CN112601827A - 氧化物矿石的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能够高效地制造高品质金属的氧化物矿石的冶炼方法。例如，本发明是一种通过将镍氧化物矿石等氧化物矿石与碳质还原剂的混合物进行还原，来制造作为还原产物的镍铁等金属的冶炼方法，其中包括还原工序，该还原工序将混合物装入还原炉中，通过使用燃烧器加热该混合物来还原氧化物矿石，从而获得熔融状态的金属和炉渣。在还原工序中，将通过还原氧化物矿石而生成的熔融状态的金属和炉渣进行比重分离。在此，在还原工序中，优选以使还原炉内获得的金属和炉渣的温度分别成为1300℃以上且1700℃以下的范围的方式加热混合物。

Description

氧化物矿石的冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种氧化物矿石的干式冶炼方法，更详细而言，例如，涉及一种将镍氧化物矿石等氧化物矿石作为原料，并使用碳质还原剂来还原从而制造作为还原产物的金属的冶炼方法。

背景技术

作为一种氧化物矿石的被称作褐铁矿或腐泥土的镍氧化物矿石的冶炼方法，已知使用熔炼炉制造镍锍的干式冶炼方法、使用回转窑或移动型炉床炉制造铁与镍的合金即镍铁(Ferronickel)的干式冶炼方法、使用高压釜在高温高压条件下进行酸浸出来制造混合存在有镍、钴的混合硫化物(mixed sulfide)的湿式冶炼方法等。

在上述各种方法中，尤其在使用干式冶炼法还原镍氧化物矿石并进行冶炼的情况下，为了使反应进行，作为前处理进行将作为原料的镍氧化物矿石破碎至适当尺寸等进行块状物化的处理。

具体而言，使镍氧化物矿石块状物化，即，在使粉状、微粒状的矿石成为块状时，将该镍氧化物矿石与除此之外的成分，例如粘合剂、焦炭等还原剂混合成混合物，进而，在进行了水分调节等后，装入块状物制造机，通常制成例如一边或直径为10mm～30mm左右的块状物(指颗粒、团块等。以下，简称为“颗粒”)。

在块状物化而获得的颗粒中，为了使含有的水分“飞散”，需要某种程度的通气性。此外，如果在此后的还原处理中，在颗粒内无法均匀地进行还原，那么获得的还原产物的组成变得不均匀，从而产生金属分散或存在不均匀等缺点。因此，在制作颗粒时均匀地混合混合物，或在还原获得的颗粒时尽可能保持均匀的温度是重要的。

除此之外，将通过还原处理生成的金属(镍铁)进行粗大化也是非常重要的技术。例如，在生成的镍铁为几十μm～几百μm以下的细小尺寸的情况下，难以与同时生成的炉渣分离，作为镍铁的回收率(收率)大幅降低。因此，需要对还原后的镍铁进行粗大化处理。

例如，在专利文献1中公开了一种技术，该技术的目的在于，提出在加热含金属氧化物和碳质还原剂的成块物，来使成块物中包含的金属氧化物还原熔融从而制造粒状金属时，进一步提高粒状金属的生产率。具体而言，公开了一种粒状金属的制造方法，将含金属氧化物和碳质还原剂的成块物，向移动床型还原熔融炉的炉床上供给并进行加热，在将金属氧化物还原熔融后，将获得的粒状金属冷却后排出到炉外并回收的粒状金属，所述粒状金属的制造方法的特征在于，在所述加热中，使对成块物中的氧化铁进行固体还原的炉的前半区域的炉内温度为1300～1450℃，使对成块物中的还原铁进行渗碳、熔融、凝集的炉的后半区域的炉内温度为1400～1550℃，并且，将在炉床上铺满的成块物在炉床上的投影面积比，相对于在炉床上铺满的成块物之间的距离为0时的成块物在炉床上的最大投影面积比的相对值作为铺设密度，此时，在使炉床上的成块物的铺设密度为0.5以上且0.8以下并进行加热时，向炉床上供给平均直径为19.5mm以上且32mm以下的成块物。

另外，在专利文献1中，示出通过一并控制成块物的铺设密度和平均直径，能够提高粒状金属铁的生产率。

然而，专利文献1所记载的技术，终归是关于成块物的外面侧的反应的技术，但毋庸置疑，还原反应中最重要的要素，是发生还原反应的成块物内的状态。即，认为通过控制成块物内部的还原反应，能够实现反应效率、均匀的还原反应，其结果是能够制造高品质的金属。

