炼铁过程
Matmor 制铁工艺
Matmor 工艺是目前由 Environmental Clean Technologies Ltd (ECT) 开发的炼铁工艺。 Matmor工艺技术是一项专利技术。该技术以褐煤为基础，由于其独特的化学和熔炉设计，能够用低成本的替代原材料替代高品位块状铁矿石。通常褐煤（也称为褐煤）由于其高挥发分和水分含量，不用于冶金应用。
Environmental Clean Technologies Ltd 是 Matmor 工艺技术的所有者，包括工厂、设备和知识产权 (IP)。 Matmor 工艺已将自身定位于彻底改变初级炼铁工艺，其设计包括简单、低成本、低排放和使用更便宜的替代原材料获得专利的 Matmor 蒸馏器。该技术包括两个独特的特点，即 (i) 它使用褐煤作为还原剂和热源，目前任何其他技术都没有声称，以及 (ii) 它在其工厂设计中包括一个垂直竖炉，可与褐煤的自然化学。
Matmor 工艺的开发基于通过 Coldry 技术去除水分，这是 Environmental Clean Technologies Ltd 的另一项专利技术，以及通过工艺和垂直蒸馏炉利用褐煤的天然化学成分，其设计和工艺化学成分是与高炉不同。 Matmor 工艺的工艺化学利用氢气作为还原气体，与高炉炼铁相比，可实现更低的操作温度和更短的工艺时间。
尽管 Matmor 工艺技术具有单独的吸引力，但它与 Coldry 技术的结合具有更高的吸引力，因为这两种技术结合在一起能够利用较低价值的资源（褐煤和铁矿石尾矿）来生产更高价值、多样化的除了 Coldry 工艺的动力煤产品外，还有铁和铁合金等产品。
Matmor工艺技术是一种从褐煤和含氧化铁的材料（如氧化皮、镍尾矿）以及高品位或低品位铁矿石中生产优质铁的方法。该工艺的输出是干净的铁产品，其尺寸/形状和碳含量可以控制以满足最终用户的要求。 Matmor 工艺生产的铁产品是用于电弧炉或感应炉的废金属原料的优质替代品或补充品。
Matmor 过程
Matmor 工艺的第一步是准备原材料。该工艺步骤使用 Coldry 技术制备原材料。正如在 Coldry 工艺中所做的那样，由煤、氧化铁和助熔剂组成的原材料被研磨至小于 8 毫米。研磨后的物料与少量水混合，混合并挤出。将挤出的混合物调理至触感干燥。
半干颗粒被输送到垂直填充床干燥器中，废热提供的暖空气在颗粒中循环，以去除蒸发的水分。复合颗粒在干燥机底部排出，并被输送到 Matmor 脱水缸。复合颗粒具有自还原性和自熔性。
在第二个工艺步骤中，铁氧化物中的氧气在一个立式竖炉的 Matmor 曲颈瓶中除去。第一步生产的复合颗粒在 Matmor 蒸馏器的顶部装料。反应釜内的气氛是还原性的。粒料在这种还原气氛中的蒸馏罐中被加热。随着球团温度的升高，剩余的水分蒸发，煤挥发物作为可燃气体被驱走。这种可燃气体再循环到罐底，在那里被点燃，提供类似于高炉的效果。
当复合颗粒沿着蒸馏器的中心向下移动时，会发生还原反应，从而从氧化铁中去除氧气。热还原颗粒在脱水缸底部排出。这些热颗粒含有碳、铁和灰分。注入热空气或氧气，烧掉剩余的碳，并将球团的温度提高到超过铁的熔点，从而产生液态金属和炉渣。液态金属要么铸成生铁，要么直接送入炼钢炉。
Matmor 产品
Matmor 产品是一种清洁铁产品，可以根据最终用户的要求调整工艺参数以生产符合尺寸/形状和碳含量规格的产品。 Matmor 工艺生产的铁的典型成分为 Fe – 98.94 %、C – 1 %、Mn – 0.02 % 和 S – 0.03 %。该 Matmor 产品是根据表 1 中给出的输入材料质量生产的。
| Tab 1 输入材料的质量 | |||||
| 铁矿石 | 褐煤 | 通量 | |||
| 组件 | % 干基 | 组件 | % 干基 | 组件 | % 干基 |
