Matmor-proces: Innovatieve ijzerproductie met bruinkool

Matmor-proces voor ijzerproductie

Het Matmor-proces is een ijzerproductieproces dat momenteel wordt ontwikkeld door Environmental Clean Technologies Ltd (ECT). De Matmor-proces technologie is een gepatenteerde technologie. De technologie is gebaseerd op bruinkool (ligniet) en is in staat om hoogwaardige lump ijzererts te vervangen door goedkoper alternatieve grondstoffen vanwege de unieke chemie en ovenontwerp. Normaal wordt bruinkool (ook bekend als bruinkool) niet gebruikt voor metallurgische toepassingen vanwege de hoge vluchtige stof- en vochtinhoud.

Environmental Clean Technologies Ltd is de eigenaar van de Matmor-proces technologie, inclusief plant, apparatuur en intellectueel eigendom (IP). Het Matmor-proces heeft zich positioneerd om de primaire ijzerproductie te revolutioneren met een ontwerp bestaande uit een eenvoudige, lage kosten, lage emissie, en gepatenteerde Matmor retort die goedkopere, alternatieve grondstoffen gebruikt. Deze technologie omvat twee exclusieve kenmerken namelijk (i) het gebruikt bruinkool als reductant en warmtebron wat niet wordt geclaimd door enige andere technologie, en (ii) het omvat in het plantontwerp een verticale schachtoven die werkt met de natuurlijke chemie van de bruinkool.

De ontwikkeling van het Matmor-proces is gebaseerd op de verwijdering van vocht door Coldry-technologie, een andere gepatenteerde technologie van Environmental Clean Technologies Ltd en het benutten van de natuurlijke chemie van de bruinkool door een proces en een verticale retortoven waarvan het ontwerp en proceschemie verschillen van die van een hoogoven. De proceschemie van het Matmor-proces gebruikt waterstof als reducerend gas, wat lagere bedrijfstemperaturen en kortere processtijden mogelijk maakt dan in de ijzerproductie door hoogoven.

Hoewel de Matmor-proces technologie individueel aantrekkelijk is, is de combinatie met de Coldry-technologie nog aantrekkelijker aangezien beide technologieën samen in staat zijn om lagere waarde bronnen (bruinkool en ijzerertsafvalstoffen uit de ijzerertsmijnen) te benutten om hogere waarde, gediversifieerde output te produceren zoals ijzer en ijzerlegeringen naast het thermische koolproduct van het Coldry-proces.

Matmor-proces technologie is een methode om hoogwaardig ijzer te produceren uit bruinkool en ijzeroxide-bevattende materialen zoals walzschaal, nikkel-afvalstoffen alsmede hoog of laagwaardige ijzererts. De output van het proces is een schoon ijzerproduct wiens formaat/vorm en koolstofinhoud gecontroleerd kan worden om aan de vereisten van de eindgebruiker te voldoen. Het door het Matmor-proces geproduceerde ijzerproduct is een hoogwaardige vervanger voor, of supplement aan, schrootmetaal grondstof gebruikt in elektrische boogoven of inductieoven.

Matmor-proces

De eerste stap van het Matmor-proces is de voorbereiding van de grondstoffen. Deze processtap gebruikt Coldry-technologie voor de voorbereiding van de grondstoffen. Zoals gedaan in het Coldry-proces, worden de grondstoffen bestaande uit kool, ijzeroxiden en flux gemalen tot minder dan 8 mm. Het gemalen materiaal wordt gecombineerd met een kleine hoeveelheid water, gemengd en geëxtrudeerd. De geëxtrudeerde mengsel wordt geconditioneerd tot het droog-aan-de-aanvoeling is.

In de tweede processtap wordt zuurstof van de ijzeroxiden verwijderd in een Matmor retort wat een verticale schachtoven is. De composiet pellets geproduceerd in de eerste stap worden bovenaan de Matmor retort geladen. De atmosfeer in de retort is van reducerende aard. De pellets worden in de retort in deze reducerende atmosfeer verwarmd. Naarmate de temperatuur van de pellets stijgt, verdampt het overgebleven vocht en worden de koolvluchtige stoffen afgedreven als brandbaar gas. Dit brandbare gas wordt gerecirculeerd in de basis van de retort, waar ze ontbrand worden, wat een effect geeft vergelijkbaar met dat van een hoogoven.