此外，当像专利文献1所记载的技术一样，将成块物的直径限定于确定的范围内时，无法避免制造成块物时的收率降低，作为其结果，存在成本提高的担忧。需要说明的是，当成块物的铺设密度在0.5～0.8的范围内时，由于不仅未致密填充，而且层叠成块物也变难，因此处理效率低。

如上所述地，在将镍氧化物矿石混合、还原来制造含镍和铁的金属时，尽管提高生产率、低成本化、高品质化是重要的要素，但仍存在很多问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-256414号公报。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种能够高效地制造高品质金属的氧化物矿石的冶炼方法。

解决课题的技术方案

本发明人反复进行了潜心研究，结果发现通过使用具有燃烧器的还原炉，将含氧化物矿石和碳质还原剂的混合物用燃烧器加热成熔融状态并进行还原，从而能够解决上述课题，直至完成了本发明。

(1)本发明的第一发明是一种氧化物矿石的干式冶炼方法，其通过将氧化物矿石与碳质还原剂的混合物进行还原，来制造作为还原产物的金属，所述氧化物矿石的干式冶炼方法中，

包括还原工序，该还原工序将所述混合物装入还原炉中，通过使用燃烧器加热该混合物来还原氧化物矿石，从而获得熔融状态的金属和炉渣。

(2)本发明的第二发明是如第一发明所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

所述氧化物矿石是镍氧化物矿石，

通过对含所述镍氧化物矿石的混合物进行还原来制造镍铁。

(3)本发明的第三发明是如第一发明或第二发明所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，对通过还原氧化物矿石而生成的熔融状态的金属和炉渣进行比重分离。

(4)本发明的第四发明是如第一发明～第三发明中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，以使所述还原炉内获得的金属和炉渣的温度分别成为1300℃以上且1700℃以下的范围的方式加热所述混合物。

(5)本发明的第五发明是如第一发明～第四发明中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，将所述燃烧器的空燃比控制在0.8以上且1.1以下的范围内来加热所述混合物。

(6)本发明的第六发明是如第一发明～第五发明中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

进一步包括干燥工序，该干燥工序对所述混合物进行干燥，

在所述干燥工序中，使用所述还原炉中产生的气体干燥所述混合物，并将干燥后的混合物供于所述还原工序中的处理。

(7)本发明的第七发明是如第六发明所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述干燥工序中，在与所述还原炉直接连接的干燥设备中干燥所述混合物，

通过所述还原工序中的还原处理而在所述还原炉中产生的气体，从该还原炉直接导入于所述干燥设备。

(8)本发明的第八发明是一种熔融还原炉，其是将氧化物矿石与碳质还原剂的混合物进行熔融还原的熔融还原炉，其中，

具备：

干燥处理部，该干燥处理部对所述混合物进行干燥；以及

还原处理部，该还原处理部具有燃烧器，并通过将所述干燥处理部中的干燥后的混合物用所述燃烧器进行加热来还原氧化物矿石，获得熔融状态的金属和炉渣，

在高度方向的关系中，所述干燥处理部位于上方，所述还原处理部位于下方，所述干燥处理部与所述还原处理部设置在相同空间内，

在所述干燥处理部中，使用在位于下方的所述还原处理部中产生的气体，来干燥所述混合物。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够高效地制造高品质金属的氧化物矿石的冶炼方法。

附图说明

图1是示出镍氧化物矿石的冶炼方法流程的一个例子的工序图。

图2是示出还原炉的构成的一个例子的示意图，是用于说明该还原炉中的还原处理的情形的图。

图3是示出镍氧化物矿石的冶炼方法流程的其他例子的工序图。

图4是示出还原炉的其他构成例的示意图。

具体实施方式

以下，详细说明本发明，但本发明不限定于以下实施方式，在不变更本发明主旨的范围内，能够进行各种变更。另外，本说明书中，“X～Y”(X、Y为任意数值)的表述是指“X以上且Y以下”。

<<1.本发明的概要>>

本发明是将例如镍氧化物矿石等氧化物矿石作为原料，通过将该氧化物矿石与碳质还原剂混合而获得的混合物还原，来制造作为还原产物的金属的氧化物矿石的冶炼方法。例如，在作为原料矿石使用镍氧化物矿石的情况下，作为还原产物制造作为铁与镍的合金的镍铁金属。

具体而言，本发明的氧化物矿石的冶炼方法的特征在于，包括还原工序，该还原工序是将氧化物矿石与碳质还原剂的混合物装入具有燃烧器的还原炉(燃烧炉)中，通过使用燃烧器加热该混合物来还原氧化物矿石，获得熔融状态的金属和炉渣。

