JP2010229525A - Method for producing ferronickel and ferrovanadium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for highly efficiently and inexpensively producing ferronickel and ferrovanadium from petroleum base combustion ash including NiO, V<SB>2</SB>O<SB>5</SB>and Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, individually. <P>SOLUTION: The method comprises: a mixing stage S1 where petroleum base combustion ash including NiO, V<SB>2</SB>O<SB>5</SB>and Fe<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, a carbonaceous reducing agent and a slag forming agent are mixed so as to obtain a mixture; a ferronickel production stage S2 where the mixture is melted at 1,350 to 1,550°C so as to be a melt, and ferronickel is produced into the melt; a ferronickel separation stage S3 where the melt to which the ferronickel is flocculated is cooled, and is thereafter separated into the ferronickel and V<SB>2</SB>O<SB>5</SB>-containing slag; a ferrovanadium production stage S4 where the V<SB>2</SB>O<SB>5</SB>-containing slag and an iron source are mixed, the mixture is melted at ≥1,500°C, thereafter, a metal reducing agent is addded thereto so as to be a re-melted matter, and the ferrovanadium is produced in the re-melted matter; and a ferrovanadium separation stage S5 where the re-melted matter in which the ferrovanadium is produced is separated into the ferrovanadium and slag. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸化ニッケルおよび酸化バナジウムを含有する石油系燃焼灰からフェロニッケルおよびフェロバナジウムを製造するフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ferronickel and ferrovanadium for producing ferronickel and ferrovanadium from petroleum-based combustion ash containing nickel oxide and vanadium oxide.

従来、バナジウムを含む合金鉄、すなわち、フェロバナジウムの製造方法としては、主にテルミット法と電気炉法があり、現在ではテルミット法が主な製造方法として用いられている。
ここで、フェロバナジウムの製造原料は、含チタンバナジウム磁鉄鉱等から抽出された五酸化バナジウムであり、この五酸化バナジウムを得るには、まず、含チタンバナジウム磁鉄鉱にコークスと石灰石を混合し、ロータリーキルンで予備還元し、電気精錬炉で還元してバナジウムを含む銑鉄を製造する。その後、酸化精錬してバナジウムを含むスラグに炭酸ナトリウムまたは塩化ナトリウムを混合して酸化焙焼した後、水を加えてバナジン酸ソーダ液を得る。そして、さらにpH調整剤と塩化アンモニウムを加えてバナジン酸アンモニウムとし、乾燥と溶融を行って五酸化バナジウムとする。
Conventionally, as a manufacturing method of alloy iron containing vanadium, that is, ferrovanadium, there are mainly a thermite method and an electric furnace method, and the thermite method is currently used as a main manufacturing method.
Here, the raw material for producing ferrovanadium is vanadium pentoxide extracted from titanium-containing vanadium magnetite and the like. To obtain this vanadium pentoxide, first, coke and limestone are mixed with titanium-containing vanadium magnetite, and then the rotary kiln is used. Preliminarily reduced and reduced in an electric smelting furnace to produce pig iron containing vanadium. Then, after oxidative refining, slag containing vanadium is mixed with sodium carbonate or sodium chloride and oxidative roasted, and then water is added to obtain a sodium vanadate solution. Then, a pH adjusting agent and ammonium chloride are further added to obtain ammonium vanadate, followed by drying and melting to obtain vanadium pentoxide.

テルミット法によるフェロバナジウムの製造方法では、例えば、酸化バナジウム、鉄源、フェロシリコン粉およびアルミニウム粒等の還元剤と、鉄鉱石、ミルスケール等の媒溶剤との混合物を混合して混合物とし、テルミット反応炉を用いてフェロバナジウムを製造する技術が提案されている(非特許文献1参照)。   In the method for producing ferrovanadium by the thermite method, for example, a mixture of a reducing agent such as vanadium oxide, iron source, ferrosilicon powder and aluminum particles and a medium solvent such as iron ore and mill scale is mixed to form a mixture. A technique for producing ferrovanadium using a reaction furnace has been proposed (see Non-Patent Document 1).

現在、電気炉法はあまり用いられていないが、電気炉法によるフェロバナジウムの製造方法では、バナジウム鉱石等のバナジウム原料、鉄源、還元剤および媒溶剤を混合して混合物とし、電気炉を用いてフェロバナジウムを製造する。ここで、還元するときにフェロシリコン、アルミニウム等の還元剤を用い、スラグ分を分離させるために微振動を与えることが提案されている(特許文献1参照)。   At present, the electric furnace method is not widely used, but in the ferrovanadium production method using the electric furnace method, a vanadium raw material such as vanadium ore, an iron source, a reducing agent and a solvent are mixed to form a mixture, and an electric furnace is used. To produce ferrovanadium. Here, it has been proposed to use a reducing agent such as ferrosilicon or aluminum when reducing to give a slight vibration to separate the slag (see Patent Document 1).

一方、ニッケルおよびバナジウムを含有する石油系燃焼灰から、バナジウムおよびニッケルを含む合金鉄(Fe−Ni−V合金)を製造する方法も提案されている。例えば、石油系燃焼灰を溶融炉でフェロシリコンやアルミニウムを用いて還元してNi−V合金鉄を得る方法(特許文献2参照)、石油系燃焼灰を粉砕してサイクロンで加熱後、さらにフェロシリコンやアルミニウムで還元して、ニッケル、モリブデンおよびバナジウムを含む合金鉄(Fe−Ni−Mo−V合金)を得る方法(特許文献3参照)が提案されている。   On the other hand, a method of producing alloy iron (Fe—Ni—V alloy) containing vanadium and nickel from petroleum combustion ash containing nickel and vanadium has also been proposed. For example, petroleum combustion ash is reduced with ferrosilicon or aluminum in a melting furnace to obtain Ni-V alloy iron (see Patent Document 2), petroleum combustion ash is pulverized and heated in a cyclone, and then further ferro There has been proposed a method of obtaining iron (Fe—Ni—Mo—V alloy) containing nickel, molybdenum and vanadium by reduction with silicon or aluminum (see Patent Document 3).

また、石油系燃焼灰と還元剤および鉄源を混合して、必要に応じてブリケット等に成形し、1150℃〜1350℃で還元し、混合物もしくは成形物を炉底出鋼型電気炉に装入して、通電・溶融する方法が提案されている(特許文献4参照)。この方法では、石油系燃焼灰中のニッケル、モリブデン分は燃焼灰中のカーボンおよび別途装入されたスクラップ等の鉄源により優先還元され、ニッケルおよびバナジウムを含む合金鉄(Fe−Ni−Mo合金)となる。そして、回収されたスラグを還元することによってバナジウムを含む合金鉄(Fe−V合金(フェロバナジウム))を得ることができる。   Also, petroleum-based combustion ash, reducing agent, and iron source are mixed, formed into briquettes, etc. if necessary, reduced at 1150 ° C to 1350 ° C, and the mixture or molded product is mounted in a furnace bottom steel electric furnace. A method of energizing and melting is proposed (see Patent Document 4). In this method, nickel and molybdenum contents in petroleum-based combustion ash are preferentially reduced by an iron source such as carbon in the combustion ash and separately charged scrap, and alloy iron containing nickel and vanadium (Fe-Ni-Mo alloy). ) And alloy iron (Fe-V alloy (ferrovanadium)) containing vanadium can be obtained by reducing the recovered slag.

日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧、第3版、第2巻、発行所:日本鉄鋼協会、平成14年7月30日発行、第7章第3節第5項Edited by Japan Iron and Steel Institute, Steel Handbook, 3rd edition, Volume 2, Issued by: Japan Iron and Steel Institute, issued July 30, 2002, Chapter 7 Section 3 Section 5

特開昭54−46116号公報JP 54-46116 A 特開2001−316732号公報JP 2001-316732 A 特開2001−98339号公報JP 2001-98339 A 特開2004−270036号公報JP 2004-270036 A

しかしながら、非特許文献1および特許文献1〜4に記載の合金鉄の製造方法には、以下に示す問題がある。   However, the methods for producing alloy iron described in Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 4 have the following problems.

非特許文献1に記載のテルミット法では、テルミット反応後のフェロバナジウムの冷却処理や破砕処理に費用がかかることが指摘されており、経済性に劣るという問題がある。また、ロータリーキルンは、ダスト発生量が多く、キルン内にダムリングが生起しやすいという問題や、原料の滞留時間にばらつきが生じるため過剰な処理搬送路の長さを必要とし、設備の設置面積が大きくなるという問題、キルンの表面積が大きくなり、熱放散量が多いため、燃料消費量が高くなる等の問題もある。   In the thermite method described in Non-Patent Document 1, it is pointed out that the cooling and crushing treatment of ferrovanadium after the thermite reaction is expensive, and there is a problem that it is inferior in economic efficiency. In addition, rotary kilns generate a large amount of dust, and dam rings are likely to occur in the kiln, and the residence time of raw materials varies, requiring an excessive length of the processing conveyance path, and the installation area of the equipment is large. There are also problems such as an increase in the surface area of the kiln and a large amount of heat dissipation, resulting in an increase in fuel consumption.

特許文献1に記載の電気炉法では、還元に高価なフェロシリコンやアルミニウムを使用し、また、得ようとするフェロバナジウムを溶融させるため、電気炉で高温にして処理する必要があり、製造コストが高くなる問題がある。   In the electric furnace method described in Patent Document 1, it is necessary to use expensive ferrosilicon or aluminum for reduction and to melt the ferrovanadium to be obtained. There is a problem that becomes high.

また、非特許文献1および特許文献1に記載の製造方法では、原料としてバナジウム鉱石等を使用するため、近年のバナジウム鉱石の高騰により、経済性に劣るという問題がある。
特許文献2に記載の製造方法では、還元に高価なフェロシリコンやアルミニウムを使用するため、製造コストが高くなるという問題がある。
Further, in the production methods described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, since vanadium ore or the like is used as a raw material, there is a problem that it is inferior in economic efficiency due to a recent rise in vanadium ore.
In the manufacturing method described in Patent Document 2, since expensive ferrosilicon or aluminum is used for reduction, there is a problem that the manufacturing cost increases.

特許文献3に記載の製造方法では、石油系燃焼灰をサイクロンに装入して加熱、溶解させた後、還元剤と共に反応炉に装入し、金属成分を還元することによって合金鉄を得るものである。また、特許文献4に記載の製造方法では、原料の還元を行った後、溶解し、回収されたスラグを還元して合金鉄を得るものである。
したがって、特許文献3および特許文献4に記載の製造方法では、工程が複雑で経済性に劣るという問題がある。
In the production method described in Patent Document 3, a petroleum-based combustion ash is charged into a cyclone, heated and dissolved, and then charged into a reaction furnace together with a reducing agent to obtain an iron alloy by reducing metal components. It is. Moreover, in the manufacturing method of patent document 4, after reducing a raw material, it melt | dissolves and reduces the collect | recovered slag and obtains alloy iron.
Therefore, the manufacturing methods described in Patent Document 3 and Patent Document 4 have a problem that the process is complicated and the cost is inferior.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化ニッケル、酸化バナジウムおよび酸化鉄を含む石油系燃焼灰からフェロニッケルおよびフェロバナジウムを個別に、高効率かつ安価に製造することのできるフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to produce ferronickel and ferrovanadium individually and highly efficiently and inexpensively from petroleum combustion ash containing nickel oxide, vanadium oxide and iron oxide. Another object of the present invention is to provide a process for producing ferronickel and ferrovanadium.

