製鉄のためのMatmorプロセス
製鉄のためのMatmorプロセス
Matmorプロセスは、Environmental Clean Technologies Ltd（ECT）によって現在開発されている製鉄プロセスです。 Matmorプロセステクノロジーは特許技術です。この技術は亜炭に基づいており、その独自の化学的性質と炉の設計により、高品質の塊状鉄鉱石をより低コストの代替原料に置き換えることができます。通常、褐炭（褐炭とも呼ばれます）は、揮発性物質と水分含有量が高いため、冶金用途には使用されません。
Environmental Clean Technologies Ltdは、プラント、設備、知的財産（IP）を含むMatmorプロセステクノロジーの所有者です。 Matmorプロセスは、シンプルで低コスト、低排出量で、より安価な代替原材料を使用した特許取得済みのMatmorレトルトで構成される設計により、一次製鉄プロセスに革命をもたらしました。この技術は、（i）褐炭を還元剤および熱源として使用し、他の技術では現在主張されていないこと、および（ii）プラント設計に、亜炭の自然化学。
Matmorプロセスの開発は、Coldryテクノロジーによる水分の除去とEnvironmental Clean Technologies Ltdの別の特許技術、およびプロセスと垂直レトルト炉による亜炭の自然化学の利用に基づいています。高炉とは異なります。 Matmorプロセスのプロセスケミストリーは、水素を還元ガスとして利用し、高炉による製鉄で対抗するよりも低い動作温度と短いプロセス時間を可能にします。
Matmorプロセス技術は個々に魅力的ですが、Coldry技術との組み合わせは、両方の技術が一緒になってより価値の低い資源（石炭と鉄鉱石鉱山からの鉄鉱石尾鉱）を活用してより高い価値を生み出すことができるため、より魅力的です。 Coldryプロセスの一般炭製品に加えて、鉄や鉄合金などの産出物。
Matmorプロセス技術は、褐炭と、ミルスケール、ニッケル尾鉱、高品位または低品位の鉄鉱石などの酸化鉄含有材料から高品質の鉄を製造する方法です。プロセスの出力は、エンドユーザーの要件を満たすようにサイズ/形状および炭素含有量を制御できるクリーンな鉄製品です。 Matmorプロセスで製造された鉄製品は、電気アーク炉または誘導炉で使用される金属くず原料の高品質な代替品または補足品です。
Matmorプロセス
Matmorプロセスの最初のステップは、原材料の準備です。このプロセスステップでは、Coldryテクノロジーを使用して原材料を準備します。コールドリープロセスで行われるように、石炭、酸化鉄、フラックスからなる原材料は、8mm未満に粉砕されます。粉砕した材料を少量の水と混ぜ合わせて押し出します。押し出された混合物は、触ると乾くまでコンディショニングされます。
半乾燥ペレットは垂直充填層乾燥機に運ばれ、そこで廃熱によって提供された暖かい空気がペレット内を循環して、蒸発した水分を除去します。複合ペレットはドライヤーのベースで排出され、Matmorレトルトに運ばれます。複合ペレットは自己還元性および自己流動性です。
2番目のプロセスステップでは、酸化鉄の酸素が垂直シャフト炉であるMatmorレトルトで除去されます。最初のステップで生成された複合ペレットは、Matmorレトルトの上部に充填されます。レトルトの雰囲気は自然を減らしています。ペレットは、この還元性雰囲気のレトルトで加熱されます。ペレットの温度が上昇すると、残りの水分が蒸発し、石炭の揮発性物質が可燃性ガスとして排出されます。この可燃性ガスはレトルトの底部に再循環され、そこで点火され、高炉と同様の効果をもたらします。
複合ペレットがレトルトの中心を下って移動すると、還元反応が起こり、酸化鉄から酸素が除去されます。高温で還元されたペレットは、レトルトの基部に排出されます。これらのホットペレットには、炭素、鉄、灰が含まれています。熱風または酸素が注入され、残りの炭素が燃焼し、ペレットの温度が鉄の融点を超えて上昇し、液体金属とスラグが生成されます。液体金属は銑鉄に鋳造されるか、直接製鋼炉に運ばれます。
Matmor製品