根据这样的方法，能够通过比以往更短时间的处理，生产率高且低成本地生成金属。而且，能够提高金属化率，从而有效地制造所期望的成分含量高的高品质金属。

另外，在使用了燃烧器的干式处理中，以熔融状态生成的金属和炉渣在还原炉内因比重差而分离(比重分离)。由此，能够短时间且低价地仅有效地回收金属。

<<2.镍氧化物矿石的冶炼方法>>

以下，作为本发明的具体实施方式(以下，称作“本实施方式”)，例举以下冶炼方法来说明：原料矿石使用镍氧化物矿石，并通过还原该镍氧化物矿石所含的镍(氧化镍)和铁(氧化铁)，从而生成铁-镍合金(镍铁)的金属，进而，通过分离出该金属，来制造镍铁。

<2-1.第一实施方式>

图1是示出镍氧化物矿石的冶炼方法流程的工序图。如图1所示，本实施方式(第一实施方式)的镍氧化物矿石的冶炼方法包括：混合含镍氧化物矿石的原料的混合工序S1；对获得的混合物进行干燥的干燥工序S2；将干燥后的混合物加热至规定的还原温度并还原的还原工序S3；以及，将获得的作为还原产物的金属和炉渣进行分离并回收金属的回收工序S4。

[混合工序]

混合工序S1是将含镍氧化物矿石的原料粉末混合而获得混合物的工序。具体而言，在混合工序S1中，将作为原料矿石的镍氧化物矿石与碳质还原剂混合，另外，将作为任意成分的添加剂的铁矿石、助熔剂成分、粘合剂等的例如粒径为0.1mm～0.8mm左右的粉末混合，获得混合物。

在混合时，能够添加规定量的水来进行。通过添加水来混合，能够提高原料粉末的混合性。需要说明的是，混合处理能够使用公知的混合机等进行。

在混合工序S1中，进行各原料粉末的混合，并且可以为了提高混合性而进行混炼。通过进行混炼，对将原料粉末混合而获得的混合物施加剪切力，能够解开原料矿石、碳还原剂等的凝集，能够更均匀地混合，并且能够减少各粒子间的空隙，变得能够在供于还原处理时发生均匀的反应。需要说明的是，能够使用双螺杆混炼机等进行混炼。

在此，作为原料矿石的镍氧化物矿石，没有特别的限定，能够使用褐铁矿、腐泥土矿等。需要说明的是，镍氧化物矿石作为构成成分含有氧化镍(NiO)和氧化铁(Fe₂O₃)。

在使用镍氧化物矿石时，可以进行分级、粉碎等成为规定的尺寸。通过进行分级、粉碎等，能够使粒径在某种程度的范围内一致，通过粉碎等消除大尺寸的矿石，能够提高与碳质还原剂等的混合性，另外，能够提高还原处理时的均匀性。

作为碳质还原剂，没有特别的限定，例如，可举出煤粉、焦炭粉等。需要说明的是，碳质还原剂优选与上述作为原料矿石的镍氧化物矿石的粒度同等。由此，能够提高与镍氧化物矿石的混合性，且能够提高还原处理时的均匀性。

作为碳质还原剂的混合量，在将构成镍氧化物矿石的氧化镍和氧化铁没有过量或不足地被还原所需的碳质还原剂的量设为100质量％时，优选设为80质量％以下的比率，更优选设为60质量％以下。如此地，通过使碳质还原剂的混合量，相对于化学当量的合计值100质量％为80质量％以下的比率，能够有效地进行还原反应。另外，作为碳质还原剂的混合量的下限值，没有特别的限定，相对于化学当量的合计值100质量％，优选为15质量％以上的比率，更优选为20质量％以上的比率。

需要说明的是，氧化镍和氧化铁没有过量或不足地被还原所需的碳质还原剂的量，换言之，是将全部氧化镍还原成镍金属所需的化学当量，与将氧化铁还原成铁金属所需的化学当量的合计值(以下，也称“化学当量的合计值”)。

作为任意成分的添加剂的铁矿石，没有特别的限定，例如，能够使用铁品位为50质量％左右以上的铁矿石、由镍氧化物矿石的湿式冶炼而获得的赤铁矿等。

作为粘合剂，例如，能够举出膨润土、多糖类、树脂、水玻璃、脱水滤饼等。另外，作为助熔剂成分，例如，能够举出氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、二氧化硅等。

下述表1中示出在混合工序S1中混合的一部分原料粉末的组成(重量％)的一个例子。需要说明的是，作为原料粉末的组成，不限定于此。

[表1]