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、石油系燃焼灰に炭素質還元剤を添加し、これを異なる特定の温度範囲で2回溶融することでフェロニッケルおよびフェロバナジウムを個別に、高効率かつ安価に製造することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have added a carbonaceous reducing agent to petroleum-based combustion ash, and melted it twice at different specific temperature ranges to obtain ferronickel and ferro It has been found that vanadium can be produced individually and with high efficiency and at low cost, and the present invention has been completed.

請求項1に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、石油系燃焼灰からフェロニッケルおよびフェロバナジウムを製造するフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法であって、酸化ニッケル、酸化バナジウムおよび酸化鉄を含む石油系燃焼灰、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合して混合物を得る混合工程と、前記混合工程で混合した混合物を1350〜1550℃で加熱、溶融して溶融物とし、当該溶融物中に生成したフェロニッケルを凝集させるフェロニッケル生成工程と、前記フェロニッケルを凝集させた溶融物を冷却した後、前記フェロニッケルと酸化バナジウム含有スラグとに分離するフェロニッケル分離工程と、分離された前記酸化バナジウム含有スラグと鉄源を混合して1500℃以上で加熱、溶融した後、金属還元剤を加えて再溶融物とし、当該再溶融物中にフェロバナジウムを生成させるフェロバナジウム生成工程と、前記フェロバナジウムを生成させた再溶融物を、前記フェロバナジウムとスラグとに分離するフェロバナジウム分離工程とを含むことを特徴としている。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 1 is a method for producing ferronickel and ferrovanadium for producing ferronickel and ferrovanadium from petroleum combustion ash, and includes nickel oxide, vanadium oxide and iron oxide. A mixing step of mixing a petroleum-based combustion ash, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent to obtain a mixture, and the mixture mixed in the mixing step is heated and melted at 1350 to 1550 ° C. to obtain a melt. A ferronickel production step for aggregating the ferronickel produced therein, a ferronickel separation step for separating the ferronickel and the vanadium oxide-containing slag after cooling the melt agglomerated the ferronickel, Mix the vanadium oxide-containing slag and iron source and heat at 1500 ° C or higher After melting, a metal reducing agent is added to form a remelt, a ferrovanadium production step for producing ferrovanadium in the remelt, and a remelt for producing the ferrovanadium, the ferrovanadium and slag And a ferrovanadium separation step of separating the ferrovanadium.

このような製造方法によれば、混合工程で混合された混合物中の酸化ニッケル(NiO)および酸化鉄(Fe23)が、フェロニッケル生成工程で1350〜1550℃という特定の温度範囲で溶融することで、混合物中の炭素質還元剤に含まれる炭素(C)によって還元反応が生じる。その一例を次式(1)に示す。
Fe23+NiO+4C→2Fe+Ni+4CO ・・・(1)
つまり、酸化鉄と酸化ニッケルは炭素によって一旦金属鉄と金属ニッケルに転換され、その後さらに炭素と反応することによってフェロニッケル(Fe−Ni合金)が生成される。フェロニッケル生成工程で生成された酸化バナジウム含有スラグ(V25含有スラグ)は、1350〜1550℃という温度範囲では、溶融して液体ないしは軟質体となるため、生成したフェロニッケルは粒状に凝集することができる。そのため、フェロニッケル分離工程で冷却した後、物理的衝撃を与えるなどしてこれらを分離させることで、歩留りを下げることなくフェロニッケルのみを得ることができる。
According to such a manufacturing method, nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) in the mixture mixed in the mixing step are melted in a specific temperature range of 1350 to 1550 ° C. in the ferronickel generation step. Thus, a reduction reaction occurs due to carbon (C) contained in the carbonaceous reducing agent in the mixture. One example is shown in the following formula (1).
Fe 2 O 3 + NiO + 4C → 2Fe + Ni + 4CO (1)
That is, iron oxide and nickel oxide are once converted into metallic iron and metallic nickel by carbon, and then further reacted with carbon to produce ferronickel (Fe—Ni alloy). Since the vanadium oxide-containing slag (V 2 O 5 -containing slag) produced in the ferronickel production process melts into a liquid or soft body in the temperature range of 1350 to 1550 ° C., the produced ferronickel aggregates in granular form. can do. Therefore, after cooling in the ferronickel separation step, by separating them by applying a physical impact or the like, only ferronickel can be obtained without lowering the yield.

なお、溶融物に含まれている酸化バナジウム(V25)は、前記式(1)の還元反応によっては還元されずスラグ中に残留する。しかし、次のフェロバナジウム生成工程にて鉄源を混合し、1500℃以上という特定の温度以上で溶融した後、金属還元剤を加えることによって還元反応を行うことができる。その一例を次式(2)に示す。これにより、酸化バナジウムをフェロバナジウム(Fe−V合金)として得ることができる。なお、次式(2)では、金属還元剤としてAlを用い、鉄源として供給される鉄が酸化鉄ではない場合を示している。
Fe+3V25+10Al→Fe+6V+5Al23 ・・・(2)
生成したフェロバナジウムおよびここで生成されたスラグは、1500℃以上では、共に溶融した状態、つまり液体となっており、比重差によってフェロバナジウムが下層に、スラグが上層にそれぞれ分かれた状態となっている。そのため、フェロバナジウム分離工程でこれらを二つに分離することによってフェロバナジウムのみを得ることができる。
The vanadium oxide (V 2 O 5 ) contained in the melt remains in the slag without being reduced by the reduction reaction of the formula (1). However, after the iron source is mixed and melted at a specific temperature of 1500 ° C. or higher in the next ferrovanadium production step, the reduction reaction can be performed by adding a metal reducing agent. One example is shown in the following equation (2). Thereby, vanadium oxide can be obtained as ferrovanadium (Fe-V alloy). In the following formula (2), Al is used as the metal reducing agent, and the iron supplied as the iron source is not iron oxide.
Fe + 3V 2 O 5 + 10Al → Fe + 6V + 5Al 2 O 3 (2)
The produced ferrovanadium and the slag produced here are in a molten state, that is, liquid at 1500 ° C. or higher, and the ferrovanadium is separated into the lower layer and the slag is separated into the upper layer due to the difference in specific gravity. Yes. Therefore, only ferrovanadium can be obtained by separating them into two in the ferrovanadium separation step.

請求項2に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記スラグ形成剤としてCaO供給物質およびSiO2供給物質のうちの少なくとも1種を用いて、前記混合物中のCaOとSiO2の比率(CaO/SiO2)が質量比で0.2〜1.65となるようにすることを特徴としている。
このような製造方法とすれば、フェロニッケル生成工程において温度が低い場合であってもスラグを確実に溶融させることができる。また、石油系燃焼灰に含まれている硫黄(S)がフェロニッケル中に移行することを防止することができる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 2 uses at least one of a CaO supply substance and a SiO 2 supply substance as the slag forming agent, and a ratio of CaO and SiO 2 in the mixture (CaO / SiO 2 ) in a mass ratio of 0.2 to 1.65.
With such a manufacturing method, the slag can be reliably melted even when the temperature is low in the ferronickel production step. Moreover, it can prevent that the sulfur (S) contained in petroleum combustion ash transfers to ferronickel.

請求項3に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記混合物中の炭素量と、前記酸化鉄および前記酸化ニッケルに含まれる酸素量との比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ前記炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロニッケル中に6質量%以下残留するように前記炭素質還元剤を配合することを特徴としている。
このような製造方法とすれば、フェロニッケル生成工程において酸化鉄と酸化ニッケルの還元反応を十分に行うことができる。また、生成したフェロニッケルに炭素が浸炭するため、フェロニッケル生成工程で炭素質材料を用いた保持容器を使用した場合であっても、保持容器の炭素が反応して保持容器が溶損してしまうのを防止することができる。
In the method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 3, the ratio (C / O) between the amount of carbon in the mixture and the amount of oxygen contained in the iron oxide and nickel oxide is 1 or more in molar ratio. In addition, the carbonaceous reducing agent is blended so that carbon contained in the carbonaceous reducing agent remains in an amount of 6% by mass or less in the produced ferronickel.
With such a manufacturing method, the reduction reaction of iron oxide and nickel oxide can be sufficiently performed in the ferronickel production step. In addition, since carbon is carburized in the produced ferronickel, even when a holding container using a carbonaceous material is used in the ferronickel production process, the carbon in the holding container reacts and the holding container is melted. Can be prevented.

請求項4に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記CaO供給物質として、炭酸カルシウム、生石灰および消石灰のうちの少なくとも1種を用いることを特徴としている。
このような製造方法とすれば、CaO供給物質として炭酸カルシウム、生石灰および消石灰のうちの少なくとも1種を用いることで効率良くCaOを供給することができる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 4 is characterized in that at least one of calcium carbonate, quicklime and slaked lime is used as the CaO supply substance.
If it is such a manufacturing method, CaO can be efficiently supplied by using at least 1 sort (s) of calcium carbonate, quicklime, and slaked lime as a CaO supply substance.

請求項5に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を溶融するための保持容器として炭素質材料の成形体を用いることを特徴としている。
このような製造方法とすれば、保持容器からのスラグの取り出しが容易になる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 5 is characterized in that a molded body of a carbonaceous material is used as a holding container for melting the mixture in the ferronickel production step.
With such a manufacturing method, it becomes easy to take out the slag from the holding container.

請求項6に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を溶融するために回転炉床炉を用いることを特徴としている。
このような製造方法とすれば、回転炉床炉を用いているので、より効率的にフェロニッケルを製造することができる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 6 is characterized in that, in the ferronickel production step, a rotary hearth furnace is used to melt the mixture.
With such a manufacturing method, since the rotary hearth furnace is used, ferronickel can be manufactured more efficiently.

請求項7に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を前記回転炉床炉の炉床上へ装入する前に、当該炉床上に炭素質粉末を敷いておくことを特徴としている。
このような製造方法とすれば、炉床上に敷いた炭素質粉末によって炉内を高い還元ポテンシャルに維持することができるので、金属化率を一段と高めることができる。また、炉床に用いる耐火物素材の溶損を防止することができる。
In the method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 7, in the ferronickel production step, before charging the mixture onto the hearth of the rotary hearth furnace, carbonaceous powder is spread on the hearth. It is characterized by leaving.
With such a manufacturing method, the inside of the furnace can be maintained at a high reduction potential by the carbonaceous powder laid on the hearth, so that the metallization rate can be further increased. Moreover, the refractory material used for the hearth can be prevented from being melted.

請求項8に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記炭素質粉末を前記炉床上に2mm以上の厚みで敷いておくことを特徴としている。
このような製造方法とすれば、炉床上に炭素質粉末を敷いておくことによる作用を確実に得ることができる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 8 is characterized in that the carbonaceous powder is laid on the hearth with a thickness of 2 mm or more.
With such a manufacturing method, it is possible to reliably obtain the effect of placing the carbonaceous powder on the hearth.

請求項9に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記金属還元剤がAlおよびFe−Si合金のうちの少なくとも1種であることを特徴としている。
このような製造方法とすれば、金属還元剤としてAlおよびFe−Si合金のうちの少なくとも1種を用いているので、酸化鉄および酸化バナジウムを確実に還元させることができる。
The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 9 is characterized in that the metal reducing agent is at least one of Al and Fe-Si alloys.
With such a production method, since at least one of Al and Fe—Si alloys is used as the metal reducing agent, iron oxide and vanadium oxide can be reliably reduced.

