Proceso Matmor: Producción Innovadora de Hierro usando Carbón Lignito

Proceso Matmor para la fabricación de hierro

El proceso Matmor es un proceso de fabricación de hierro que está siendo desarrollado actualmente por Environmental Clean Technologies Ltd (ECT). La tecnología del proceso Matmor es una tecnología patentada. La tecnología se basa en carbón lignito y es capaz de reemplazar mineral de hierro de alta ley en bulto con materias primas alternativas de menor costo debido a su química única y diseño de horno. Normalmente el carbón lignito (también conocido como carbón marrón) no se usa para aplicaciones metalúrgicas debido a su alto contenido de materia volátil y humedad.

Environmental Clean Technologies Ltd es el propietario de la tecnología del proceso Matmor, incluyendo planta, equipos y propiedad intelectual (PI). El proceso Matmor se ha posicionado para revolucionar el proceso primario de fabricación de hierro con un diseño que consiste en un retorta Matmor simple, de bajo costo, bajas emisiones, y patentado, usando materias primas alternativas más baratas. Esta tecnología comprende dos características exclusivas: (i) usa carbón lignito como reductor y fuente de calor, lo cual no es reclamado hasta ahora por ninguna otra tecnología, y (ii) incluye en su diseño de planta, un horno de eje vertical que trabaja con la química natural del carbón lignito.

El desarrollo del proceso Matmor se basa en la remoción de humedad por tecnología Coldry, otra tecnología patentada de Environmental Clean Technologies Ltd, y el aprovechamiento de la química natural del carbón lignito a través de un proceso y un horno retorta vertical cuyo diseño y química de proceso es diferente a los de un alto horno. La química de proceso del proceso Matmor utiliza hidrógeno como gas reductor, permitiendo temperaturas de operación más bajas y tiempos de proceso más cortos que los encontrados en la fabricación de hierro por alto horno.

Aunque la tecnología del proceso Matmor es individualmente atractiva, su combinación con la tecnología Coldry tiene mayor atractivo ya que ambas tecnologías juntas son capaces de aprovechar recursos de menor valor (carbón lignito y relaves de mineral de hierro de las minas de mineral de hierro) para producir salidas diversificadas de mayor valor como hierro y aleaciones de hierro además del producto de carbón térmico del proceso Coldry.

La tecnología del proceso Matmor es un método de producción de hierro de alta calidad a partir de carbón lignito y materiales portadores de óxido de hierro como escama de laminación, relaves de níquel, así como mineral de hierro de alta o baja ley. La salida del proceso es un producto de hierro limpio cuyo tamaño/forma y contenido de carbono pueden ser controlados para cumplir los requisitos del usuario final. El producto de hierro producido por el proceso Matmor es un sustituto de alta calidad para, o suplemento de, la chatarra metálica usada como materia prima en horno de arco eléctrico o horno de inducción.

Proceso Matmor

El primer paso del proceso Matmor es la preparación de las materias primas. Este paso del proceso usa tecnología Coldry para la preparación de las materias primas. Como se hace en el proceso Coldry, las materias primas consistentes en carbón, óxidos de hierro y fundente son molidos a menos de 8 mm. El material molido es combinado con una pequeña cantidad de agua, mezclado y extruido. La mezcla extruida es acondicionada hasta que está seca al tacto.

Los pellets semi-secos son transportados a un secador de lecho empacado vertical, donde aire caliente provisto por calor residual es circulado a través de los pellets para la remoción de la humedad evaporada. Los pellets compuestos son descargados en la base del secador y son transportados al retorta Matmor. Los pellets compuestos son auto-reductores y auto-fundentes.

En el segundo paso del proceso, el oxígeno de los óxidos de hierro es removido en un retorta Matmor que es un horno de eje vertical. Los pellets compuestos producidos en el primer paso son cargados en la parte superior del retorta Matmor. La atmósfera en el retorta es de naturaleza reductora. Los pellets son calentados en el retorta en esta atmósfera reductora. A medida que la temperatura de los pellets aumenta, la humedad restante es evaporada y los volátiles del carbón son expulsados como gas combustible. Este gas combustible es recirculado hacia la base del retorta, donde son encendidos, proporcionando un efecto similar al de un alto horno.

