JP2008075111A - ロータリーキルンダストの造粒方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス系から回収されるダストの造粒において、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない高強度のペレットを得るため、造粒直後のペレットの圧壊強度を、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットの圧壊強度に対し５％以上向上させることができるロータリーキルンダストの造粒方法を提供する。
【解決手段】酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストに、造粒水として無機又は有機凝集剤を溶解した水溶液を添加して高強度のペレットを得ることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ロータリーキルンダストの造粒方法に関し、さらに詳しくは、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダスト（以下、ロータリーキルンダストと呼称する場合がある。）の造粒において、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない高強度のペレットを得るため、造粒直後のペレットの圧壊強度を、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットの圧壊強度に対し５％以上向上させることができるロータリーキルンダストの造粒方法に関する。

従来、鉄とニッケルを主成分とする合金であるフェロニッケルの一般的な製造方法としては、ニッケルを含有するケイ酸マグネシウム鉱石であるガーニエライト鉱等の酸化ニッケル鉱石を原料として、乾燥工程、焼成工程、還元熔解工程及び精製工程からなるエルケム法と呼ばれる乾式製錬方法が用いられている。エルケム法では、通常、鉱石を予備乾燥した後に、ロータリーキルンを使用した焼成工程で処理される。

この焼成工程においては、予備乾燥された鉱石を無煙炭等の石炭（炭素質還元剤）とともにロータリーキルン内に装入し、８００〜１０００℃まで加熱し、付着水の除去（乾燥）と結晶水の分解除去（焼成）、さらに場合により予備還元を行ない、焼鉱を得る。その後、熔融還元工程においては、前記焼鉱が電気炉にて熔融還元され、粗フェロニッケルとスラグが形成される。

このとき、ロータリーキルン内では、鉱石の乾燥と焼成にともない多量のダストが発生するので、排ガス処理設備においてダストの回収が行なわれている。ここで回収されたロータリーキルンダストは、鉱石と同程度の品位のニッケルを含むので、通常、原料として再使用するために、ペレタイザー等でペレットに造粒してロータリーキルンに繰り返して鉱石とともに焼成する方法がとられている。

しかしながら、ロータリーキルンダストは均一なものではなく、部分的に焼成された焼鉱、及び燃料あるいは還元剤として使用している石炭の微粉を含んでいるため、その造粒性はきわめて悪く、得られるペレットの造粒強度の指標となる圧壊強度を高めることは困難である。そのため、このペレットをロータリーキルンに繰り返した際に、ペレットの一部はロータリーキルン内で容易に再粉化して再度ダストとして回収される。これにより、焼成−ダスト回収系を循環するダスト量が増加し、ロータリーキルンの鉱石処理能力を圧迫すると共に、ダストの取出し、移動作業の負荷増加ならびに造粒に費やされるコストが大きくなる。したがって、ロータリーキルンダストのペレットがロータリーキルン内で粉化することを防止してロータリーキルンダストの増大を抑制するため、ダストを造粒して得られるペレットの強度を高めることが求められている。

この対策として、鉄鋼用電気炉ダストを含む粉体のペレット強度の向上を図るため、ベントナイト、コーンスターチ等のバインダーを添加する方法（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。しかしながら、このようなバインダーを添加する方法をロータリーキルンダストに採用した場合、所望のペレット強度を得るために必要とされるバインダーの添加量は、ダスト１００重量部に対して１０〜１５重量部と多量になる。そのため、バインダーのコストが増加するとともに、バインダーの添加量増加につれダストの造粒処理量が減少するという問題がある。

以上の状況から、ロータリーキルンダストの造粒において、多量のバインダーを使わずに、その造粒性を改善するとともに、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない、圧壊強度の高いペレットを得ることができる造粒方法が求められている

特開２００２−２０６１２０号公報（第１頁、第２頁）

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス系から回収されるダストの造粒において、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない高強度のペレットを得るため、造粒直後のペレットの圧壊強度を、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットの圧壊強度に対し５％以上向上させることができるロータリーキルンダストの造粒方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストの造粒について、鋭意研究を重ねた結果、ロータリーキルンダストに造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を添加して造粒を行なったところ、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない高い圧壊強度を有するペレットを得ることができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストに、造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を添加して高強度のペレットを得ることを特徴とするロータリーキルンダストの造粒方法が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記凝集剤は、水１００重量部に対して０．０１〜３．０重量部の割合で溶解させることを特徴とするロータリーキルンダストの造粒方法が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウム、又はポリアクリルアミド系高分子凝集剤であることを特徴とするロータリーキルンダストの造粒方法が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、前記凝集剤を溶解した水溶液の添加量は、造粒によって得られるペレットの強度が、圧壊強度のレベルで、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットに対し、５％以上の上昇を得るに十分な程度に調整することを特徴とするロータリーキルンダストの造粒方法が提供される。