請求項10に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、前記金属還元剤としてAlを用いた場合において、前記酸化バナジウム含有スラグに含まれる酸化バナジウム量に対して前記Alを質量比で0.5となるように添加することを特徴としている。
このような製造方法とすれば、金属還元剤としてAlを用いた場合において、酸化バナジウム含有スラグに含まれる酸化バナジウム量に対してAlを質量比で0.5となるように添加しているので、酸化バナジウムを全量還元することができる。また、高価なAlを添加し過ぎたり、過剰となったAlがフェロバナジウムに混入したりするのを防止することができる。
In the method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 10, when Al is used as the metal reducing agent, the Al is contained in a mass ratio of 0.5 to the amount of vanadium oxide contained in the vanadium oxide-containing slag. It is characterized by adding so that it becomes.
With such a production method, when Al is used as the metal reducing agent, Al is added so that the mass ratio is 0.5 with respect to the amount of vanadium oxide contained in the vanadium oxide-containing slag. In addition, the entire amount of vanadium oxide can be reduced. In addition, it is possible to prevent expensive Al from being added excessively or excess Al from being mixed into ferrovanadium.

請求項1に係る発明によれば、フェロニッケル生成工程およびフェロバナジウム生成工程におけるそれぞれの溶融温度を特定の範囲とすることでフェロニッケルと酸化バナジウム含有スラグ、およびフェロバナジウムとスラグをそれぞれ分離可能としているため、フェロニッケルおよびフェロバナジウムを個別に、高効率かつ安価に製造することができる。   According to the invention which concerns on Claim 1, by making each melting temperature in a ferronickel production | generation process and a ferrovanadium production | generation process into a specific range, ferronickel and vanadium oxide containing slag, and ferrovanadium and slag can be isolate | separated, respectively. Therefore, ferronickel and ferrovanadium can be manufactured individually with high efficiency and at low cost.

請求項2に係る発明によれば、スラグを確実に溶融させることができ、硫黄のフェロニッケルへの移行を防止することができ、フェロニッケル中のS濃度を抑制することができるので、純度の高いフェロニッケルを得ることができる。
請求項3に係る発明によれば、酸化鉄と酸化ニッケルの還元反応を十分に行うことができるので、高い収率でフェロニッケルを得ることができる。
請求項4に係る発明によれば、炭酸カルシウム、生石灰および消石灰のうちの少なくとも1種を用いているので、効率良くCaOを供給することができる。また、安価にフェロニッケルを製造することができる。
According to the invention of claim 2, the slag can be reliably melted, the transition of sulfur to ferronickel can be prevented, and the S concentration in ferronickel can be suppressed. High ferronickel can be obtained.
According to the invention which concerns on Claim 3, since the reduction reaction of iron oxide and nickel oxide can fully be performed, ferronickel can be obtained with a high yield.
According to the invention which concerns on Claim 4, since at least 1 sort (s) of calcium carbonate, quicklime, and slaked lime is used, CaO can be supplied efficiently. Further, ferronickel can be produced at low cost.

請求項5に係る発明によれば、回転炉床炉を用いているので、より効率的にフェロニッケルを製造することができる。そのため、より安価にフェロニッケルを製造することができる。
請求項6に係る発明によれば、容易に保持容器からフェロニッケルを取り出すことができる。
請求項7に係る発明によれば、金属化率を一段と高めることができるので、フェロニッケルの純度(回収率)を向上させることができる。また、炉床に用いる耐火物素材の溶損を防止することができるので、より安価にフェロニッケルを製造することができる。
請求項8に係る発明によれば、炉床上に炭素質粉末を敷いておくことによる作用を確実に得ることができるので、より純度を向上させることができるとともに、より安価にフェロニッケルを製造することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the rotary hearth furnace is used, ferronickel can be manufactured more efficiently. Therefore, ferronickel can be manufactured at a lower cost.
According to the invention of claim 6, ferronickel can be easily taken out from the holding container.
According to the invention which concerns on Claim 7, since a metallization rate can be raised further, the purity (recovery rate) of ferronickel can be improved. Moreover, since the refractory material used for the hearth can be prevented from being melted, ferronickel can be manufactured at a lower cost.
According to the eighth aspect of the present invention, the effect of placing the carbonaceous powder on the hearth can be reliably obtained, so that the purity can be further improved and ferronickel can be manufactured at a lower cost. be able to.

請求項9に係る発明によれば、酸化バナジウムを確実に還元させることができるので、フェロバナジウムを高い純度で得ることができる。
請求項10に係る発明によれば、酸化バナジウムを全量還元することができ、過剰となったAlがフェロバナジウムに混入したりするのを防止することができるので、より高い純度でフェロバナジウムを製造することができる。また、高価なAlを添加し過ぎるのを防止することができるので、より安価にフェロバナジウムを製造することができる。
According to the invention concerning Claim 9, since vanadium oxide can be reduced reliably, ferrovanadium can be obtained with high purity.
According to the invention of claim 10, vanadium oxide can be reduced in its entirety, and excess Al can be prevented from being mixed into ferrovanadium, so that ferrovanadium can be produced with higher purity. can do. Moreover, since it can prevent adding expensive Al too much, ferrovanadium can be manufactured more cheaply.

本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the manufacturing method of the ferronickel and ferrovanadium which concern on this invention. 本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法の各工程における物質のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the substance in each process of the manufacturing method of the ferronickel and ferrovanadium which concern on this invention. 回転炉床式加熱還元炉を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a rotary hearth type heating reduction furnace typically.

次に、図面を参照して本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法について詳細に説明する。
本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、図1に示すように、混合工程S1と、フェロニッケル生成工程S2と、フェロニッケル分離工程S3と、フェロバナジウム生成工程S4と、フェロバナジウム分離工程S5とを含むものである。
Next, a method for producing ferronickel and ferrovanadium according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the method for producing ferronickel and ferrovanadium according to the present invention comprises a mixing step S1, a ferronickel production step S2, a ferronickel separation step S3, a ferrovanadium production step S4, and a ferrovanadium separation. Step S5 is included.

混合工程S1は、図1および図2に示すように、石油系燃焼灰、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合して混合物を得る工程である。ここで、石油系燃焼灰の組成の一例を下記表1に示す。表1に示すように、石油系燃焼灰は、酸化ニッケル(NiO)、酸化バナジウム(V25)および酸化鉄(Fe23)と、その他の物質として二酸化ケイ素(SiO2)、酸化カルシウム(CaO)、アルミナ(Al23)、酸化マグネシウム(MgO)、硫黄(S)、炭素(C)、水分および不純物とを含んでいる。
本発明は、かかる組成を有する石油系燃焼灰に含まれているNiOおよびV25をそれぞれ個別に合金鉄の状態、すなわち、フェロニッケル(Fe−Ni合金)およびフェロバナジウム(Fe−V合金)にして得るとともに、その他の物質をスラグや排ガスにして廃棄するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the mixing step S1 is a step of obtaining a mixture by mixing petroleum combustion ash, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent. Here, an example of the composition of petroleum-based combustion ash is shown in Table 1 below. As shown in Table 1, petroleum-based combustion ash is composed of nickel oxide (NiO), vanadium oxide (V 2 O 5 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), oxidation as other substances. It contains calcium (CaO), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), sulfur (S), carbon (C), moisture and impurities.
The present invention, each individual ferroalloy petroleum combustion ashes Including NiO and V 2 O 5 and having such composition state, i.e., ferro-nickel (Fe-Ni alloy) and ferrovanadium (Fe-V alloy ) And other materials are discarded as slag or exhaust gas.

Figure 2010229525
Figure 2010229525

なお、表1に示すように、石油系燃焼灰は水分を多く含んでいることがあるので、そのような場合は混合工程S1で混合する前に乾燥させておくとよい。乾燥の度合いは、図2に示す造粒機による造粒性を考慮して適宜決定すればよいが、例えば、石油系燃焼灰に含まれる水分量が10質量%以下となるようにした後、造粒することができる。   As shown in Table 1, petroleum-based combustion ash may contain a lot of moisture. In such a case, it is preferable to dry the ash before mixing in the mixing step S1. The degree of drying may be appropriately determined in consideration of the granulation properties by the granulator shown in FIG. 2, for example, after the amount of water contained in the petroleum-based combustion ash is 10% by mass or less, Can be granulated.

炭素質還元剤は、Fe23およびNiOを還元するものである。炭素質還元剤としては、固定炭素を含むものであればよく、石炭、コークス、木炭、廃トナー、バイオマスの炭化物等を用いることができる。もちろん、これらを複数混合して用いてもよい。
混合物中における炭素質還元剤の配合率は、混合物中の炭素(C)量と、Fe23およびNiOに含まれる酸素(O)量との比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロニッケル中に6質量%以下(0質量%を含む)、好ましくは0.2質量%以下残留するように配合するのが好ましい。C/Oがモル比で1以上となるようにすると、石油系燃焼灰に含まれるFe23およびNiOが還元されることによって金属Feと金属Niを生成し、フェロニッケルを生成することができるようになる。詳しいことは、後記するフェロニッケル生成工程にて説明する。
The carbonaceous reducing agent reduces Fe 2 O 3 and NiO. Any carbonaceous reducing agent may be used as long as it contains fixed carbon, and coal, coke, charcoal, waste toner, biomass carbide, and the like can be used. Of course, a mixture of these may be used.
The compounding ratio of the carbonaceous reducing agent in the mixture is such that the ratio (C / O) between the amount of carbon (C) in the mixture and the amount of oxygen (O) contained in Fe 2 O 3 and NiO is 1 or more in molar ratio. In addition, it is preferable that the carbonaceous reducing agent is blended so that the carbon contained in the ferronickel is 6 mass% or less (including 0 mass%), preferably 0.2 mass% or less. When the molar ratio of C / O is 1 or more, Fe 2 O 3 and NiO contained in petroleum-based combustion ash are reduced to produce metal Fe and metal Ni, thereby producing ferronickel. become able to. Details will be described in the ferronickel production step described later.

炭素質還元剤を用いると、生成したフェロニッケルに炭素が浸炭するため金属としての融点が低下し、生成したフェロニッケルが凝集し易くなる。そのため、比較的低温であってもニッケル濃度の高いフェロニッケルを得ることができるようになる。また、既にCがフェロニッケル中に存在することから、後記するフェロニッケル生成工程において保持容器を炭素質材料の成形体とした場合であっても、当該保持容器のCが酸化ニッケルやフェロニッケルと反応することがなくなり、保持容器の溶損を防止することが可能となる。従って、C/Oは前記したようにモル比で1以上となるようにすることが好ましい。C/Oがモル比で1未満となると、前記した効果を十分に得ることができない。また、Cが少な過ぎるためFe23およびNiOが還元され難くなってしまうだけでなく、フェロニッケルの融点が低くなり難くなってしまうため、フェロモリブデンの歩留まりが悪くなる傾向にある。従って、炭素質還元剤は、生成するフェロニッケル中に6質量%以下残留するように配合するのが好ましい。 When a carbonaceous reducing agent is used, carbon is carburized into the produced ferronickel, so that the melting point as a metal is lowered, and the produced ferronickel is likely to aggregate. Therefore, ferronickel having a high nickel concentration can be obtained even at a relatively low temperature. In addition, since C is already present in ferronickel, even if the holding container is formed of a carbonaceous material in the ferronickel production process described later, C in the holding container is nickel oxide or ferronickel. No reaction occurs, and it is possible to prevent melting of the holding container. Therefore, it is preferable that C / O be 1 or more in molar ratio as described above. When C / O is less than 1 in terms of molar ratio, the effects described above cannot be obtained sufficiently. Further, since C is too small, not only Fe 2 O 3 and NiO are hardly reduced, but also the melting point of ferronickel is hardly lowered, so that the yield of ferromolybdenum tends to be deteriorated. Accordingly, the carbonaceous reducing agent is preferably blended so that it remains in an amount of 6% by mass or less in the produced ferronickel.