原料粉末[重量％]	Ni	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	C
				镍氧化物矿石	1～2	50～60	-
碳质还原剂	-	-	≒85
				铁矿石	-	80～95	-

[干燥工序]

干燥工序S2是对获得的混合物进行干燥的工序。在本实施方式中，可以将经过上述混合工序S1获得的混合物，直接装入后述的还原炉并实施还原处理(还原工序S3)，也可以在还原处理之前将混合物干燥。需要说明的是，在像这样在干燥工序S2中实施处理的情况下，干燥后的混合物被装入还原炉，然后供于还原工序S3中的处理。

如此地，通过在还原处理之前将混合物干燥，能够对该混合物均匀地实施还原处理，并且能够将混合物可靠地加热至熔融温度以上并进行还原。

作为干燥温度，没有特别的限定，但优选为150℃以上且400℃以下的范围。通过在这样的范围实施干燥处理，能够一边抑制该处理中混合物的反应进行，一边有效地干燥混合物。另外，即使在将混合物成型为规定的形状并供于还原处理的情况下，也能够通过预先在上述的温度范围内进行干燥，来防止成型物因还原处理急剧加热而破裂。

作为干燥方法，没有特别的限定。例如，能够举出：通过将混合物装入内部被调节为规定的干燥温度的干燥设备中，并连续保持规定的时间来干燥的方法、向混合物吹送规定的干燥温度的热风来干燥的方法等。

或者，也可以使用在进行加热还原的还原炉中产生的排气进行干燥。由于经过还原处理产生的排气温度非常高，因此适合干燥含镍氧化物矿石的混合物。另外，由于温度高，因此能够进行气体流量得以抑制的干燥处理，由此，能够抑制干燥处理中的粉尘产生率。在使用来自还原炉的排气的情况下，优选以使用配管连接还原炉与干燥设备之间的方式构成，并将由还原炉产生的排气直接转移到干燥设备中。

下述表2中示出干燥处理后的混合物中的固体成分中组成(重量份)的一个例子。需要说明的是，作为混合物的组成，不限定于此。

[表2]

需要说明的是，也可以在上述混合工序S1中与混合同时实施干燥处理，在这样的在混合工序S1中还进行干燥的情况、在以不需要干燥的矿石为原料的情况等时，也能够省略干燥工序S2。另外，例如，在以附着性强的矿石为原料的情况下，可以在进行了干燥后进行混合，可以根据矿石、碳质还原剂等的性状适宜地选择工序。

[还原工序]

还原工序S3是将混合物装入还原炉中，通过将混合物还原而生成金属和炉渣的工序。具体而言，在本实施方式的镍氧化物矿石的冶炼方法中，使用具有燃烧器的还原炉(以下，也称作“燃烧炉”)，通过使用燃烧器加热混合物来还原氧化物矿石。在该基于燃烧器进行的加热还原处理中，在进行还原反应的同时使混合物熔融，从而生成熔融状态的金属和炉渣。

在此，在还原工序S3中的使用了燃烧炉的还原处理中，由于伴随着使用燃烧器对装入炉内的混合物加热，逐渐地进行镍氧化物矿石的还原反应，因此混合物在变为熔融状态前的固体状态下也发生还原反应。在燃烧炉内，对镍氧化物矿石进行还原反应，并且通过燃烧器加热逐渐地使混合物从固体状态变化为液体状态，即熔融状态，最终获得通过基于燃烧器的加热还原处理而生成的熔融状态的金属和炉渣。

在使用以往的窑等进行还原处理的方法等中，仅能够使混合物成为半熔融状态，这存在金属粒生长需要长时间从而成本升高的问题。另外，在窑内附着半熔融物，如果该半熔融物生长，那么为了进行维护就不得不停止操作，存在操作效率显著降低的问题。

相对于此，通过使用燃烧炉使含氧化物矿石的混合物用燃烧器加热并还原，能够以较短的处理时间有效地进行还原。另外，通过控制能充分操作的炉内环境，能够使镍以大致100％的比率进行还原，另外，能够控制铁的还原比率。由此，能够低价且高生产率地制造高品质的镍铁。需要说明的是，矿石的还原比率，能够由混合物中的碳质还原剂的混合比率来控制。

另外，由于能够通过短时间的处理来还原，因此难以产生因生成的金属的氧化等带来的组成偏差。

此外，通过使用燃烧器进行加热还原，从而进行还原反应，并且混合物变为熔融状态，最终生成熔融状态的金属和炉渣，能够利用比重差而容易地将该熔融状态的金属和炉渣分离。另外，当因比重差而变为熔融状态的金属(熔融金属)在炉渣下方沉积的状态时，即使炉内环境中氧分压、CO分压产生变动，也能够抑制对在炉渣下方的炉底积存的金属的组成产生影响。

