高纯化路径已然清晰：通过构建高纯钢铁材料技术体系，同步提升强度与韧性，并在耐蚀、耐磨、抗疲劳等关键服役性能上实现跃迁，引领钢铁材料的全面迭代升级。
持续拓展铁的大批量新用途。铁空气电池技术的突破，为电网级长时储能提供了兼具本质安全与度电成本优势的解决方案，同时消耗巨量的铁。铁亦是维系人类铁稳态与生态平衡的关键微量元素：铁生物强化玉米可协同缓解缺铁性贫血并提升作物产量；零价铁（ZVI）在环境修复中的界面反应活性亟需技术的持续创新。