スラグ形成剤は、スラグを形成させ、当該スラグ中にSを固定化するために配合するものである。スラグ形成剤としては、CaO供給物質およびSiO2供給物質のうちの少なくとも1種を用いることができる。 The slag forming agent is blended to form slag and immobilize S in the slag. As the slag forming agent, at least one of a CaO supply substance and a SiO 2 supply substance can be used.

CaO供給物質としては、例えば、炭酸カルシウム(石灰)および生石灰のうちの少なくとも1種を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、混合物中にCaOを供給することのできる物質であればどのようなものでも用いることができる。例えば、消石灰等も用いることができる。なお、CaO供給物質中にSiO2以外の不純物を含むものであれば、CaOの含有量を考慮して配合量を決定するとよい。 As the CaO supply substance, for example, at least one of calcium carbonate (lime) and quicklime can be used. However, the CaO supply substance is not limited to these, and may be a substance that can supply CaO into the mixture. Anything can be used. For example, slaked lime can also be used. If the CaO supply substance contains impurities other than SiO 2 , the blending amount may be determined in consideration of the CaO content.

SiO2供給物質としては、例えば、けい石やけい砂を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、混合物中にSiO2を供給することのできる物質であればどのようなものでも用いることができる。例えば、Wollasteniteも用いることができる。WollasteniteはSiO2とCaOを同時に含有する鉱物である。なお、これらを用いる場合は、100μm程度以下となるように粉砕処理してから用いるとよい。 As the SiO 2 supply substance, for example, silica or silica can be used, but is not limited thereto, and any substance can be used as long as it can supply SiO 2 into the mixture. Can be used. For example, Wollastitenite can also be used. Wollastenite is a mineral containing both SiO 2 and CaO. In addition, when using these, it is good to use, after grind | pulverizing so that it may become about 100 micrometers or less.

ここで、炭素還元剤としてコークス等を用いた場合には、CaOやSiO2を不純物として含み得る。また、CaO供給物質として炭酸カルシウム等を用いた場合には、SiO2を不純物として含み得る。さらに、SiO2供給物質としてWollastenite等を用いた場合も、CaOやSiO2を不純物として含み得る。
炭素還元剤、CaO供給物質およびSiO2供給物質に不純物として含まれるCaOやSiO2は微量であるが、これらを含めて混合物中のCaOとSiO2の比率(CaO/SiO2)が質量比で0.2〜1.65となるようにするのが望ましい。
Here, when coke or the like is used as the carbon reducing agent, CaO or SiO 2 may be included as impurities. Further, when calcium carbonate or the like is used as the CaO supply substance, SiO 2 can be contained as an impurity. Furthermore, when Wollastite or the like is used as the SiO 2 supply material, CaO or SiO 2 can be contained as impurities.
The amount of CaO and SiO 2 contained as impurities in the carbon reducing agent, CaO supply substance and SiO 2 supply substance is very small, but the ratio of CaO and SiO 2 in the mixture including these (CaO / SiO 2 ) is in mass ratio. It is desirable to be 0.2 to 1.65.

CaO/SiO2が質量比で0.2未満となると、Sをスラグ中に固定し難くなるのに加え、スラグの融点が上昇し、混合物が溶融し難くなるため好ましくない。一方、CaO/SiO2の質量比が大きな値となるほどSを固定する能力が大きくなるため好ましいが、1.65を超えると0.2未満の場合と同様にスラグの融点が上昇し、混合物が溶融し難くなるため好ましくない。 When CaO / SiO 2 is less than 0.2 in terms of mass ratio, it is not preferable because S is difficult to fix in slag, and the melting point of slag rises and the mixture is difficult to melt. On the other hand, the larger the CaO / SiO 2 mass ratio, the greater the ability to fix S, which is preferable. However, if it exceeds 1.65, the melting point of the slag rises as in the case of less than 0.2, and the mixture becomes It is not preferable because it is difficult to melt.

図2に示すように、混合工程S1における石油系燃焼灰、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合してこれらの混合物を得るためには、混合機を用いるのが好ましい。混合機は、例えば、スクリュー型ミキサー等を用いることができる。これらの混合機を用いると、均一な混合物を迅速、容易且つ確実に得ることができる。   As shown in FIG. 2, it is preferable to use a mixer in order to obtain a mixture of the petroleum-based combustion ash, the carbonaceous reducing agent, and the slag former in the mixing step S1. As the mixer, for example, a screw mixer or the like can be used. When these mixers are used, a uniform mixture can be obtained quickly, easily and reliably.

また、図2に示すように、混合工程S1においては、混合物を得た後、造粒機で塊成化することが好ましい。混合物を塊成化することにより、加熱炉からのダスト発生量が減るとともに、加熱炉内における混合物内部の反応の結果生成するCOガスが移動し易くなる。そのため、このCOガスによって混合物がダストとなることを防止することができる。造粒機としては、例えば、ブリケットプレス等の圧縮成形機やパンペレタイザー等の転動造粒機のほか、押出成形機を用いることができる。なお、造粒機で塊成化しなくてもよいことはいうまでもなく、造粒機で塊成化するにあたり混合物が乾燥し過ぎている場合は水分を添加してもよい。
また、塊成化した混合物に水分が多く含まれている場合は、加熱炉に装入する前に乾燥してもよい。
Moreover, as shown in FIG. 2, in mixing process S1, after obtaining a mixture, it is preferable to agglomerate with a granulator. By agglomerating the mixture, the amount of dust generated from the heating furnace is reduced, and the CO gas generated as a result of the reaction inside the mixture in the heating furnace is easily moved. Therefore, it is possible to prevent the mixture from becoming dust by this CO gas. As the granulator, for example, a compression molding machine such as a briquette press, a rolling granulator such as a pan pelletizer, and an extrusion molding machine can be used. Needless to say, it is not necessary to agglomerate with a granulator, and moisture may be added when the mixture is too dry for agglomeration with a granulator.
Moreover, when a lot of moisture is contained in the agglomerated mixture, it may be dried before charging into the heating furnace.

次に行うフェロニッケル生成工程S2は、図1および図2に示すように、混合工程S1で混合した混合物を1350〜1550℃で加熱、溶融して溶融物とし、当該溶融物中に生成したフェロニッケルを凝集させる工程である。混合物には炭素質還元剤が含まれているため、1350〜1550℃に加熱して溶融させることにより、Fe23およびNiOを還元して金属Feおよび金属Niとすることができる。混合物の加熱は、回転炉床炉(RHF)、直線炉、多段炉等の移動炉床炉を使用すると被加熱物である混合物が炉床上に静置されるためダスト等の発生が少なく好ましい。中でも、RHFはコンパクトであり、ロータリーキルン等に比べて設備費、設置面積を節減できるため特に好ましい。なお、混合物の加熱はこれらに限定されるものではなく、電気炉、抵抗加熱炉、誘導加熱炉等の坩堝を備えた炉を使用して行うことができる。 Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the ferronickel production step S2 is performed by heating and melting the mixture mixed in the mixing step S1 at 1350 to 1550 ° C. to form a melt, and the ferronickel produced in the melt. This is a step of aggregating nickel. Since the carbonaceous reducing agent is contained in the mixture, Fe 2 O 3 and NiO can be reduced to metal Fe and metal Ni by heating to 1350 to 1550 ° C. and melting. The heating of the mixture is preferably performed by using a moving hearth furnace such as a rotary hearth furnace (RHF), a linear furnace, a multi-stage furnace, etc., because the mixture to be heated is allowed to stand on the hearth and the generation of dust and the like is small. Among them, RHF is particularly preferable because it is compact and can save facility cost and installation area compared to a rotary kiln or the like. The heating of the mixture is not limited to these, and can be performed using a furnace equipped with a crucible such as an electric furnace, a resistance heating furnace, an induction heating furnace or the like.

フェロニッケル生成工程S2で混合物を1350〜1550℃に加熱して溶融させることにより生じるFe23およびNiOの還元反応の一例を次式(1)に示す。なお、石油系燃焼灰に含まれているV25は下記式(1)の還元反応によっては還元されずスラグ(V25含有スラグ)中に残留する。スラグ中に残留したV25は、後記するフェロバナジウム生成工程S4で還元される。詳しくはフェロバナジウム生成工程S4で説明する。
Fe23+NiO+4C→2Fe+Ni+4CO ・・・(1)
式(1)に示すように、CによってFe23およびNiOは一旦金属Feおよび金属Niとなる。その後、さらにCと反応することによって歩留まりを下げることなく、Cを含んだ状態のFe−Ni合金を製造することができる。
An example of the reduction reaction of Fe 2 O 3 and NiO generated by heating and melting the mixture to 1350 to 1550 ° C. in the ferronickel production step S2 is shown in the following formula (1). Note that V 2 O 5 contained in the petroleum-based combustion ash is not reduced by the reduction reaction of the following formula (1) but remains in the slag (V 2 O 5 -containing slag). V 2 O 5 remaining in the slag is reduced in a ferrovanadium production step S4 described later. Details will be described in the ferrovanadium generation step S4.
Fe 2 O 3 + NiO + 4C → 2Fe + Ni + 4CO (1)
As shown in the formula (1), Fe 2 O 3 and NiO are once converted to metal Fe and metal Ni by C. Thereafter, the Fe—Ni alloy containing C can be produced without further reducing the yield by further reacting with C.

ここで、フェロニッケル生成工程S2の温度が1350℃未満であると、混合物を溶融することができない。また、フェロニッケル生成工程S2の温度が1550℃を超えると、酸化バナジウムが溶融するおそれがあるため、フェロニッケルの純度および後に生成するフェロバナジウムの収率の観点から好ましくない。さらに、混合物を溶融するにあたって加熱時に混合物を保持する保持容器が必要である電気炉等を使用する場合は、溶融後の溶融物を当該保持容器から容易に取り出すために炭素質材料の成形体を用いる必要があるが、温度が1550℃を超えると生成したフェロニッケルが保持容器のCと反応してフェロニッケルに含まれるC濃度が高くなってしまうおそれがある。さらに、スラグ形成剤がSiO2を含む場合には、加熱温度が高いとフェロニッケルと共存するV25含有スラグに含まれるSiO2が、保持容器の炭素で還元される。その結果、フェロニッケル中にSiが歩留まって、フェロニッケルのSi濃度が上昇する。これらに加えて、使用電力量の増大を防止する観点からも好ましくなく、また、炭素質の保持容器を用いた場合であっても、当該保持容器のCが反応することで、保持容器が溶解することが防止され、保持容器の損耗(溶損)が防止される。従って、前記したようにフェロニッケル生成工程S2における混合物の加熱温度(最高到達温度)は1350〜1550℃の範囲とする。 Here, when the temperature of the ferronickel production step S2 is less than 1350 ° C., the mixture cannot be melted. On the other hand, if the temperature of the ferronickel production step S2 exceeds 1550 ° C., vanadium oxide may be melted, which is not preferable from the viewpoint of the purity of ferronickel and the yield of ferrovanadium produced later. Further, when using an electric furnace or the like that requires a holding container for holding the mixture during heating when melting the mixture, a molded body of carbonaceous material is used to easily take out the molten material from the holding container. Although it is necessary to use it, when the temperature exceeds 1550 ° C., the produced ferronickel may react with C in the holding container to increase the concentration of C contained in the ferronickel. Furthermore, the slag forming agent when containing SiO 2 is, SiO 2 is the heating temperature is included in the V 2 O 5 containing slag to coexist with high and ferronickel, are reduced with carbon in the holding vessel. As a result, Si is retained in ferronickel, and the Si concentration of ferronickel is increased. In addition to these, it is not preferable from the viewpoint of preventing an increase in the amount of electric power used, and even when a carbonaceous holding container is used, the holding container is dissolved by C reacting with the holding container. This prevents the holding container from being worn (melted). Therefore, as described above, the heating temperature (maximum reached temperature) of the mixture in the ferronickel production step S2 is set to a range of 1350 to 1550 ° C.

