Processo Matmor: Produção Inovadora de Ferro Usando Carvão Mineral Lignitoso

O processo Matmor é um processo de produção de ferro em desenvolvimento pela Environmental Clean Technologies Ltd (ECT). Tecnologia patenteada baseada em carvão lignitoso (também conhecido como carvão marrom), capaz de substituir minério de ferro lump de alto teor por matérias-primas alternativas de menor custo devido à sua química única e projeto de forno. Normalmente, carvão lignitoso não é usado em aplicações metalúrgicas devido ao alto teor de matéria volátil e umidade.

A ECT é proprietária da tecnologia Matmor, incluindo planta, equipamentos e propriedade intelectual (IP). O processo posiciona-se para revolucionar a produção primária de ferro com projeto consistindo de retorta Matmor simples, baixo custo, baixa emissão e patenteada, usando matérias-primas alternativas mais baratas. Duas características exclusivas: (i) usa carvão lignitoso como redutor e fonte de calor, não reivindicado por outra tecnologia; (ii) inclui forno de eixo vertical que trabalha com a química natural do carvão lignitoso.

Desenvolvimento baseado na remoção de umidade pela tecnologia Coldry (outra tecnologia patenteada da ECT) e no aproveitamento da química natural do carvão lignitoso através de processo e forno retorta vertical cujo projeto e química diferem do alto-forno. Química do processo utiliza hidrogênio como gás redutor, permitindo temperaturas operacionais mais baixas e tempos de processo mais curtos que no alto-forno.

Embora individualmente atraente, combinação com tecnologia Coldry tem maior atratividade: ambas aproveitam recursos de menor valor (carvão lignitoso e rejeitos de minério de ferro de minas) para produzir saídas diversificadas de maior valor: ferro, ligas de ferro, além do produto carvão térmico do processo Coldry.

Tecnologia Matmor produz ferro de alta qualidade a partir de carvão lignitoso e materiais portadores de óxido de ferro: carepa de laminação, rejeitos de níquel, minério de ferro de alto ou baixo teor. Produto final é ferro limpo com tamanho/forma e teor de carbono controláveis para atender requisitos do usuário final. Produto de ferro Matmor é substituto de alta qualidade ou suplemento à sucata metálica usada em forno a arco elétrico ou forno de indução.

Processo Matmor

Primeira Etapa: Preparação de Matérias-Primas

Usa tecnologia Coldry. Matérias-primas (carvão, óxidos de ferro, fundente) moídas a < 8 mm. Material moído combinado com pequena quantidade de água, misturado e extrudado. Mistura extrudada condicionada até ficar seca ao toque.

Pelotas semi-secas transportadas para secador de leito empacotado vertical, onde ar quente de calor residual circula para remoção de umidade evaporada. Pelotas compostas descarregadas na base do secador e transportadas à retorta Matmor. Pelotas são auto-redutoras e auto-fundentes.

Segunda Etapa: Redução na Retorta Matmor

Forno de eixo vertical. Pelotas compostas carregadas no topo. Atmosfera redutora na retorta. Pelotas aquecidas nessa atmosfera. À medida que temperatura aumenta, umidade restante evapora e voláteis do carvão liberados como gás combustível. Gás recirculado à base da retorta, onde inflamado, proporcionando efeito similar ao alto-forno.

À medida que pelotas descem pelo centro da retorta, reações de redução removem oxigênio dos óxidos de ferro. Pelotas quentes reduzidas descarregadas na base. Contêm carbono, ferro e cinzas. Ar quente ou oxigênio injetado queima carbono restante e eleva temperatura das pelotas acima do ponto de fusão do ferro para produzir metal líquido e escória. Metal líquido fundido em ferro-gusa ou levado diretamente ao forno de produção de aço.

Produto Matmor

Produto de ferro limpo; parâmetros ajustáveis para produzir produto que atenda especificações de tamanho/forma e teor de carbono do usuário final. Composição típica: Fe 98,94%, C 1%, Mn 0,02%, S 0,03%. Produzido a partir de insumos da Tabela 1.

Minério de Ferro		Carvão Lignitoso		Fundente
Componente	% base seca	Componente	% base seca	Componente	% base seca
Fe	67,42	Análise última		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	Minerais e inorgânicos		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

Processo Matmor, retorta Matmor e produto Matmor mostrados na Fig. 1.

Vantagens do Processo Matmor

• Substitui carvão metalúrgico caro por carvão lignitoso barato e abundante. Único processo conhecido a usar lignitoso como agente redutor.
• Capaz de usar minério de ferro de baixo teor mais barato, substituindo minério de alto teor (Fe mín. 60%).
• Agrega valor a carvão de baixo teor e resíduos ferrosos. Melhora segurança energética e de recursos ao desacoplar de carvão coque e minério de alto teor.
• Recupera materiais ferrosos residuais: carepa, rejeitos de mineração, lodos ferrosos, outros resíduos contendo Fe.
• Temperaturas baixas (< 1000 °C) exigem menos calor, economizando energia.
• Baixo custo de capital: sem necessidade de bateria de fornos de coque e planta de sinterização. Econômico em pequena escala.
• Baixas emissões gasosas pela recirculação de gases residuais.
• Reatividade química do carvão lignitoso como redutor até 1000x maior que carvão mineral usado em outros processos primários.
• Produz ferro de alta qualidade utilizável na siderurgia como substituto de sucata de aço.

Status Atual da Tecnologia Matmor

ECT assinou acordo com NLC India Ltd (NLC) e NMDC Ltd (NMDC) para prosseguir desenvolvimento. Conforme Acordo Mestre de Projeto (MPA) assinado em maio 2018: (i) parceiros indianos contribuem 100% dos fundos (~35 milhões AUD), (ii) Veículo de Propósito Específico (SPV) criado após fase de P&D, com propriedade: ECT 49%, NLC 25,5%, NMDC 25,5%, (iii) direitos de licenciamento globais concedidos ao SPV, exceto Austrália, (iv) royalties futuros distribuídos aos parceiros conforme porcentagens do SPV.

MPA autoriza ECT a estabelecer primeira planta Coldry e Matmor de projeto australiano em Tamil Nadu, Índia, para diversificar uso de lignitoso na geração de eletricidade e incluir produção de aço a menor custo com emissões de CO₂ significativamente menores.

Iniciando com fase de P&D de 35 milhões AUD, projeto visa escalar tecnologias Matmor e Coldry para entregar planta integrada de demonstração Coldry e piloto Matmor para validar viabilidade técnica e econômica a ~2 t/h de metal. Layout da planta na Fig. 2. Projeto básico concluído.