此外，使用燃烧器的加热与使用电等的加热相比，能够非常低价地进行处理，从而能够提高经济效率性。具体而言，在燃烧炉中，作为燃料，例如，使用LPG气体、LNG气体、煤、焦炭、粉煤等，而这些燃料的成本非常低，关于设备费、维护费，与电炉等相比，能够控制为非常低廉。

另外，对燃烧炉而言，维护非常容易，连续操作也能够有效地进行，与窑等相比，能够提高操作效率。例如，在使用窑操作的情况下，由于在炉内矿石以半熔融状态附着并生长，因此需要以两周一次左右的频度停止操作来进行除去附着物的操作等。相对于此，在燃烧炉中，由于能够将装入的矿石以短时间的处理进行还原，并以金属和炉渣的形式全部排出，因此能够抑制矿石在炉内附着。因此，基本上不需要除去附着物等维护，例如，变得能够进行与埃肯(Elkem)法的电炉一样的连续操作。另外，由于比埃肯法的电炉结构简单且附属设备少，因此能够降低操作成本、定期维护的成本等。

进而，对于通常在矿山附近进行还原处理的就地(onsite)冶炼而言，只要仅将产出的金属成分运输到市场即可，因此，与运输原料矿石并进行冶炼相比能够大幅降低成本，在确保炉渣的处置地点等方面也有利，而此时在使用电等进行加热的情况下，需要建设发电站，因此非常耗费成本，发电费用通常也非常高。相对于此，通过使用以气体为热源的燃烧器的还原处理，能够简化发电设备，更适合就地冶炼。

图2是示意性地示出具有燃烧器的还原炉的构成例的图(截面图)。如图2所示地，还原炉10具备：加热混合物M并实施还原处理的处理部11、将混合物M装入处理部11的装入口12、排出通过还原处理获得的金属的排出口13。需要说明的是，处理部11的内壁、炉床，优选被炉渣涂层保护。由此，能够防止炉的损伤，能够长时间进行连续的操作，能够降低设备费、维护费。

在还原炉10的处理部11中，例如，在其上部设有燃烧器14。在处理部11中，使用燃烧器14对从装入口12装入的混合物M进行加热，使发生通过混合物M所含的碳质还原剂来还原镍氧化物矿石的还原反应。在此，在处理部11中，通过使用燃烧器14进行加热，使发生还原反应，并且，进行该还原反应且使混合成为熔融状态。即，还原炉10是熔融还原炉。在处理部11的内部，通过这样的还原反应，生成熔融状态的金属和炉渣，利用比重差将炉渣和金属分别分离至上层和下层，从而获得还原产物。

从排出口13排出因比重差而分离的熔融状态的金属。排出口13设置在构成还原产物的下层的金属(金属层)存在的位置，能够选择性地排出并回收因比重差而分离的金属。另外，虽然在图3中省略了记载，但在排出口13上方，能够设置炉渣排出口，能够选择性地排出因比重差而分离并构成上层的炉渣。

作为燃烧器的燃料，没有特别的限定，可以为固体，可以为液体，或者也可以为气体(gas)。具体而言，例如，能够使用焦炭、煤、粉煤等固体燃料，A重油、C重油等液体燃料，或者LNG、LPG等气体燃料。其中，尤其是由于使用气体燃料的燃烧器(气体燃烧器)，燃烧相对稳定，温度控制容易，且能够实现高温，因此优选。

另外，在使用燃烧器加热时，优选将燃烧器的空燃比控制在规定的范围来进行加热。具体而言，优选将燃烧器的空燃比控制在0.8以上且1.1以下的范围，更优选控制在0.85以上且0.95以下的范围来加热混合物。需要说明的是，空燃比是指空气相对于燃料的质量比率。

在还原工序S3中的还原处理中，由于使用燃烧器进行加热，因此能够在短时间内进行还原反应，并在短时间内使混合物熔融。另外，能够利用比重差将生成的熔融状态的金属和炉渣在短时间内分离。由此，通过还原反应生成的金属的氧化变成相对难以进行的状态。但是，通过将燃烧器的空燃比控制在规定的范围，能够降低炉内环境的氧浓度，从而能够更进一步抑制金属的氧化，能够稳定地制造高品质的镍铁。在这方面，通过将燃烧器的空燃比优选控制在0.8以上且1.1以下并加热，能够稳定地制造高品质的镍铁。