フェロニッケル生成工程S2で製造されるフェロニッケルは、溶融したスラグ内にフェロニッケル粒子として生成されるものであるが、前記した範囲の加熱温度においては、このフェロニッケル粒子は固体もしくは液体である。このため、前記した範囲の加熱温度で保持している間に、フェロニッケル粒子は溶融しているスラグと共存しながら凝集し、フェロニッケルが塊となってスラグとフェロバナジウムが物理的に分離した状態となる。RHFなどの移動炉床炉を使用する場合には炉床を移動させることで、また、保持容器を使用する電気炉などの加熱炉を使用する場合には、溶融物を所定時間保持容器内で保持することで、生成したフェロニッケルを凝集させることができる。通常、前記した範囲の加熱温度で炭素質の保持容器に積層して装入する場合は30分から1時間、RHFなど処理する場合は1分から5分間保持することで生成したフェロニッケルの凝集を十分に行わせることができる。   The ferronickel produced in the ferronickel production step S2 is produced as ferronickel particles in the molten slag, and at the heating temperature in the above range, the ferronickel particles are solid or liquid. For this reason, while being held at the heating temperature in the above-mentioned range, the ferronickel particles coagulate while coexisting with the molten slag, and the ferronickel becomes a lump and the slag and ferrovanadium are physically separated. It becomes a state. When a moving hearth furnace such as RHF is used, the hearth is moved. When a heating furnace such as an electric furnace using a holding container is used, the melt is kept in the holding container for a predetermined time. By holding, the produced ferronickel can be aggregated. In general, when laminating and charging in a carbonaceous holding container at a heating temperature in the range described above, aggregation of ferronickel generated by holding for 1 to 5 minutes is sufficient for 30 minutes to 1 hour when treating with RHF, etc. Can be done.

なお、フェロニッケルが生成されるのと同時に生成されるV25を含有するスラグ(V25含有スラグ)が前記した範囲の加熱温度で溶融していなければ、生成されたフェロニッケルが凝集することができないため、V25含有スラグが溶融するように配慮しなければならない。例えば、1550℃を超えない範囲で可能な限り加熱温度を上げたり、炭素質還元剤を、生成したフェロニッケル中に6質量%を超えない範囲で可能な限り添加したりすることによって、V25含有スラグの溶融を促すことが可能である。 Incidentally, if not melted at the heating temperature in the range of slag containing V 2 O 5 which ferronickel is produced at the same time as that generated (V 2 O 5 containing slag) is described above, the generated ferronickel is Care must be taken that the slag containing V 2 O 5 melts because it cannot agglomerate. For example, raising the heating temperature as much as possible within a range not exceeding 1550 ° C., by or added as much as possible within a range not exceeding 6% by weight in ferronickel a carbonaceous reducing agent, to produce, V 2 It is possible to promote melting of the O 5 -containing slag.

ここで、フェロニッケル生成工程S2で使用される加熱炉として回転炉床炉(RHF)を使用した場合について軽く説明する。
図3に示すように、RHF10では、まず、混合工程S1で混合した混合物が原料投入ホッパー1を通して、回転炉床2上へ連続的に装入される。なお、混合物の装入に先立って、原料投入ホッパー1から回転炉床2上に炭素質粉末を敷き詰めておき、その上に混合物を装入するようにしてもよい。RHF10のように保持容器を用いない場合は、回転炉床2に耐火物素材を用い、その上に炭素質粉末を敷き詰め、混合物を装入して加熱するようにするとよい。このようにすれば、耐火物素材が溶損するのを防止することができ、金属化率を一段と高めることもできる。なお、この場合、炭素質粉末は、炉床上に2mm以上の厚さで敷いておくことが好ましい。炭素質粉末の厚さを2mm以上とすることで、前記効果が発揮され易くなる。一方、炭素質粉末の厚さが厚過ぎると混合物を回転炉床2上に装入し難くなり、前記効果も飽和するため、7.5mm以下とするのが好ましい。
Here, the case where a rotary hearth furnace (RHF) is used as a heating furnace used in the ferronickel production | generation process S2 is demonstrated lightly.
As shown in FIG. 3, in the RHF 10, first, the mixture mixed in the mixing step S <b> 1 is continuously charged onto the rotary hearth 2 through the raw material charging hopper 1. Prior to charging the mixture, carbonaceous powder may be spread on the rotary hearth 2 from the raw material charging hopper 1 and the mixture may be charged thereon. When a holding container is not used as in the RHF 10, it is preferable to use a refractory material for the rotary hearth 2, spread a carbonaceous powder thereon, charge the mixture, and heat. If it does in this way, it can prevent that a refractory material melts down and can also raise a metalization rate further. In this case, the carbonaceous powder is preferably laid on the hearth with a thickness of 2 mm or more. By making the thickness of the carbonaceous powder 2 mm or more, the above-mentioned effect is easily exhibited. On the other hand, if the thickness of the carbonaceous powder is too thick, it becomes difficult to charge the mixture onto the rotary hearth 2 and the effect is saturated.

図3に示す回転炉床2は半時計方向に回転し、操業条件によって異なるが、通常は8〜16分程度で1周する。回転炉床2の上方側壁および天井部のうちの少なくとも一方には、燃焼バーナー3が複数個設けられており、燃料を供給することで燃焼させた燃焼バーナー3の燃焼熱あるいはその輻射熱によって炉床部に熱が供給される。   The rotary hearth 2 shown in FIG. 3 rotates in a counterclockwise direction and normally makes one turn in about 8 to 16 minutes, although it varies depending on the operating conditions. A plurality of combustion burners 3 are provided on at least one of the upper side wall and the ceiling of the rotary hearth 2, and the hearth is generated by the combustion heat of the combustion burner 3 burned by supplying fuel or the radiant heat thereof. Heat is supplied to the part.

耐火物素材で構成された回転炉床2上に装入された混合物は、回転炉床2上でRHF10内を周方向へ移動する際に、燃焼バーナー3からの燃焼熱や輻射熱によって加熱され、当該RHF10内の加熱帯を通過する間に、混合物内のFe23およびNiOが還元されて金属Feおよび金属Niとともに生成されるスラグ(V25含有スラグ)と共存しながら、かつ混合物内に残余する炭素質還元剤からの浸炭を受けて軟化しながら粒上に凝集してフェロニッケル粒子となり、フェロニッケルの塊とV25含有スラグが互いに密着した状態の金属塊(還元固化物)4となる。なお、RHF10における加熱温度は前記したように1350〜1550℃とする。 The mixture charged on the rotary hearth 2 composed of the refractory material is heated by the combustion heat and radiant heat from the combustion burner 3 when moving in the circumferential direction in the RHF 10 on the rotary hearth 2, While passing through the heating zone in the RHF 10, Fe 2 O 3 and NiO in the mixture are reduced to coexist with slag (V 2 O 5 -containing slag) generated together with metal Fe and metal Ni, and the mixture While receiving the carburization from the carbonaceous reducing agent remaining inside, it softens while agglomerating on the grains to form ferronickel particles, and the ferronickel mass and the V 2 O 5 -containing slag are in close contact with each other (reduction solidification) Thing) It becomes 4. In addition, the heating temperature in RHF10 shall be 1350-1550 degreeC as above-mentioned.

生成された金属塊4は、RHF10の下流側ゾーンで冷却固化された後、スクリュー等の排出装置5によって回転炉床2上から排出ホッパー6へ排出される。なお、回転炉床2上から排出ホッパー6へ排出した後に冷却してもよい。このようにして生成されたフェロニッケルとV25含有スラグからなる金属塊4は、後記するようにフェロニッケル分離工程S3でフェロニッケルとV25含有スラグに分離される。なお、RHF10内で発生したCOや水蒸気等の排ガスは、排ガスダクト7から排出される。 The generated metal lump 4 is cooled and solidified in the downstream zone of the RHF 10 and then discharged from the rotary hearth 2 to the discharge hopper 6 by a discharge device 5 such as a screw. In addition, you may cool after discharging | emitting from the rotary hearth 2 to the discharge hopper 6. FIG. The metal lump 4 composed of ferronickel and V 2 O 5 containing slag thus produced is separated into ferronickel and V 2 O 5 containing slag in a ferronickel separation step S3 as will be described later. Note that exhaust gas such as CO and water vapor generated in the RHF 10 is exhausted from the exhaust gas duct 7.

次に行うフェロニッケル分離工程S3は、図1および図2に示すように、フェロニッケルを凝集させた溶融物を冷却した後、フェロニッケルとV25含有スラグとに分離する工程である。なお、還元されて生成された金属塊4の冷却は、金属塊4が固体を維持できる温度まで下げるだけでよい。次工程のフェロバナジウム生成工程S4でV25含有スラグを再び溶融するため、温度が高い方が生産効率およびコストの点で有利だからである。金属塊4の冷却は、RHF10を使用する場合には、炉に設けられた冷却機構により行うことができる。また、保持容器を使用する加熱炉を使用する場合には、金属塊4を所定時間、保持容器内で保持しておくことにより行うことができる。 The ferronickel separation step S3 to be performed next is a step of separating the ferronickel and V 2 O 5 -containing slag after cooling the melt obtained by agglomerating ferronickel as shown in FIGS. In addition, the cooling of the metal mass 4 produced | generated by reduction | reduction should just reduce to the temperature which the metal mass 4 can maintain solid. This is because the V 2 O 5 -containing slag is melted again in the next ferrovanadium production step S4, so that a higher temperature is advantageous in terms of production efficiency and cost. When the RHF 10 is used, the metal lump 4 can be cooled by a cooling mechanism provided in the furnace. Moreover, when using the heating furnace which uses a holding container, it can carry out by hold | maintaining the metal lump 4 in a holding container for a predetermined time.

冷却された金属塊4は、図2に示すように、回転炉床2から排出装置5によって排出ホッパー6へ排出される。排出された金属塊4はその後、破砕機にかけられて破砕され、図3に示すようにフェロニッケルと、実質的にNiを含有しなくなったV25含有スラグとに分離される。そして、分離されたフェロニッケルとV25含有スラグは、篩(スクリーン)にかけられることによってそれぞれを別々に得ることができる。 The cooled metal lump 4 is discharged from the rotary hearth 2 to the discharge hopper 6 by the discharge device 5 as shown in FIG. The discharged metal lump 4 is then crushed by a crusher and separated into ferronickel and V 2 O 5 -containing slag substantially free of Ni as shown in FIG. The separated ferronickel and V 2 O 5 -containing slag can be obtained separately by being passed through a sieve (screen).

得られたV25含有スラグは、その後さらに目開きの細かなスクリーンにかけることによってV25含有スラグと、これに付着した炭素質粉末とを分離することができる。ここで分離された炭素質粉末は、フェロニッケル生成工程S2で使用するRHF10の炉床上に再び敷き詰められて使用される。スクリーンにかけられたV25含有スラグは、次工程のフェロバナジウム生成工程S4に供される。なお、得られたV25含有スラグは磁選や浮選等の手段によりメタル分を回収することができる。 The obtained V 2 O 5 -containing slag can be separated from the V 2 O 5 -containing slag and the carbonaceous powder adhering thereto by applying it to a screen with a finer mesh opening. The carbonaceous powder separated here is used by being laid again on the hearth of the RHF 10 used in the ferronickel production step S2. The V 2 O 5 -containing slag applied to the screen is supplied to the next ferrovanadium production step S4. The obtained V 2 O 5 -containing slag can recover the metal content by means such as magnetic separation or flotation.