A medida que los pellets compuestos viajan hacia abajo por el centro del retorta, tienen lugar reacciones de reducción que remueven oxígeno de los óxidos de hierro. Los pellets reducidos calientes son descargados en la base del retorta. Estos pellets calientes contienen carbono, hierro y cenizas. Aire caliente u oxígeno es inyectado lo cual quema el carbono restante y eleva la temperatura de los pellets más allá del punto de fusión del hierro para producir metal líquido y escoria. El metal líquido es either fundido en hierro en lingotes o puede ser llevado directamente al horno de fabricación de acero.

Producto Matmor

El producto Matmor es un producto de hierro limpio y los parámetros del proceso pueden ser ajustados para producir un producto que cumpla con las especificaciones de tamaño/forma y contenido de carbono según los requisitos del usuario final. La composición típica del hierro producido por el proceso Matmor es Fe – 98.94 %, C – 1 %, Mn – 0.02 %, y S – 0.03 %. Este producto Matmor ha sido producido a partir de la calidad de materiales de entrada como se da en la Tabla 1.

El proceso Matmor, el retorta Matmor, y el producto Matmor se muestran en la Fig. 1.

Ventajas del proceso Matmor

Las siguientes son las ventajas del proceso Matmor:

• Reemplaza el costoso carbón metalúrgico con carbón lignito que es barato y disponible en abundancia. Actualmente es el único proceso conocido que usa carbón lignito como agente reductor.
• El proceso es capaz de usar mineral de hierro de baja ley más barato, reemplazando así el costoso mineral de hierro de alta ley con contenido de Fe de 60 % mínimo.
• El proceso agrega valor al carbón de baja ley y material de desecho portador de hierro. También mejora la seguridad energética y de recursos al desacoplar del carbón de coque y mineral de hierro de alta ley.
• El proceso es capaz de recuperar materiales de desecho que contienen hierro como escama de laminación, rechazos mineros, lodos portadores de hierro, y otros materiales de desecho que contienen Fe.
• Dado que las temperaturas son bajas, el proceso necesita considerablemente menos calor y por tanto ahorra energía. Las temperaturas de operación son menores a 1000 °C.
• El proceso tiene bajo costo de capital ya que no hay necesidad de instalar batería de hornos de coque y planta de sinterización. También es económico a pequeña escala de operación.
• El proceso tiene menores emisiones de gas debido a la recirculación de gases de desecho.
• La reactividad química del carbón lignito que se usa como agente reductor en el proceso es hasta 1000 veces mayor que el carbón negro usado actualmente en otros procesos primarios de fabricación de hierro.
• El proceso produce un producto de hierro de alta calidad que puede ser usado en el proceso de fabricación de acero como reemplazo de chatarra de acero.

Estado actual de la tecnología del proceso Matmor

Environmental Clean Technologies Limited ha firmado ahora un acuerdo con NLC India Limited (NLC) y NMDC Limited (NMDC) para proceder further con el desarrollo del proceso. Según el Acuerdo Maestro de Proyecto (MPA) firmado en mayo de 2018: (i) los socios indios contribuirán con el 100 % de los fondos del proyecto (alrededor de 35 millones de dólares australianos), (ii) un Vehículo de Propósito Especial (SPV) será creado al completar la fase de investigación y desarrollo (I+D) del proyecto, con la propiedad de ECT – 49 %, NLC – 25.5 %, NMDC – 25.5 %), (iii) derechos de licencia globales serán otorgados al SPV, excluyendo Australia, y (iv) futuras regalías serán distribuidas a los socios según los porcentajes de propiedad del SPV.

El MPA ha autorizado a ECT a establecer la primera planta Coldry y Matmor diseñada en Australia en el estado de Tamil Nadu, India, para diversificar el uso de carbón lignito en la generación de electricidad e incluir la producción de acero a menor costo con emisiones de CO2 significativamente menores.

Comenzando con una fase de I+D de 35 millones de dólares australianos, el proyecto apunta a escalar las tecnologías Matmor y Coldry de ECT para entregar una planta integrada de demostración Coldry y piloto Matmor para validar su factibilidad técnica y económica a una capacidad de alrededor de 2 toneladas por hora de metal. La vista pictórica del layout de la planta se muestra en la Fig. 2. En la actualidad, el diseño básico de la planta ha sido completado.