在此，在使用燃烧器的还原处理中，优选以使获得的金属和炉渣的各自的温度成为1300℃以上且1700℃以下的范围的方式进行加热。尤其是，优选以使获得的金属的温度为1400℃以上且1600℃以下的范围、炉渣的温度为1480℃以上且1680℃以下的范围的方式进行加热。通过以使金属和炉渣的温度成为这样的范围的方式进行加热，能够有效地进行还原反应，并制造镍含量高的高品质金属。

需要说明的是，能够增减燃烧器中的燃料加热量等控制加热温度，来对获得的金属和炉渣的温度进行控制。

[回收工序]

回收工序S4是将由还原获得的金属和炉渣分离并回收金属的工序。如上所述地，在还原工序S3中的还原处理中，由于使用燃烧器使混合物成为熔融状态并还原，因此生成熔融金属和熔融炉渣。由于金属与炉渣相比，比重大很多，因此利用比重差而各自自然分离，金属积存在还原炉的炉底。因此，通过从还原炉的炉底附近除去并回收金属，能够选择性地仅回收金属。另一方面，由于炉渣浮在金属上方，因此例如能够从炉壁除去并回收。如此地，由于获得的金属和炉渣为熔融状态，因此能够利用它们的比重差而容易地分离并回收。

或者，也可以将金属和炉渣从还原炉的一处孔以混合存在的状态回收。由此，能够简化还原炉的结构，能够提高操作性。在从一个孔以混合存在的状态提取金属和炉渣的情况下，将回收的金属和炉渣冷却并固化，此后，能够通过利用磁选等进行分离来回收金属。需要说明的是，由于金属和炉渣在熔融状态时就已经分离，因此即使是固体状态，金属和炉渣也基本上保持分离的状态，通过磁选等方法也能够容易地回收金属。

通过以此方式将金属与炉渣简单地分离，能够以高回收率回收金属。

<2-2.第二实施方式>

图3是示出第二实施方式的镍氧化物矿石的冶炼方法流程的工序图。如图3所示地，在第二实施方式的冶炼方法中，与第一实施方式的冶炼方法不同，将干燥工序和还原工序一起执行。

具体而言，第二实施方式的镍氧化物矿石的冶炼方法包括：混合工序S11，将含镍氧化物矿石的原料进行混合；干燥、还原工序S12，将获得的混合物装入还原炉进行干燥处理并且进行还原处理；以及回收工序S13，将获得的作为还原产物的金属和炉渣分离并回收金属。

需要说明的是，由于混合工序S11和回收工序S13，分别对应第一实施方式的冶炼方法中的混合工序S1和回收工序S4，并进行相同的处理，因此此处省略详细说明。另外，关于干燥、还原工序S12中的处理，对与第一实施方式的冶炼方法中的干燥工序S2和还原工序S3中各自的处理共同的内容省略说明，仅详细说明不同的内容。

[干燥、还原工序]

干燥、还原工序S12是将经过混合工序S11获得的至少包含镍氧化物矿石和碳质还原剂的混合物装入还原炉，在该还原炉内对混合物实施干燥处理，并且将干燥后的混合物通过连续的操作，用燃烧器进行加热并还原的工序。

更具体而言，在干燥、还原工序S12中，使用直接连接了干燥设备的还原炉，并在该还原炉内进行干燥处理和还原处理。此时，在连接于还原炉的干燥设备(还原炉内的干燥设备)中，进行还原处理而产生的气体(排气)从还原炉直接被导入干燥设备中，使用该气体进行干燥处理。

如此地，通过使用直接连接了干燥设备的还原炉，并在该还原炉内进行干燥处理和还原处理，从而能够将由还原处理产生的气体，有效地用作用于干燥混合物的气体，即干燥用气体。由此，不需要为干燥处理另行确保热源，从而能够进行有效的操作。

图4是示意性地示出具有燃烧器的还原炉的构成例的图，是示出直接连接了干燥设备的还原炉的构成的图(截面图)。如图4所示，还原炉20具备：加热混合物M并实施还原处理的还原处理部21，以及在还原处理部21中的还原处理之前对混合物M实施干燥处理的干燥处理部22。还原处理部21与干燥处理部22直接连接并构成还原炉20。另外，还原炉20具备：将混合物M装入的装入口23，以及排出通过还原处理获得的金属的排出口24。需要说明的是，还原炉20的内壁，尤其是还原处理部21的内壁、炉床，优选被炉渣涂层保护。

在还原炉20中，从装入口23装入的混合物M向干燥处理部22供给。对于干燥处理部22而言，例如，如图4所示地由带式传送带装置构成。在干燥处理部22中，供给的混合物M载置于带式传送带装置的带上，在该带上以规定的速度移动的过程中实施干燥处理。