次に行うフェロバナジウム生成工程S4は、図1および図2に示すように、分離されたV25含有スラグと鉄源を混合して加熱炉にて1500℃以上で加熱、溶融した後、金属還元剤を加えて再溶融物とし、当該再溶融物中にフェロバナジウムを生成させる工程である。フェロバナジウム生成工程S4では、還元に有利なように雰囲気の調整ができる加熱炉を使用することが望まれる。例えば、チャンバーを有する誘導加熱炉を好適に使用することができる。加熱炉内は、例えば、窒素ガス雰囲気やアルゴンガス雰囲気とすることで、添加したAlが大気と反応することを防ぐことができるので、還元効率の低下を防止することができる。 In the next ferrovanadium production step S4, as shown in FIGS. 1 and 2, the separated V 2 O 5 -containing slag and the iron source are mixed and heated and heated at 1500 ° C. or higher in a heating furnace, In this step, a metal reducing agent is added to form a remelt, and ferrovanadium is generated in the remelt. In the ferrovanadium production step S4, it is desirable to use a heating furnace capable of adjusting the atmosphere to be advantageous for reduction. For example, an induction heating furnace having a chamber can be suitably used. For example, by setting the inside of the heating furnace to a nitrogen gas atmosphere or an argon gas atmosphere, it is possible to prevent the added Al from reacting with the air, and thus it is possible to prevent a reduction in reduction efficiency.

鉄源は、Feを供給することのできるものであればどのようなものでも用いることができる。例えば、鉄スクラップや製品製造時に生じた鉄屑、酸化鉄などを用いることができる。なお、金属還元剤の添加量を減らす観点から酸化鉄ではないものを用いることが好ましい。   Any iron source can be used as long as it can supply Fe. For example, iron scrap, iron scrap generated during product manufacture, iron oxide, or the like can be used. In addition, it is preferable to use what is not iron oxide from a viewpoint of reducing the addition amount of a metal reducing agent.

金属還元剤は、AlおよびFe−Si合金のうちの少なくとも1種を用いることができるがこれらに限定されるものではなく、V25や酸化した鉄を還元できるものであればどのようなものでも用いることができる。ただし、還元力やフェロバナジウムのSi濃度の増加防止を図る観点からAlを用いることが好ましい。
金属還元剤としてAlを用いた場合は、V25含有スラグに含まれるV25量に対してAlを質量比で0.5となるように添加するのが好ましい。酸化バナジウムを全量還元することができるからである。かかる質量比が0.5未満であるとV25の還元反応が十分に行われないおそれがあり、フェロバナジウムの回収率が低くなるので好ましくない。また、かかる質量比が0.5を超えると、過剰となったAlがフェロバナジウムに混入するため、フェロバナジウムの純度が低くなるおそれがある。さらに、高価なAlを添加し過ぎるためコストの点で好ましくない。
As the metal reducing agent, at least one of Al and Fe—Si alloys can be used, but is not limited thereto, and any metal reducing agent can be used as long as it can reduce V 2 O 5 and oxidized iron. Even things can be used. However, Al is preferably used from the viewpoint of reducing power and preventing increase in Si concentration of ferrovanadium.
When Al is used as the metal reducing agent is preferably added in an amount of 0.5 at a mass ratio of Al with respect to V 2 O 5 content in the V 2 O 5 containing slag. This is because the entire amount of vanadium oxide can be reduced. When the mass ratio is less than 0.5, there is a possibility that the reduction reaction of V 2 O 5 may not be sufficiently performed, and the recovery rate of ferrovanadium is lowered, which is not preferable. Moreover, when this mass ratio exceeds 0.5, since excess Al mixes in ferrovanadium, there exists a possibility that the purity of ferrovanadium may become low. Furthermore, since expensive Al is added too much, it is not preferable in terms of cost.

フェロバナジウム生成工程S4でV25含有スラグを1500℃以上に加熱して溶融させることにより生じる還元反応の一例を次式(2)、(3)に示す。なお、下記の還元反応は、鉄源として供給される鉄の状態によって種々変化する。次式(2)は鉄源として供給される鉄が酸化鉄ではない場合の一例であり、次式(3)は鉄源として供給される鉄が酸化鉄(Fe23)である場合の一例である。
Fe+3V25+10Al→Fe+6V+5Al23 ・・・(2)
Fe23+3V25+12Al→2Fe+6V+6Al23 ・・・(3)
式(2)、(3)に示すように、CによってV25およびFe23が一旦金属Vおよび金属Feとなる。その後、さらにCと反応することによって歩留まりを下げることなく、Cを含んだ状態のFe−V合金を製造することができる。
An example of the reduction reaction generated by heating and melting the V 2 O 5 -containing slag to 1500 ° C. or higher in the ferrovanadium generation step S4 is shown in the following formulas (2) and (3). Note that the following reduction reaction varies depending on the state of iron supplied as an iron source. The following formula (2) is an example when the iron supplied as the iron source is not iron oxide, and the following formula (3) is when the iron supplied as the iron source is iron oxide (Fe 2 O 3 ). It is an example.
Fe + 3V 2 O 5 + 10Al → Fe + 6V + 5Al 2 O 3 (2)
Fe 2 O 3 + 3V 2 O 5 + 12Al → 2Fe + 6V + 6Al 2 O 3 (3)
As shown in the equations (2) and (3), V 2 O 5 and Fe 2 O 3 are once converted to metal V and metal Fe by C. Thereafter, the Fe—V alloy containing C can be produced without further reducing the yield by further reacting with C.

ここで、フェロバナジウム生成工程S4の温度が1500℃未満であると、V25含有スラグを溶融して還元反応を生じさせることができない。また、フェロバナジウム生成工程S4の温度が1700℃を超えると、生成したフェロバナジウムと炭素質材料の成形体でなる保持容器のCと反応してフェロバナジウムに含まれるC濃度が高くなってしまうおそれがあり好ましくない。さらに、使用電力量の増大を防止する観点からも好ましくなく、また、炭素質の保持容器を用いた場合であっても、当該保持容器のCが反応することで、損耗(溶損)してしまうおそれがあり好ましくない。従って、前記したようにフェロバナジウム生成工程S4における再溶融物の加熱温度(最高到達温度)は1500℃以上とし、より好ましくは1600℃以上とし、その上限温度は1700℃とする。 Here, when the temperature of the ferrovanadium production step S4 is less than 1500 ° C., the V 2 O 5 -containing slag cannot be melted to cause a reduction reaction. Moreover, when the temperature of ferrovanadium production | generation process S4 exceeds 1700 degreeC, it may react with C of the holding container which consists of the produced | generated ferrovanadium and the molding of a carbonaceous material, and there exists a possibility that the C density | concentration contained in ferrovanadium may become high. Is not preferable. Furthermore, it is not preferable from the viewpoint of preventing an increase in the amount of power used, and even when a carbonaceous holding container is used, the C of the holding container reacts and wears (melts). This is not preferable. Therefore, as described above, the heating temperature (maximum temperature reached) of the remelt in the ferrovanadium generation step S4 is 1500 ° C. or higher, more preferably 1600 ° C. or higher, and the upper limit temperature is 1700 ° C.

フェロバナジウム生成工程S4で再溶融された再溶融物は、還元反応で生成したフェロバナジウムと、同じく還元反応で生成したAl23およびその他の物質からなる、実質的にニッケルとバナジウムを含まないスラグとを含んでいる。なお、フェロバナジウムとスラグをともに溶融した状態とした場合、比重差によって二層に分けることができる。つまり、比重の重いフェロバナジウムを下層とし、比重の軽いスラグを上層として分けることができる。 The remelted material remelted in the ferrovanadium production step S4 is substantially free of nickel and vanadium, which is composed of ferrovanadium produced by the reduction reaction, Al 2 O 3 produced by the reduction reaction, and other substances. Includes slag. When both ferrovanadium and slag are melted, they can be divided into two layers depending on the specific gravity difference. That is, ferrovanadium having a high specific gravity can be divided into a lower layer, and slag having a low specific gravity can be divided into an upper layer.

次に行うフェロバナジウム分離工程S5は、フェロバナジウムを生成させた再溶融物を、フェロバナジウムとスラグとに分離する工程である。前記したように、再溶融物を溶融した状態とした場合、下層のフェロバナジウムと上層のスラグとに分かれているので、再溶融物を加熱炉から取鍋に移した後、上層のスラグをかき出し、フェロバナジウムとスラグを別々の鋳型に入れて鋳造することができる。このようにすることによって、フェロバナジウム塊とスラグ塊とを得ることができる。なお、底に取出口を有する取鍋を用いた場合は、フェロバナジウムを当該取出口から鋳型に入れ、残ったスラグを別の鋳型に入れることによってフェロバナジウム塊とスラグ塊とを鋳造することができる。なお、フェロバナジウム分離工程S5で生成されたスラグも、前記したV25含有スラグと同様に、磁選や浮選等の手段によりメタル分を回収することができる。また、廃棄してもよい。 The next ferrovanadium separation step S5 is a step of separating the remelted material from which ferrovanadium has been produced into ferrovanadium and slag. As described above, when the remelted material is in a molten state, it is divided into a lower ferrovanadium and an upper slag, so after transferring the remelted material from the heating furnace to the ladle, scrape the upper slag. Ferrovanadium and slag can be cast in separate molds. By doing in this way, a ferrovanadium lump and a slag lump can be obtained. In addition, when using a ladle having an outlet at the bottom, ferrovanadium lump and slag lump can be cast by putting ferrovanadium into the mold from the outlet and putting the remaining slag into another mold. it can. Note that the slag generated in the ferrovanadium separation step S5, like the V 2 O 5 containing slag described above, can be recovered metal component by means such as magnetic separation and flotation. Moreover, you may discard.

本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法は、以上に説明したとおりであるが、本発明を実施するにあたり、前記した各工程に悪影響を与えない範囲において前記各工程の間あるいは前後に、例えば、各原料を粉砕する原料粉砕工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程や、得られたフェロニッケルとフェロバナジウムを収容する収容工程等、他の工程を含めてもよい。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to the present invention is as described above, but in carrying out the present invention, in the range that does not adversely affect each of the above steps, before or after each of the above steps, For example, other steps such as a raw material crushing step for crushing each raw material, an unnecessary material removing step for removing unnecessary materials such as dust, and a containing step for containing the obtained ferronickel and ferrovanadium may be included.

以上に説明した製造方法によれば、石油系燃焼灰から、例えば、Ni含有量が41.4〜42.3質量%、V含有量が0.2〜1.0質量%、S含有量が0.08〜0.28質量%、C含有量が0.18〜6.14質量%であり、残部がFeおよび不可避的不純物とするフェロニッケルと、V含有量が49.6〜50.6質量%、Ni含有量が0.2〜0.4質量%、S含有量が0.1〜0.3質量%、C含有量が0.2〜0.5質量%であり、残部がFeおよび不可避的不純物とするフェロバナジウムとを製造することができる。   According to the production method described above, from petroleum combustion ash, for example, the Ni content is 41.4 to 42.3 mass%, the V content is 0.2 to 1.0 mass%, and the S content is Ferronickel having 0.08 to 0.28 mass%, C content of 0.18 to 6.14 mass%, the balance being Fe and inevitable impurities, and V content of 49.6 to 50.6 Mass%, Ni content is 0.2 to 0.4 mass%, S content is 0.1 to 0.3 mass%, C content is 0.2 to 0.5 mass%, and the balance is Fe And ferrovanadium, which is an inevitable impurity, can be produced.