Matmor製品はクリーンな鉄製品であり、プロセスパラメータを調整して、エンドユーザーの要件に応じたサイズ/形状および炭素含有量の仕様を満たす製品を製造できます。 Matmorプロセスによって生成される鉄の典型的な組成は、Fe – 98.94％、C – 1％、Mn – 0.02％、およびS – 0.03％です。このMatmor製品は、表1に示されている入力材料の品質から製造されています。
| タブ1入力マテリアルの品質 | |||||
| 鉄鉱石 | 褐炭 | フラックス | |||
| 乾燥ベース％ | 乾燥ベース％ | コンポーネント | 乾燥ベース％ | ||
| Fe | 67.42 | 究極の分析 | 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 |
| 0.27 | ミネラルと無機物 | K2O（K2CO3） | 0.17 | ||
| CaO | 0.80 | SiO2 | 0.23 | 0.02 | |
| Mn | 0.09 | Al2O3 | 0.40 | TiO2 | 0.08 |
| Cu | 0.004 | K2O（K2CO3） | 0.034 | 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プロセス、Matmorレトルト、およびMatmor製品を図1に示します。
図1製鉄のMatmorプロセス
Matmorプロセスの利点
Matmorプロセスの利点は次のとおりです
- 高価な冶金用石炭を、安価で豊富に入手できる亜炭に置き換えます。現在、褐炭を還元剤として使用することが知られている唯一のプロセスです。
- このプロセスでは、安価な低品位の鉄鉱石を使用できるため、高価な高品位の鉄鉱石を最低60％のFe含有量に置き換えることができます。
- このプロセスは、低品位の石炭および鉄含有廃棄物に付加価値をもたらします。また、原料炭や高級鉄鉱石から切り離すことにより、エネルギーと資源のセキュリティを向上させます。
- このプロセスでは、ミルスケール、マイニングリジェクト、鉄含有スラッジ、その他のFe含有廃棄物などの鉄含有廃棄物を回収できます。
- 温度が低いため、プロセスに必要な熱が大幅に低くなり、エネルギーを節約できます。動作温度は1000℃未満です。
- コークス炉のバッテリーと焼結プラントを設置する必要がないため、このプロセスの資本コストは低くなります。小規模な運用でも経済的です。
- 廃ガスが再循環するため、このプロセスではガス排出量が少なくなります。
- このプロセスで還元剤として使用される亜炭の化学反応性は、他の一次製鉄プロセスで現在使用されている黒炭の最大1000倍です。
- このプロセスでは、鉄スクラップの代わりに製鋼プロセスで使用できる高品質の鉄製品が製造されます。
Matmorプロセスタクノロジーの現在のステータス
Environmental Clean Technologies Limitedは現在、NLC India Limited（NLC）およびNMDC Limited（NMDC）と、プロセス開発をさらに進めるための契約を締結しています。 2018年5月に署名されたマスタープロジェクト契約（MPA）に従い、（i）インドのパートナーがプロジェクト資金の100％（約3500万オーストラリアドル）を寄付し、（ii）完了時に特別目的事業体（SPV）が作成されますプロジェクトの研究開発（R＆D）フェーズで、ECT – 49％、NLC – 25.5％、NMDC – 25.5％の所有権を持つ）、（iii）オーストラリアを除くSPVにグローバルライセンス権が付与され、 （iv）将来のロイヤルティは、SPVの所有割合に応じてパートナーに支払われます。
MPAは、ECTに、インドのタミルナードゥ州に世界初のオーストラリア設計のColdry and Matmorプラントを設立し、発電における褐炭の使用を多様化し、CO2排出量を大幅に削減した低コストの鉄鋼生産を含めることを承認しました。
このプロジェクトは、3,500万オーストラリアドルの研究開発フェーズを開始し、ECTのMatmorおよびColdryテクノロジーをスケールアップして、統合されたColdryデモンストレーションおよびMatmorパイロットプラントを提供し、金属の1時間あたり約2トンの容量で技術的および経済的実現可能性を検証することを目的としています。プラントレイアウトの図解を図2に示します。これで、プラントの基本設計が完了しました。
図2Matmorプラントレイアウトの図解
製造プロセス