在还原处理部21中，例如，在其上部设有燃烧器25。在还原处理部21中，供给有经过干燥处理部22中的干燥处理并转移而来的混合物(干燥后的混合物)M，由燃烧器25将该混合物M加热至熔融状态，通过混合物M所含的碳质还原剂来发生还原反应。即，还原炉20是熔融还原炉。在还原处理部21的内部，通过这样的还原反应而生成金属和炉渣，利用比重差将炉渣和金属分别分离至上层和下层，从而获得还原产物。

在此，在还原炉20中，如上所述地，还原处理部21与干燥处理部22直接连接而构成。更具体而言，如图4所示地，在高度方向的位置关系中，干燥处理部22位于上方，还原处理部21位于下方，并设置在相同空间内。而且，还原处理部21与干燥处理部22是以相互连通的状态连接的。因此，在这样的还原炉20中，通过还原处理部21中的还原处理而产生的气体(排气)如图4中的箭头G₁所示地，通过其上升气流，直接导入到在高度方向位于还原处理部21上方的干燥处理部22内。

在具有如此构成的还原炉20中的干燥处理部22中，将从还原处理部21直接导入的气体用作干燥用气体并实施干燥处理(图4中的箭头G₂)。由于通过还原处理部21中的还原处理而产生的气体，是通过在高温的还原温度条件下的处理而产生的排气，因此处于高温状态。因此，能够适宜地用作干燥用气体。另外，在将该高温的气体用作干燥用气体时，不需要实施再次加热等，能够有效地降低成本。

而且，经过还原处理获得的气体是还原性的气体。因此，在干燥处理部22中，通过将这样具有还原性的高温气体用作干燥用气体来实施干燥处理，能够有效地防止混合物的氧化。由此，在将干燥后的混合物M供于还原处理时，能够没有过量或不足地发生均匀的还原反应，能够制造高品质的金属。

实施例

以下，示出本发明的实施例来更具体地进行说明，但本发明完全不限定于以下实施例。

<<实施例1、比较例1>>

(混合工序)

将作为原料矿石的镍氧化物矿石、铁矿石，作为助熔剂成分的硅砂和石灰石，粘合剂以及碳质还原剂(煤粉，碳含量：82质量％，平均粒径：约65μm)，一边添加适量的水一边使用混合机进行混合，获得混合物。需要说明的是，关于碳质还原剂，在将镍氧化物矿石所含的氧化镍(NiO)和氧化铁(Fe₂O₃)没有过量或不足地被还原所需的量设为100质量％时，以成为27质量％的比率的量含有。

(干燥工序、还原工序)

在实施例1中，不使获得的混合物成型就直接装入干燥设备并在180℃以上的温度条件下实施1小时干燥处理，将干燥后的混合物装入到具有燃烧器的还原炉(燃烧炉)中。作为燃烧器使用了用气体燃料的气体燃烧器。在燃烧炉中，将装入的混合物用燃烧器加热至熔融状态并实施还原处理。通过该还原处理，在燃烧炉中生成熔融状态的金属和炉渣，利用比重差分别将炉渣分离至上层，将金属分离至下层。需要说明的是，在还原处理中，将操作划分为实施例1-1～1-5，作为各自的操作中的还原温度，以使获得的金属和炉渣的温度成为下述表3所示的温度的方式来加热并还原混合物。

另一方面，在比较例1中，将获得的混合物使用盘式造粒机来造粒，并筛分至

的尺寸。此后，使用干燥设备在180℃以上的温度条件下实施1小时干燥处理。此后，将干燥后的试样分成四份(比较例1-1～1-4)，使用转底炉(Rotary hearthfurnace)来实施还原处理。需要说明的是，在还原处理中，作为还原温度，设为下述表3所示的炉内温度来进行还原。

测定实施例1、比较例1中还原处理所需的时间(还原时间)。需要说明的是，还原时间是指从将含镍氧化物矿石的混合物装入还原炉开始，到将生成的熔融状态的金属和炉渣从还原炉排出为止的平均时间。

(回收工序)

在实施例1中，从燃烧炉的炉底附近提取熔融的金属并回收。另一方面，在比较例1中，在还原处理后，将获得的还原产物粉碎，此后进行磁选并回收金属。

(获得的金属的分析)