次に、本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。   Next, the method for producing ferronickel and ferrovanadium according to the present invention will be specifically described by comparing an example satisfying the requirements of the present invention with a comparative example not satisfying the requirements of the present invention.

[第1実施例]
本発明の混合原料の還元状況を把握するため、実験室規模の小型加熱炉を用いて以下の還元実験を実施した。
[First embodiment]
In order to grasp the reduction state of the mixed raw material of the present invention, the following reduction experiment was performed using a small-scale laboratory heating furnace.

配合原料としては、石油系燃焼灰として、オイルコークスを用いたボイラーから回収された灰を湿式造粒にて炭素分を分離したEP灰造粒後残渣、炭素質還元剤としてコークス粉(固定炭素分86.3質量%)(関西熱化学社製)、およびスラグ形成剤として、副生成するスラグの組成を調整するため、炭酸カルシウム(石灰石)を混合した。なお、用いたEP灰造粒後残渣、コークス粉、炭酸カルシウムの成分を表2に示す。また、EP灰造粒後残渣、コークス粉、炭酸カルシウムの配合割合を表3に示す。   The blended raw materials include petroleum-based combustion ash, ash recovered from boilers using oil coke, and the residue after EP ash granulation in which carbon content is separated by wet granulation, coke powder (fixed carbon as a carbonaceous reducing agent) Calcium carbonate (limestone) was mixed in order to adjust the composition of slag by-produced as a slag forming agent. In addition, Table 2 shows the components after EP ash granulation used, coke powder, and calcium carbonate. Table 3 shows the blending ratios of the residue after EP ash granulation, coke powder, and calcium carbonate.

コークス粉は、混合物中の炭素量(EP灰造粒後残渣およびコークス粉に含まれる炭素量)と、石油系燃焼灰中の酸化ニッケルおよび酸化鉄に含まれる酸素量との比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ、生成するフェロニッケル中に残留する炭素が、計算上、表3の目標C濃度となるように配合した。これにより、コークス粉が、生成するフェロニッケル中のニッケルの合計量に対してモル比で1以上となるように配合される。   Coke powder is a ratio of carbon content in the mixture (residue after EP ash granulation and carbon content in coke powder) to oxygen content in nickel oxide and iron oxide in petroleum combustion ash (C / O ) In a molar ratio of 1 or more, and the carbon remaining in the produced ferronickel was calculated so that the target C concentration in Table 3 was calculated. Thereby, coke powder is mix | blended so that it may become 1 or more by molar ratio with respect to the total amount of nickel in the ferronickel to produce | generate.

なお、表3において、(目標Ni濃度)は、EP灰造粒後残渣中のニッケル量×EP灰造粒後残渣の配合割合/(EP灰造粒後残渣中の鉄量×EP灰造粒後残渣の配合割合+EP灰造粒後残渣中のニッケル量×EP灰造粒後残渣の配合割合)である。(目標V濃度)は、EP灰造粒後残渣中のV量×EP灰造粒後残渣の配合割合/(EP灰造粒後残渣の鉄量+EP灰造粒後残渣の配合割合+EP灰造粒後残渣中のV量×EP灰造粒後残渣の配合割合)である。(目標C濃度)は、コークス粉中のC濃度×コークス粉の配合量+EP灰造粒後残渣中のC濃度×EP灰造粒後残渣の配合量−(EP灰造粒後残渣中のNi濃度×0.225+EP灰造粒後残渣中のNi濃度×0.161)×EP造粒後残渣の配合量/((EP灰造粒後残渣中のNi濃度+EP灰造粒後残渣中のFe濃度)×EP灰造粒後残渣配合量+コークス粉中のC濃度×コークス粉の配合量+EP灰造粒後残渣中のC濃度×EP灰造粒後残渣の配合量−(EP灰造粒後残渣中のNi濃度×0.225+EP灰造粒後残渣中のNi濃度×0.161)×EP造粒後残渣の配合量)である。   In Table 3, (target Ni concentration) is the amount of nickel in the residue after EP ash granulation × the mixing ratio of the residue after EP ash granulation / (the amount of iron in the residue after EP ash granulation × EP ash granulation) The mixing ratio of the post-residue + the nickel amount in the post-EP ash granulation residue x the mixing ratio of the post-EP ash granulation residue). (Target V concentration) is the amount of V in the residue after EP ash granulation × the blending ratio of the residue after EP ash granulation / (the iron amount of the residue after EP ash granulation + the blending ratio of the residue after EP ash granulation + EP ash granulation) V amount in post-granule residue x blending ratio of residue after EP ash granulation). (Target C concentration) is: C concentration in coke powder x blending amount of coke powder + C concentration in residue after EP ash granulation x blending amount of residue after EP ash granulation-(Ni in residue after EP ash granulation) Concentration × 0.225 + Ni concentration in residue after EP ash granulation × 0.161) × Amount of residue after EP granulation / ((Ni concentration in residue after EP ash granulation + Fe in residue after EP ash granulation) Concentration) × EP ash granulation residue blending amount + C concentration in coke powder × Coke powder blending amount + EP ash granulation residue C concentration × EP ash granulation residue blending amount− (EP ash granulation Ni concentration in post-residue × 0.225 + Ni concentration in post-EP ash granulation residue × 0.161) × blending amount of EP post-granulation residue).

混合は、適量の水分を添加して直径600mmの小型パンペレタイザーで造粒し、直径約13mmのペレットを作製した。このペレットを105℃で24時間乾燥したもの1000gを、炭素質からなる内径130mm、深さ150mmである坩堝を備えた小型誘導加熱炉中にバッチ装入した後、雰囲気温度一定の下で保持時間30分間の加熱を行い、還元溶融後、冷却しV25含有スラグ分とフェロニッケル分を分離した。得られたフェロニッケルを化学分析して、Ni、V、Cの含有量(Ni濃度、V濃度、C濃度)を求めた。雰囲気は窒素雰囲気とし、加熱温度(最高加熱温度)は、1300、1350℃、1450℃、1550℃の4水準として、加熱を開始し、最高加熱温度に到達後30分間温度を保持した(焼成)。この加熱実験で得られた結果を表3に示す。また、この加熱実験で生成されたV25含有スラグの組成を表4に示す。 For mixing, an appropriate amount of water was added and granulated with a small pan pelletizer with a diameter of 600 mm to produce pellets with a diameter of about 13 mm. After 1000 grams of the pellets dried at 105 ° C. for 24 hours are charged into a small induction furnace equipped with a carbonaceous crucible having an inner diameter of 130 mm and a depth of 150 mm, the holding time is maintained at a constant ambient temperature. The mixture was heated for 30 minutes, reduced and melted, and then cooled to separate the slag content containing V 2 O 5 and the ferronickel content. The obtained ferronickel was chemically analyzed to determine the contents of Ni, V, and C (Ni concentration, V concentration, and C concentration). The atmosphere is a nitrogen atmosphere and the heating temperature (maximum heating temperature) is set to four levels of 1300, 1350 ° C., 1450 ° C., and 1550 ° C., heating is started, and the temperature is maintained for 30 minutes after reaching the maximum heating temperature (firing). . The results obtained in this heating experiment are shown in Table 3. Table 4 shows the composition of the slag containing V 2 O 5 produced in this heating experiment.

なお、表3において、フェロニッケルの回収率(%)は、フェロニッケル量×Ni濃度/装入Ni量である。ここで、装入Ni量とは、EP灰造粒後残渣中のNi濃度×配合割合である。表4中のT.Feは、酸化物中に含まれる金属鉄の濃度である。   In Table 3, the recovery rate (%) of ferronickel is ferronickel amount × Ni concentration / charged Ni amount. Here, the amount of charged Ni is the Ni concentration in the residue after EP ash granulation × the blending ratio. T. in Table 4 Fe is the concentration of metallic iron contained in the oxide.

評価としては、フェロニッケルの回収率を求め、回収率が80%以上のものを優良、回収率が50%以上80%未満のものを良好、50%未満のものを不良とした。また、焼成後のサンプルの溶融状態を調べた。溶融状態は、焼成後サンプルが溶融状態を呈しているものを○(優良)、溶融状態は呈しているがスラグと合金鉄が容易に分離しないものを△(良好)、溶融していないものを×(不良)とした。
なお、表2〜4において、成分を含有していないもの、または、混合物が溶融せずフェロニッケルとV25含有スラグが分離できずに成分を測定できなかったものについては「−」で示す。また、本発明の構成を満たさないもの等については、数値に下線を引いて示す。
As the evaluation, the recovery rate of ferronickel was determined, and those having a recovery rate of 80% or more were judged good, those having a recovery rate of 50% or more and less than 80% were good, and those having a recovery rate of less than 50% were judged bad. Moreover, the molten state of the sample after baking was investigated. The melted state is ◯ (excellent) when the sample is in a molten state after firing, △ (good) when the molten state is present but the slag and the iron alloy are not easily separated, and is not melted X (defect).
In Tables 2 to 4, "-" means that the component was not contained or the mixture was not melted and the ferronickel and the V 2 O 5 -containing slag could not be separated and the component could not be measured. Show. Moreover, about what does not satisfy | fill the structure of this invention, it shows by underlining a numerical value.

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表3および表4の結果から、実施No.1〜9、13〜15は本発明の要件を満たす実施例である。実施No.1〜9は、フェロニッケルの回収率が優良であり、また、焼成後のサンプルの溶融状態についても優良であった。実施No.13は、CaO/SiOの値が好適範囲の下限値未満であり、実施No.14、15は、CaO/SiOの値が好適範囲の上限値を超えるため、V25含有スラグの融点が高くなり、混合物は溶融状態を呈しているが、フェロニッケルがV25含有スラグから容易に分離しなかった。そのため、フェロニッケルの回収率が実施No.1〜9に比べて低下したが、良好であった。 From the results in Table 3 and Table 4, the implementation No. Examples 1 to 9 and 13 to 15 satisfy the requirements of the present invention. Implementation No. In Nos. 1 to 9, the recovery rate of ferronickel was excellent, and the molten state of the sample after firing was also excellent. Implementation No. No. 13 has a CaO / SiO 2 value less than the lower limit of the preferred range. In Nos. 14 and 15, since the CaO / SiO 2 value exceeds the upper limit of the preferred range, the melting point of the V 2 O 5 -containing slag is increased, and the mixture is in a molten state, but ferronickel is V 2 O 5. It was not easily separated from the contained slag. Therefore, the recovery rate of ferronickel is No. Although it decreased compared with 1-9, it was favorable.

一方、実施No.10〜12は本発明の要件を満たさない比較例である。実施No.10〜12は加熱温度が下限値未満のため、混合物が溶融せず、フェロニッケルがV25含有スラグから分離しなかった。そのため、フェロニッケルを回収できず、フェロニッケルの回収率は不良であった。 On the other hand, the implementation No. 10 to 12 are comparative examples that do not satisfy the requirements of the present invention. Implementation No. In Nos. 10 to 12, since the heating temperature was lower than the lower limit, the mixture did not melt and ferronickel did not separate from the V 2 O 5 -containing slag. For this reason, ferronickel could not be recovered, and the recovery rate of ferronickel was poor.