| 铁 | 67.42 | 终极分析 | SiO2 | 7.26 | |
| SiO2 | 2.15 | C | 65.40 | Al2O3 | 1.64 |
| 镍 | 0.03 | H | 4.80 | Fe2O3 | 4.57 |
| 二氧化钛 | 1.02 | 否 | 0.60 | CaO(CaCO3) | 46.70 |
| V | 0.37 | S | 1.50 | MgO(MgCO3) | 0.44 |
| 氧化镁 | 2.25 | O | 24.20 | 钠(Na2CO3) | 0.10 |
| 阿尔 | 0.27 | 矿物质和无机物 | K2O(K2CO3) | 0.17 | |
| 氧化钙 | 0.80 | 二氧化硅 | 0.23 | 二氧化锰 | 0.02 |
| 锰 | 0.09 | Al2O3 | 0.40 | 二氧化钛 | 0.08 |
| 铜 | 0.004 | K2O(K2CO3) | 0.034 | LOI | 39.00 |
| P | 0.011 | 二氧化钛 | 0.002 | ||
| S | 0.057 | FeS2 | 0.42 | ||
| Fe(F2O3) | 0.06 | ||||
| 钙(CaCO3) | 1.30 | ||||
| 镁(MgCO3) | 0.77 | ||||
| 钠(Na2CO3) | 0.22 | ||||
| 氯 | 0.13 | ||||
Matmor过程、Matmor蒸馏和Matmor产品如图1所示。
图1 炼铁过程
Matmor 工艺的优点
以下是Matmor工艺的优点
- 它用廉价且供应充足的褐煤替代了昂贵的冶金煤。目前，它是唯一已知的使用褐煤作为还原剂的工艺。
- 该工艺能够使用更便宜的低品位铁矿石，从而取代昂贵的铁含量最低为 60% 的高品位铁矿石。
- 该工艺增加了低品位煤和含铁废料的价值。它还通过与焦煤和高品位铁矿石脱钩来提高能源和资源安全。
- 该工艺能够回收含铁废料，例如氧化铁皮、采矿废料、含铁污泥和其他含铁废料。
- 由于温度较低，该过程需要的热量要少得多，因此可以节省能源。工作温度低于1000摄氏度。
- 由于不需要安装焦炉电池和烧结厂，该工艺的资金成本低。它在小规模运营时也很经济。
- 由于废气再循环，该过程的气体排放量较低。
- 在该工艺中用作还原剂的褐煤的化学反应性比目前用于其他初级炼铁工艺的黑煤高出多达 1000 倍。
- 该工艺可生产出高质量的铁产品，可在炼钢过程中用作废钢的替代品。
Matmor 工艺技术的现状
环境清洁技术有限公司现已与 NLC India Limited (NLC) 和 NMDC Limited (NMDC) 签署协议，以进一步进行工艺开发。根据 2018 年 5 月签署的主项目协议 (MPA)，(i) 印度合作伙伴将出资 100% 的项目资金（约 3500 万澳元），(ii) 完成后将创建一个特殊用途工具 (SPV)项目的研发 (R&D) 阶段，拥有 ECT – 49 %、NLC – 25.5 %、NMDC – 25.5 %)，(iii) 全球许可权将授予 SPV，不包括澳大利亚，以及(iv) 未来的特许权使用费将根据 SPV 的所有权百分比支付给合作伙伴。
MPA 已授权 ECT 在印度泰米尔纳德邦建立世界上第一个由澳大利亚设计的 Coldry 和 Matmor 工厂，以使褐煤在发电中的使用多样化，并以更低的成本生产钢铁，并显着降低二氧化碳排放。
该项目从 3500 万澳元的研发阶段开始，旨在扩大 ECT 的 Matmor 和 Coldry 技术，以提供一个综合的 Coldry 示范和 Matmor 试验工厂，以每小时约 2 吨的金属产能验证其技术和经济可行性。厂房布置示意图如图2所示。目前厂房的基本设计已经完成。
图2 Matmor植物布局示意图
制造工艺