对于如上所述地获得的各金属试样，分别分析镍金属化率、金属中镍含量(镍品位)和金属回收率。将分析结果示于下述表3。另外，表3还一并示出还原时间。

在此，使用ICP发光分光分析器(SHIMAZU S-8100)测定金属中的镍含量，由下述(1)式算出镍金属率，由下述(2)式算出金属中镍含有率。

镍金属化率＝颗粒中金属化的镍量÷(颗粒中全部镍量)×100(％)···(1)式

金属中镍含有率＝颗粒中金属化的镍量÷(颗粒中金属化的镍和铁的总量)×100(％)···(2)式

另外，关于回收的金属，由供还原处理的镍氧化物矿石中的镍含有率及其装入量和回收的镍量，通过下述(3)式算出镍金属回收率。

镍金属回收率＝回收的镍量÷(装入的矿石量×矿石中的镍含有比率)×100···(3)式

[表3]

如表3的结果所示，在使用燃烧炉实施还原处理的实施例1-1～1-5中，在镍金属化率、金属中镍含有率和金属回收率中均获得良好的结果。而且，在实施例1-1～1-5的方法中，能够使还原时间非常短，能够进行有效的操作。

另一方面，在通过使用转底炉的现有方法来实施还原处理的比较例1-1～1-4中，镍金属化率、金属中镍含有率和金属回收率均是比实施例低的值。另外，在比较例1-1～1-4的方法中，与实施例相比还原时间长。

<<实施例2>>

在实施例2中，如图4所示，使用直接连接了干燥设备的还原炉(燃烧炉)，实施干燥处理和还原处理。具体而言，在将混合物装入还原炉后，在干燥设备(图4中的干燥处理部22)中，将通过还原处理而产生的气体用作干燥用气体，来将混合物干燥。此后，将干燥后的混合物在还原炉的主体部(图4中的还原处理部21)中用燃烧器进行加热并熔融。需要说明的是，除此之外，与实施例1相同地进行操作。

在还原处理之后，从燃烧炉的炉底附近提取熔融的金属并回收，对于获得的金属试样，分别分析镍金属化率、金属中镍含量(镍品位)和金属回收率。将分析结果示于下述表4。

[表4]

如表4的结果所示，在实施例2-1～2-5中，镍金属化率、金属中镍含有率和金属回收率均获得了良好的结果。另外，能够使还原时间非常短，能够进行有效的操作。

附图标记说明

10，20还原炉；

11处理部；

21还原处理部；

22干燥处理部；

12，23装入口；

13，24排出口；

14，25燃烧器。

Claims (8)

1.一种氧化物矿石的干式冶炼方法，其通过将氧化物矿石与碳质还原剂的混合物进行还原，来制造作为还原产物的金属，所述氧化物矿石的干式冶炼方法中，

包括还原工序，该还原工序将所述混合物装入还原炉中，通过使用燃烧器加热该混合物来还原氧化物矿石，从而获得熔融状态的金属和炉渣。

2.如权利要求1所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

所述氧化物矿石是镍氧化物矿石，

通过对含所述镍氧化物矿石的混合物进行还原来制造镍铁。

3.如权利要求1或2所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，对通过还原氧化物矿石而生成的熔融状态的金属和炉渣进行比重分离。

4.如权利要求1～3中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，以使所述还原炉内获得的金属和炉渣的温度分别成为1300℃以上且1700℃以下的范围的方式加热所述混合物。

5.如权利要求1～4中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述还原工序中，将所述燃烧器的空燃比控制在0.8以上且1.1以下的范围内来加热所述混合物。

6.如权利要求1～5中任一项所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

进一步包括干燥工序，该干燥工序对所述混合物进行干燥，

在所述干燥工序中，使用所述还原炉中产生的气体干燥所述混合物，并将干燥后的混合物供于所述还原工序中的处理。

7.如权利要求6所述的氧化物矿石的冶炼方法，其中，

在所述干燥工序中，在与所述还原炉直接连接的干燥设备中干燥所述混合物，

通过所述还原工序中的还原处理而在所述还原炉中产生的气体，从该还原炉直接导入于所述干燥设备。

8.一种熔融还原炉，其是将氧化物矿石与碳质还原剂的混合物进行熔融还原的熔融还原炉，其中，

具备：

干燥处理部，该干燥处理部对所述混合物进行干燥；以及

还原处理部，该还原处理部具有燃烧器，并通过将所述干燥处理部中的干燥后的混合物用所述燃烧器进行加热来还原氧化物矿石，获得熔融状态的金属和炉渣，

在高度方向的关系中，所述干燥处理部位于上方，所述还原处理部位于下方，所述干燥处理部与所述还原处理部设置在相同空间内，

在所述干燥处理部中，使用在位于下方的所述还原处理部中产生的气体，来干燥所述混合物。

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