Procédé Matmor pour la fabrication du fer

Procédé Matmor pour la fabrication du fer

Le procédé Matmor est un procédé de fabrication de fer qui est actuellement développé par Environmental Clean Technologies Ltd (ECT). La technologie de procédé Matmor est une technologie brevetée. La technologie est basée sur le charbon de lignite et est capable de remplacer le minerai de fer en morceaux de haute qualité par des matières premières alternatives à moindre coût en raison de sa chimie unique et de la conception de son four. Normalement, le charbon de lignite (également connu sous le nom de lignite) n'est pas utilisé pour les applications métallurgiques en raison de sa teneur élevée en matières volatiles et en humidité.

Environmental Clean Technologies Ltd est le propriétaire de la technologie de procédé Matmor, y compris l'usine, l'équipement et la propriété intellectuelle (PI). Le procédé Matmor s'est placé pour révolutionner le processus de fabrication du fer primaire avec une conception consistant en une cornue Matmor simple, peu coûteuse, à faible émission et brevetée utilisant des matières premières alternatives moins chères. Cette technologie comprend deux caractéristiques exclusives à savoir (i) elle utilise le charbon de lignite comme réducteur et source de chaleur qui n'est revendiquée à ce jour par aucune autre technologie, et (ii) elle inclut dans sa conception d'usine, un four à cuve verticale qui fonctionne avec la chimie naturelle du charbon de lignite.

Le développement du procédé Matmor est basé sur l'élimination de l'humidité par la technologie Coldry, une autre technologie brevetée de Environmental Clean Technologies Ltd et l'exploitation de la chimie naturelle du charbon de lignite à travers un procédé et un four à moufle vertical dont la conception et la chimie du procédé sont différents de ceux d'un haut fourneau. La chimie de procédé du procédé Matmor utilise l'hydrogène comme gaz réducteur, permettant des températures de fonctionnement plus basses et des temps de traitement plus courts que ceux de la fabrication du fer par haut fourneau.

Bien que la technologie du procédé Matmor soit individuellement attrayante, sa combinaison avec la technologie Coldry est plus attrayante puisque les deux technologies, lorsqu'elles sont ensemble, sont capables de tirer parti de ressources de moindre valeur (charbon de lignite et résidus de minerai de fer provenant des mines de minerai de fer) pour produire une valeur plus élevée, diversifiée. produits tels que le fer et les alliages de fer en plus du produit de charbon thermique du procédé Coldry.

La technologie de procédé Matmor est une méthode de production de fer de haute qualité à partir de charbon de lignite et de matériaux contenant de l'oxyde de fer tels que la calamine, les résidus de nickel ainsi que le minerai de fer à haute ou basse teneur. Le résultat du processus est un produit de fer propre dont la taille/la forme et la teneur en carbone peuvent être contrôlées pour répondre aux exigences de l'utilisateur final. Le produit de fer produit par le procédé Matmor est un substitut ou un complément de haute qualité pour la charge d'alimentation de ferraille utilisée dans les fours à arc électrique ou à induction.

Processus Matmor

La première étape du procédé Matmor est la préparation des matières premières. Cette étape du processus utilise la technologie Coldry pour la préparation des matières premières. Comme dans le procédé Coldry, les matières premières constituées de charbon, d'oxydes de fer et de flux sont broyées à moins de 8 mm. Le matériau broyé est combiné avec une petite quantité d'eau, mélangé et extrudé. Le mélange extrudé est conditionné jusqu'à ce qu'il soit sec au toucher.

Les granulés semi-secs sont transportés dans un séchoir à lit fixe vertical, où l'air chaud fourni par la chaleur perdue circule à travers les granulés pour éliminer l'humidité évaporée. Les granulés composites sont déchargés à la base du sécheur et sont acheminés vers la cornue Matmor. Les pastilles composites sont auto-réductrices et auto-fluxantes.

Dans la deuxième étape du procédé, l'oxygène des oxydes de fer est éliminé dans un autoclave Matmor qui est un four à cuve verticale. Les pastilles composites produites dans la première étape sont chargées au sommet de la cornue Matmor. L'atmosphère de la cornue est de nature réductrice. Les pastilles sont chauffées dans la cornue dans cette atmosphère réductrice. Au fur et à mesure que la température des granulés augmente, l'humidité restante s'évapore et les matières volatiles du charbon sont chassées sous forme de gaz combustible. Ce gaz combustible est recirculé dans la base de la cornue, où ils sont enflammés, fournissant un effet similaire à celui d'un haut fourneau.