本発明のロータリーキルンダストの造粒方法は、造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を添加して造粒することにより、造粒直後のペレットの圧壊強度を、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットの圧壊強度に対し５％以上向上させることができる。これにより、得られたペレットをロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化しない高強度のペレットとなる。したがって、ダストを造粒して得たペレットをロータリーキルンに繰り返した際に、ダスト発生率の増加を抑制することができ、それに伴い、繰返しダスト量の低減と鉱石処理の増産が可能となるので、その工業的価値は極めて大きい。

以下、本発明のロータリーキルンダストの造粒方法を詳細に説明する。
本発明のロータリーキルンダストの造粒方法は、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストに、造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を添加して高強度のペレットを得ることを特徴とする。

本発明において、ロータリーキルンダストの造粒に際して、造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を用いることが重要である。これによって、凝集剤により粒子間の結着力がたかまり、その結果として、造粒により、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットに対し、圧壊強度が５％以上上昇したペレットが得られる。このペレットをロータリーキルンに繰り返した際には、容易に再粉化しないので、ロータリーキルン内でのダストの発生が大幅に低下する。

ここで、ロータリーキルンダストの造粒性並びに本発明による造粒性とペレットの圧壊強度の改善への作用について説明する。
上記方法に用いるロータリーキルンダストとしては、酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガスから回収されるダストであり、鉱石から付着水が除去され、さらに部分的に結晶水が除去された焼鉱からなる。その代表例としては、原料の酸化ニッケル鉱石がガーニエライト鉱である場合、Ｎｉ品位が２．５〜２．９重量％、Ｆｅ品位が２０〜２２重量％、ＭｇＯ品位が１７〜１９重量％、ＳｉＯ_２品位が３２〜３５重量％、灼熱減量が４〜６重量％であり、通常の原料鉱石と比べて、灼熱減量が低下し、鉄が上昇している。

上記酸化ニッケル鉱石としては、一般に、ガーニエライト鉱等のケイ酸マグネシウム鉱石が使用される。最も一般的に用いられるガーニエライト鉱の代表的な組成としては、乾燥鉱換算でＮｉ品位が２．１〜２．５重量％、Ｆｅ品位が１１〜２３重量％、ＭｇＯ品位が２０〜２８重量％、ＳｉＯ_２品位が２９〜３９重量％、ＣａＯ品位が＜０．５重量％、灼熱減量が１０〜１５重量％であり、ロータリーキルンへ装入される原料鉱石には、１０〜３０重量％の付着水と灼熱減量分の結晶水が含有されている。なお、ロータリーキルンでの焼成においては、後工程の還元熔融でのトラブルの回避のため、これらの水分をほぼ完全に除去することが求められる。

上記ロータリーキルンダストの造粒性が悪いのは、前述したように、ロータリーキルンダストは鉱石から付着水が除去され、さらに部分的に結晶水が除去された焼鉱からなるので、粘着性を有する粘土成分が分解されて粒子同士の凝集力が低下しているためと考えられる。

一般に、ペレットの強度は、造粒直後の湿潤状態では粒子間の凝集力に依存すると見られる。本発明の方法では、ロータリーキルンダストの造粒水として無機又は有機凝集剤を溶解した水溶液を用いることにより、凝集力を向上させている。このため、造粒においてロータリーキルンダスト粒子がより密に凝集して空隙の少ないペレットが形成されるので、得られるペレットの圧壊強度が向上する。さらに、このペレットの乾燥時及び焼成時においても、粒子同士の接触面積が大きくなるので、従来の方法、例えば通常の工業用水等の実質的に凝集力を増大させる成分を含有しない造粒水を用いた場合のペレットと比べて、強度が高くなるという効果が得られる。

上記方法で用いる凝集剤を溶解した水溶液としては、特に限定されるものではなく、所定量の凝集剤を通常の工業用水等の水に添加し溶解したものが用いられる。
上記方法で用いる凝集剤としては、特に限定されるものではなく、無機凝集剤又は有機凝集剤のいずれでも良く、例えば、市販のポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第２鉄等の無機凝集剤、又はポリアクリルアミド系高分子凝集剤、ジメチルアミノエチル等の有機凝集剤が用いられるが、この中で、無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、或いは有機凝集剤としては、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤が好ましい。

