Matmor炼铁工艺：利用褐煤创新生产铁的技术
Matmor炼铁工艺概述
Matmor工艺是Environmental Clean Technologies Ltd (ECT)正在开发的炼铁工艺。Matmor工艺技术为专利技术。基于褐煤，因其独特化学和炉型设计，能用低成本替代原料替代高品位块铁矿。通常褐煤(褐煤)因高挥发分和水分不用于冶金应用。
Environmental Clean Technologies Ltd拥有Matmor工艺技术，含厂房、设备和知识产权(IP)。Matmor工艺定位于以简单、低成本、低排放、专利Matmor反应器利用廉价替代原料，彻底变革初级炼铁工艺。技术包含两大独特特征：(i) 使用褐煤作还原剂和热源，目前无其他技术声称；(ii) 厂房设计含垂直竖炉，配合褐煤天然化学特性工作。
Matmor工艺开发基于Coldry技术(ECT另一专利技术)除湿，及通过工艺和垂直反应器炉利用褐煤天然化学，其设计和工艺化学不同于高炉。Matmor工艺化学利用氢气作还原气，实现比高炉炼铁更低操作温度和更短工艺时间。
虽Matmor工艺技术单独有吸引力，但与Coldry技术结合吸引力更高，因两技术结合能利用低价值资源(褐煤和铁矿山铁矿尾矿)生产高价值多元化产出：铁和铁合金，额外获得Coldry工艺热能煤产品。
Matmor工艺技术是利用褐煤和含铁氧化物物料(轧钢铁皮、镍尾矿、高/低品位铁矿)生产高质量铁的方法。工艺产出洁净铁产品，尺寸/形状和碳含量可调满足最终用户要求。Matmor工艺产铁产品是电弧炉或感应炉废钢原料的高质量替代或补充。
Matmor工艺流程
第一步：原料制备 使用Coldry技术制备原料。同Coldry工艺，原料(煤、铁氧化物、熔剂)磨至<8mm。磨细物料加少量水混合挤出。挤出混合物调节至干触感。
半干球团输送入垂直填充床干燥器，利用废热提供暖风循环穿过球团蒸发水分。复合球团干燥器底部排出输送至Matmor反应器。复合球团自还原自熔融。
第二步：Matmor反应器中铁氧化物脱氧 反应器为垂直竖炉。第一步产生的复合球团从反应器顶部装入。反应器内气氛为还原性。球团在还原气氛中加热。随球团温度升高，残余水分蒸发，煤挥发分析出为可燃气体。可燃气体循环回反应器底部点燃，产生类似高炉效果。
复合球团沿反应器中心下行时发生还原反应，移除铁氧化物中氧。热还原球团从反应器底部排出。含碳、铁、灰分。喷吹热空气或氧气燃烧剩余碳，将球团温度升过铁熔点产生液态金属和渣。液态金属浇铸成生铁或直接送炼钢炉。
Matmor产品
Matmor产品为洁净铁产品，工艺参数可调生产满足最终用户尺寸/形状和碳含量规格的产品。Matmor工艺产铁典型成分：Fe 98.94%，C 1%，Mn 0.02%，S 0.03%。此产品由表1质量投料生产。
| 表1 投料质量 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 铁矿石 | 褐煤 | 熔剂 | |||
| 成分 | %干基 | 成分 | %干基 | 成分 | %干基 |
| Fe | 67.42 | 终极分析 | SiO2 | 7.26 | |
| SiO2 | 2.15 | C | 65.40 | Al2O3 | 1.64 |
| Ni | 0.03 | H | 4.80 | Fe2O3 | 4.57 |
| TiO2 | 1.02 | N | 0.60 | CaO(CaCO3) | 46.70 |
| V | 0.37 | S | 1.50 | MgO(MgCO3) | 0.44 |
| MgO | 2.25 | O | 24.20 | Na(Na2CO3) | 0.10 |
| Al | 0.27 | 矿物和无机质 | K2O(K2CO3) | 0.17 | |
| CaO | 0.80 | SiO2 | 0.23 | MnO | 0.02 |
| Mn | 0.09 | Al2O3 | 0.40 | TiO2 | 0.08 |
| Cu | 0.004 | K2O(K2CO3) | 0.034 | LOI | 39.00 |
| P | 0.011 | TiO2 | 0.002 | ||
| S | 0.057 | FeS2 | 0.42 | ||
| Fe(F2O3) | 0.06 | ||||
| Ca(CaCO3) | 1.30 | ||||
| Mg(MgCO3) | 0.77 | ||||
| Na(Na2CO3) | 0.22 | ||||
| Cl | 0.13 | ||||
Matmor工艺、Matmor反应器和Matmor产品见图1。
Matmor工艺优势
- 用廉价大量可得褐煤替代昂贵冶金煤。目前唯一已知用褐煤作还原剂工艺。
- 能用廉价低品位铁矿替代Fe≥60%高品位铁矿。
- 增加低价值煤和含铁废料价值。通过脱离焦煤和高品位铁矿依赖提高能源资源安全。
- 能回收含铁废料：轧钢铁皮、采矿废石、含铁污泥及其他含Fe废料。
- 温度低( <1000℃)需热量少，节能。
- 无需焦炉和烧结厂，资本成本低，小规模运行也经济。
- 废气循环利用，气体排放低。
- 用作还原剂的褐煤化学反应性比其他初级炼铁工艺用黑煤高达1000倍。
- 生产高质量铁产品，可作炼钢废钢替代。
Matmor工艺技术现状
Environmental Clean Technologies Limited已与NLC India Limited(NLC)和NMDC Limited(NMDC)签署协议推进工艺开发。按2018年5月签署的主项目协议(MPA)：(i) 印方合伙人出资100%项目资金(~3500万澳元)；(ii) 研发(R&D)阶段完成后成立特殊目的载体(SPV)，所有权ECT 49%、NLC 25.5%、NMDC 25.5%；(iii) 授予SPV全球许可权(除澳大利亚)；(iv) 未来特许权按SPV持股比例分配。
MPA授权ECT在印度泰米尔纳德邦建立世界首座澳大利亚设计Coldry和Matmor厂，多元化利用褐煤发电并含低成本、显著降低CO2排放生产钢铁。
从3500万澳元研发阶段起步，项目旨在放大ECT的Matmor和Coldry技术，交付集成Coldry示范和Matmor中试厂，验证技术经济可行性，产能~2吨/小时金属。厂区布局示意图见图2。目前厂区基础设计已完成。
制造工艺