Terwijl de composiet pellets naar beneden door het centrum van de retort reizen, vinden reductiereacties plaats die zuurstof uit de ijzeroxiden verwijderen. De hete gereduceerde pellets worden aan de basis van de retort ontladen. Deze hete pellets bevatten koolstof, ijzer en as. Hete lucht of zuurstof wordt geïnjecteerd wat de overgebleven koolstof verbrandt en de temperatuur van de pellets boven het smeltpunt van het ijzer tillt om vloeibaar metaal en slak te produceren. Het vloeibare metaal wordt gegoten in gietijzer of kan direct naar de staalproductieoven worden gebracht.

Matmor-product

Het Matmor-product is een schoon ijzerproduct en de procesparameters kunnen aangepast worden om een product te produceren dat voldoet aan de specificaties van formaat/vorm en koolstofinhoud volgens de vereisten van de eindgebruiker. De typische samenstelling van het door het Matmor-proces geproduceerde ijzer is Fe – 98,94%, C – 1%, Mn – 0,02%, en S – 0,03%. Dit Matmor-product is geproduceerd vanuit de kwaliteit van invoermaterialen zoals gegeven in Tabel 1.

Het Matmor-proces, de Matmor retort, en het Matmor-product worden getoond in Fig 1.

Fig 1 Matmor-proces van ijzerproductie

Voordelen van het Matmor-proces

De volgende zijn de voordelen van het Matmor-proces

• Het vervangt dure metallurgische kool met bruinkool die goedkoop en in overvloed beschikbaar is. Momenteel is het het enige bekende proces dat bruinkool gebruikt als reductant.
• Het proces is in staat om goedkoper, laagwaardige ijzererts te gebruiken, dus het vervangt dure hoogwaardige ijzererts met Fe-inhoud van minimum 60%.
• Het proces voegt waarde toe aan laagwaardige kool en ijzerbevattend afvalmateriaal. Het verbetert ook energie- en grondstofbeveiliging door ontkoppeling van cokeskool en hoogwaardige ijzererts.
• Het proces kan ijzerbevattende afvalmaterialen herwinnen zoals walzschaal, mijnstoffen, ijzerhoudende slib, en andere Fe-bevattende afvalmaterialen.
• Omdat temperaturen laag zijn, heeft het proces aanzienlijk minder warmte nodig en bespaart dus energie. De bedrijfstemperaturen zijn lager dan 1000 °C.
• Het proces heeft lage kapitaalkosten aangezien er geen noodzaak is om cokesovenbatterij en sinterplant te installeren. Het is ook economisch op kleine schaal.
• Het proces heeft lagere gasemissies vanwege de recirculatie van afvalgassen.
• De chemische reactiviteit van de bruinkool die als reductant in het proces wordt gebruikt, is tot 1000 keer hoger dan de zwarte kool die momenteel in andere primaire ijzerproductieprocessen wordt gebruikt.
• Het proces produceert een hoogwaardig ijzerproduct dat in het staalproductieproces gebruikt kan worden als vervanging van staalschroot.

Huidige status van de Matmor-proces technologie

Environmental Clean Technologies Limited heeft nu een overeenkomst getekend met NLC India Limited (NLC) en NMDC Limited (NMDC) om verder te gaan met de procesontwikkeling. Volgens de Master Project Agreement (MPA) getekend in mei 2018, (i) Indiase partners zullen 100% van de projectfondsen bijdragen (rond 35 miljoen Australische dollar), (ii) een Special Purpose Vehicle (SPV) zal worden gecreëerd bij voltooiing van de onderzoek- en ontwikkelingsfase (R&D) van het project, met eigendom van ECT – 49%, NLC – 25,5%, NMDC – 25,5%), (iii) mondiale licentierechten zullen aan de SPV worden verleend, met uitzondering van Australië, en (iv) toekomstige royalty's zullen worden uitgekeerd aan de partners volgens de SPV eigendomspercentages.

De MPA heeft ECT geautoriseerd om de werelds eerste Australisch ontworpen Coldry en Matmor plant in de staat Tamil Nadu, India te vestigen om het gebruik van bruinkool in elektriciteitsproductie te diversifiëren en de productie van staal tegen lagere kosten met aanzienlijk lagere CO2 emissies op te nemen.

Beginnend met een 35 miljoen Australische dollar R&D-fase, streeft het project ernaar de Matmor- en Coldry-technologieën van ECT op te schalen om een geïntegreerde Coldry demonstratie- en Matmor pilotplant te leveren om hun technische en economische haalbaarheid te valideren bij een capaciteit van ongeveer 2 ton per uur metaal. Het schematische gezichtsbeeld van de plantlayout wordt getoond in Fig 2. Op dit moment is het basale ontwerp van de plant voltooid.

Fig 2 Schematisch gezichtsbeeld van Matmor plantlayout