上記方法で用いる凝集剤を溶解した水溶液中の凝集剤の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、水１００重量部に対して、好ましくは０．０１〜３．０重量部、より好ましくは０．０１〜０．５重量部の割合である。すなわち、凝集剤の含有量が０．０１重量部未満では、液の凝集力が低いため強度の向上効果が低い。一方、凝集剤の含有量が３．０重量部を超えると、凝集剤の水への溶解度を超えるため粘度上昇又は固体浮遊が生じ、また造粒時に造粒水のスプレーノズルが詰まるなどの問題が発生する。

上記方法に用いる造粒の手段としては、特に限定されるものではなく、パン型、ドラム型等の通常のペレタイザーが使用される。ここで、造粒水として無機又は有機凝集剤を溶解した水溶液の全量をペレタイザーで噴霧してもよく、事前にその一部をロータリーキルンダストと混練しておいてもよい。

ここで、前記凝集剤を溶解した水溶液の添加量としては、特に限定されるものではなく、造粒によって得られるペレットの強度が、圧壊強度のレベルで、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットに対し、５％以上の上昇を得るに十分な程度に調整する。例えば、用いる造粒水量としては、ペレタイザーを用いて直径８〜１５ｍｍのペレットを造粒する際に必要とされる水量が用いられるが、造粒直後のペレットの圧壊強度を測定しながら、所望の強度が得られるように調整する。すなわち、造粒直後のペレットの圧壊強度は、使用する原料鉱石、ダスト組成、ペレタイザーとその運転条件等の要因により異なるので、ペレタイザーの運転条件を制御しながら、凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットの圧壊強度に対し５％以上向上させることができる条件を選択することが肝要である。

以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いたペレットの圧壊強度の評価方法は、以下の通りである。
（１）圧壊強度の測定：各ペレットの中から直径１０ｍｍ程度で略球状形のペレット１０サンプルをランダムに選んで測定して平均値を求めた。測定は、電子天秤を用いペレットが割れるまでの垂直荷重を測定した。

（実施例１）
フェロニッケル製錬プロセスのロータリーキルンから産出されたダストを用い、パン直径６００ｍｍのペレタイザー（パン角度５０度）を使用して造粒した。ペレットの製造は、ダスト５００ｇを装入し、回転するパン内でダストが転動している箇所へ、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム０．０１重量％を溶解した造粒水を添加しながら、３０秒毎にダスト２５０ｇずつを装入して、１０分間で約５ｋｇのペレットを製造し、得られたペレットの圧壊強度を測定した。結果を表１に示す。

（実施例２）
凝集剤としてポリアクリルアミド系高分子凝集剤０．５重量％を溶解した造粒水を用いたこと以外は、実施例１と同様に行ない、得られたペレットの圧壊強度を測定した。結果を表１に示す。

（比較例１）
造粒水として水道水を用いたこと以外は実施例１と同様に行ない、その後、得られた生及びペレットの圧壊強度を測定した。結果を表１に示す。

表１より、実施例１又は２では、造粒水として無機又は有機凝集剤を溶解した水溶液を用いて本発明の方法に従って行われたので、凝集剤未添加の造粒水の場合（比較例１）に比べ圧壊強度が高く、５％以上の上昇が得られることが分かる。これに対して、比較例１では、造粒水がこれらの条件に合わないので、ペレットの圧壊強度が低く、満足すべき結果が得られないことが分かる。

以上より明らかなように、本発明のロータリーキルンダストの造粒方法は、フェロニッケル製錬プロセスのロータリーキルンから産出されるダストの造粒において、造粒性を改善しペレットの圧壊強度を向上させて、ロータリーキルンに繰り返したときに容易に再粉化することを抑えることができるので、ロータリーキルンのダスト発生率の増加を抑制する方法として好適である。

Claims (4)

1. 酸化ニッケル鉱石の焼成を行なうロータリーキルンの排ガス処理設備から回収されるダストに、造粒水として凝集剤を溶解した水溶液を添加して高強度のペレットを得ることを特徴とするロータリーキルンダストの造粒方法。
2. 前記凝集剤は、水１００重量部に対して０．０１〜３．０重量部の割合で溶解させることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンダストの造粒方法。
3. 前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウム、又はポリアクリルアミド系高分子凝集剤であることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンダストの造粒方法。
4. 前記凝集剤を溶解した水溶液の添加量は、造粒によって得られるペレットの強度が、圧壊強度のレベルで、造粒水として凝集剤を含有しない水を添加するときに得られるペレットに対し、５％以上の上昇を得るに十分な程度に調整することを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンダストの造粒方法。