Au fur et à mesure que les pastilles composites se déplacent au centre de la cornue, des réactions de réduction se produisent qui éliminent l'oxygène des oxydes de fer. Les granulés réduits chauds sont déchargés à la base de la cornue. Ces pellets chauds contiennent du carbone, du fer et des cendres. De l'air chaud ou de l'oxygène est injecté, ce qui brûle le carbone restant et élève la température des pastilles au-delà du point de fusion du fer pour produire du métal liquide et des scories. Le métal liquide est soit coulé dans de la fonte brute, soit directement acheminé vers le four de fabrication de l'acier.

Produit Matmor

Le produit Matmor est un produit de fer propre et les paramètres du processus peuvent être ajustés pour produire un produit qui répond aux spécifications de taille/forme et de teneur en carbone selon les exigences de l'utilisateur final. La composition typique du fer produit par le procédé Matmor est Fe – 98,94 %, C – 1 %, Mn – 0,02 % et S – 0,03 %. Ce produit Matmor a été fabriqué à partir de la qualité des matériaux d'entrée indiquée dans l'onglet 1.

Onglet 1 Qualité des matériaux d'entrée
Minerai de fer		Charbon de lignite		Flux
Composant	% de base sèche	Composant	% de base sèche	Composant	% de base sèche
Fe	67.42	Analyse ultime		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	Minéraux et inorganiques		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

Le processus Matmor, la cornue Matmor et le produit Matmor sont illustrés à la figure 1.

Fig 1 Processus Matmor de fabrication du fer

Avantages du procédé Matmor

Voici les avantages du procédé Matmor

• Il remplace le charbon métallurgique coûteux par du charbon de lignite qui est bon marché et disponible en abondance. Actuellement, c'est le seul procédé connu pour utiliser le charbon de lignite comme agent réducteur.
• Le procédé est capable d'utiliser du minerai de fer moins cher et à faible teneur, remplaçant ainsi le minerai de fer coûteux à haute teneur avec une teneur en Fe de 60 % minimum.
• Le processus ajoute de la valeur aux déchets contenant du charbon et du fer de faible qualité. Il améliore également la sécurité énergétique et des ressources en se dissociant du charbon à coke et du minerai de fer à haute teneur.
• Le processus est capable de récupérer des déchets contenant du fer tels que la calamine, les rejets miniers, les boues contenant du fer et d'autres déchets contenant du Fe.
• Étant donné que les températures sont basses, le processus nécessite beaucoup moins de chaleur et économise donc de l'énergie. Les températures de fonctionnement sont inférieures à 1 000 deg C.
• Le processus a un faible coût d'investissement car il n'est pas nécessaire d'installer une batterie de four à coke et une usine d'agglomération. Il est également économique à petite échelle.
• Le processus produit moins d'émissions de gaz en raison de la recirculation des gaz résiduaires.
• La réactivité chimique du charbon de lignite qui est utilisé comme agent réducteur dans le procédé est jusqu'à 1 000 fois plus élevée que celle du charbon noir actuellement utilisé dans d'autres procédés de fabrication de fer primaire.
• Le processus produit un produit en fer de haute qualité qui peut être utilisé dans le processus de fabrication de l'acier en remplacement de la ferraille d'acier.

Statut actuel de la technologie du procédé Matmor

Environmental Clean Technologies Limited a maintenant signé un accord avec NLC India Limited (NLC) et NMDC Limited (NMDC) pour poursuivre le développement du procédé. Conformément à l'accord de projet principal (MPA) signé en mai 2018, (i) les partenaires indiens contribueront à 100 % des fonds du projet (environ 35 millions de dollars australiens), (ii) un véhicule à usage spécial (SPV) sera créé à la fin de la phase de recherche et développement (R&D) du projet, avec la propriété d'ECT – 49 %, NLC – 25,5 %, NMDC – 25,5 %), (iii) des droits de licence globaux seront accordés à la SPV, à l'exclusion de l'Australie, et (iv) les redevances futures seront versées aux partenaires en fonction des pourcentages de propriété du SPV.

La MPA a autorisé ECT à établir la première usine au monde de Coldry et Matmor de conception australienne dans l'État du Tamil Nadu, en Inde, afin de diversifier l'utilisation du charbon de lignite dans la production d'électricité et d'inclure la production d'acier à moindre coût avec des émissions de CO2 nettement inférieures.

Commençant par une phase de R&D de 35 millions de dollars australiens, le projet vise à développer les technologies Matmor et Coldry d'ECT pour fournir une démonstration Coldry intégrée et une usine pilote Matmor pour valider leur faisabilité technique et économique à une capacité d'environ 2 tonnes par heure de métal. La vue illustrée de la disposition de l'usine est illustrée à la Fig 2. À l'heure actuelle, la conception de base de l'usine est terminée.

Fig 2 Vue illustrée de la disposition de l'usine Matmor