次に、実施No.1〜9で得られたV25含有スラグ各5.0kgを真空誘導炉内に装入し、併せて表5に示す量の鉄スクラップを装入し、1650℃まで加熱した後、粒状のアルミニウムを表5に示す量でそれぞれに添加した。
こうして得られた再溶融物は取鍋に移してスラグをかき出した後、生成されたフェロバナジウムとスラグをそれぞれの鋳型に入れて鋳造し、フェロバナジウム塊とスラグ塊を得た。この加熱実験の鉄スクラップ投入量とアルミの投入量および得られた結果を表5に示す。
Next, the implementation No. After charging 5.0 kg of each V 2 O 5 -containing slag obtained in 1 to 9 into a vacuum induction furnace, charging the amount of iron scrap shown in Table 5 together, heating to 1650 ° C., Of aluminum was added to each in the amounts shown in Table 5.
The remelted material thus obtained was transferred to a ladle and scraped out slag, and then the ferrovanadium and slag produced were put into respective molds and cast to obtain a ferrovanadium lump and slag lump. Table 5 shows the amount of iron scrap input, the amount of aluminum input, and the results obtained in this heating experiment.

ここで、表5において、フェロバナジウムの回収率(%)は、フェロバナジウム量×V濃度/装入V量である。ここで、装入V量とは、EP灰造粒後残渣中のV濃度×配合割合である。   Here, in Table 5, the recovery rate (%) of ferrovanadium is ferrovanadium amount × V concentration / charge V amount. Here, the amount of charging V is V concentration x blending ratio in the residue after EP ash granulation.

評価としては、フェロバナジウムの回収率を求め、回収率が80%以上のものを優良、回収率が50%以上80%未満のものを良好、50%未満のものを不良とした。   As evaluation, the recovery rate of ferrovanadium was calculated | required, the recovery rate of 80% or more was excellent, the recovery rate of 50% or more and less than 80% was good, and the thing of less than 50% was made bad.

Figure 2010229525
Figure 2010229525

表5の結果から、実施No.1〜9は本発明の要件を満たす実施例である。実施No.1〜9は、フェロバナジウムの回収率が優良であった。   From the results in Table 5, the implementation No. Examples 1 to 9 satisfy the requirements of the present invention. Implementation No. 1 to 9 were excellent in the recovery rate of ferrovanadium.

[第2実施例]
次に、図3に示す回転炉床式加熱還元炉を用いて以下の実験を実施した。
配合原料は、第1実施例と同様のものを使用した。配合は実施No.3と同様の配合割合とした。
[Second Embodiment]
Next, the following experiment was conducted using the rotary hearth type heating reduction furnace shown in FIG.
The same raw materials as in the first example were used. The formulation is No. 3 was used.

混合は、適量の水分を添加して小型パンペレタイザーで造粒し、直径約13mmのペレットを作製した。このペレットを105℃で24時間乾燥したもの1000kgを使用した。回転炉床式加熱還元炉において、ペレットを装入する前に、炉床上に粉末状の石炭を厚さ2mmとなるように敷いてからペレットを装入し、炉内の最高温度を1450℃として12分間の加熱処理をした後、炉外へ排出して冷却し、スクリーンでV25含有スラグとフェロニッケルを分離回収した。 For mixing, an appropriate amount of water was added and granulated with a small pan pelletizer to prepare pellets having a diameter of about 13 mm. 1000 kg of the pellets dried at 105 ° C. for 24 hours was used. In the rotary hearth heating and reducing furnace, before charging the pellets, powdery coal is laid on the hearth to a thickness of 2 mm, and then the pellets are charged. The maximum temperature in the furnace is 1450 ° C. After performing the heat treatment for 12 minutes, it was discharged outside the furnace and cooled, and the V 2 O 5 -containing slag and ferronickel were separated and recovered by a screen.

そして、分離回収したV25含有スラグうちの一部5.0kgを真空誘導炉内に装入し、併せて鉄スクラップ0.86kgを装入し、1650℃まで加熱した後、粒状のアルミニウム0.63kgを添加した。こうして得られた再溶融物は取鍋に移してスラグをかき出した後、生成されたフェロバナジウムとスラグをそれぞれの鋳型に入れて鋳造し、フェロバナジウム塊とスラグ塊を得た。
得られたフェロニッケルとフェロバナジウムの回収率を、前記第1実施例に示したのと同様にして求めた結果、フェロニッケルの回収率は98%、フェロバナジウムの回収率は95%であった。
Then, 5.0 kg of a part of the V 2 O 5 -containing slag separated and recovered was charged into a vacuum induction furnace, and 0.86 kg of iron scrap was charged together and heated to 1650 ° C., then granular aluminum 0.63 kg was added. The remelted material thus obtained was transferred to a ladle and scraped out slag, and then the ferrovanadium and slag produced were put into respective molds and cast to obtain a ferrovanadium lump and slag lump.
The recovery rates of the obtained ferronickel and ferrovanadium were determined in the same manner as shown in the first example. As a result, the recovery rate of ferronickel was 98%, and the recovery rate of ferrovanadium was 95%. .

他方、分離回収したV25含有スラグうちの一部5.0kgを真空誘導炉内に装入し、併せて鉄スクラップ0.86kgを装入し、1450℃で加熱したところ、鉄スクラップが溶融せず、フェロバナジウムを回収することができなかった。
また、分離回収したV25含有スラグうちの一部5.0kgを真空誘導炉内に装入し、併せて鉄スクラップ0.86kgを装入し、1500℃で加熱して鉄スクラップを溶融した後、粒状のアルミニウム0.63kgを添加したところ、フェロバナジウム塊を得ることができた。得られたフェロバナジウムの回収率を、前記第1実施例に示したのと同様にして求めた結果、フェロバナジウムの回収率は93%であった。
なお、分離回収したV25含有スラグからフェロバナジウムを回収するにあたって、1650℃を超えるものについては、使用電力量が増大し過ぎてしまいコストの点で不利であった。
On the other hand, 5.0 kg of a part of the separated and recovered V 2 O 5 -containing slag was charged into a vacuum induction furnace, and 0.86 kg of iron scrap was charged together and heated at 1450 ° C. It did not melt and ferrovanadium could not be recovered.
In addition, 5.0 kg of a portion of the slag containing V 2 O 5 that was separated and recovered was charged into a vacuum induction furnace, and 0.86 kg of iron scrap was charged together, and heated at 1500 ° C to melt the iron scrap. Then, when 0.63 kg of granular aluminum was added, a ferrovanadium lump could be obtained. As a result of obtaining the recovery rate of the obtained ferrovanadium in the same manner as shown in the first example, the recovery rate of ferrovanadium was 93%.
Incidentally, when recovering ferrovanadium from V 2 O 5 containing slag separated and recovered, for those exceeding 1650 ° C., was disadvantageous in terms of cost power usage becomes too increased.

以上、本発明に係るフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。   As mentioned above, although the best embodiment and the Example were shown and demonstrated in detail about the manufacturing method of the ferronickel and ferrovanadium which concern on this invention, the meaning of this invention is not limited to an above-described content. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.

S1 混合工程
S2 フェロニッケル生成工程
S3 フェロニッケル分離工程
S4 フェロバナジウム生成工程
S5 フェロバナジウム分離工程
1 原料投入ホッパー
2 回転炉床
3 燃焼バーナー
4 金属塊
5 排出装置
6 排出ホッパー
7 排ガスダクト
S1 mixing process S2 ferronickel production process S3 ferronickel separation process S4 ferrovanadium production process S5 ferrovanadium separation process 1 raw material input hopper 2 rotary hearth 3 combustion burner 4 metal lump 5 discharge device 6 discharge hopper 7 exhaust gas duct

Claims (10)

石油系燃焼灰からフェロニッケルおよびフェロバナジウムを製造するフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法であって、
酸化ニッケル、酸化バナジウムおよび酸化鉄を含む石油系燃焼灰、炭素質還元剤、およびスラグ形成剤を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合工程で混合した混合物を1350〜1550℃で加熱、溶融して溶融物とし、当該溶融物中に生成したフェロニッケルを凝集させるフェロニッケル生成工程と、
前記フェロニッケルを凝集させた溶融物を冷却した後、前記フェロニッケルと酸化バナジウム含有スラグとに分離するフェロニッケル分離工程と、
分離された前記酸化バナジウム含有スラグと鉄源を混合して1500℃以上で加熱、溶融した後、金属還元剤を加えて再溶融物とし、当該再溶融物中にフェロバナジウムを生成させるフェロバナジウム生成工程と、
前記フェロバナジウムを生成させた再溶融物を、前記フェロバナジウムとスラグとに分離するフェロバナジウム分離工程と、を含む
ことを特徴とするフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。
A method for producing ferronickel and ferrovanadium for producing ferronickel and ferrovanadium from petroleum combustion ash,
A mixing step of mixing a petroleum combustion ash containing nickel oxide, vanadium oxide and iron oxide, a carbonaceous reducing agent, and a slag forming agent to obtain a mixture;
A ferronickel production step in which the mixture mixed in the mixing step is heated and melted at 1350 to 1550 ° C. to form a melt, and the ferronickel produced in the melt is agglomerated;
A ferronickel separation step of separating the ferronickel and the vanadium oxide-containing slag after cooling the melt in which the ferronickel is agglomerated;
Ferrovanadium production in which the separated vanadium oxide-containing slag and the iron source are mixed and heated and melted at 1500 ° C. or higher and then a metal reducing agent is added to form a remelted product, and ferrovanadium is generated in the remelted product. Process,
A ferrovanadium separation step of separating the ferrovanadium-generated remelted material into the ferrovanadium and slag. A method for producing ferronickel and ferrovanadium, comprising:
前記スラグ形成剤としてCaO供給物質およびSiO2供給物質のうちの少なくとも1種を用いて、前記混合物中のCaOとSiO2の比率(CaO/SiO2)が質量比で0.2〜1.65となるようにすることを特徴とする請求項1に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。 By using at least one of a CaO supply material and a SiO 2 supply material as the slag forming agent, the ratio of CaO to SiO 2 (CaO / SiO 2 ) in the mixture is 0.2 to 1.65 by mass ratio. The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 1, wherein: 前記混合物中の炭素量と、前記酸化鉄および前記酸化ニッケルに含まれる酸素量との比率(C/O)がモル比で1以上であり、かつ前記炭素質還元剤に含まれる炭素が、生成するフェロニッケル中に6質量%以下残留するように前記炭素質還元剤を配合することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   A ratio (C / O) between the amount of carbon in the mixture and the amount of oxygen contained in the iron oxide and nickel oxide is 1 or more in molar ratio, and carbon contained in the carbonaceous reducing agent is generated. The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 1 or 2, wherein the carbonaceous reducing agent is blended so as to remain in an amount of 6% by mass or less in the ferronickel. 前記CaO供給物質として、炭酸カルシウム、生石灰および消石灰のうちの少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項2に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 2, wherein at least one of calcium carbonate, quicklime and slaked lime is used as the CaO supply substance. 前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を溶融するための保持容器として炭素質材料の成形体を用いることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The ferronickel and ferrovanadium according to any one of claims 1 to 4, wherein a molded body of a carbonaceous material is used as a holding container for melting the mixture in the ferronickel production step. Manufacturing method. 前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を溶融するために回転炉床炉を用いることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to any one of claims 1 to 5, wherein a rotary hearth furnace is used to melt the mixture in the ferronickel production step. 前記フェロニッケル生成工程において、前記混合物を前記回転炉床炉の炉床上へ装入する前に、当該炉床上に炭素質粉末を敷いておくことを特徴とする請求項6に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The ferronickel and the ferronickel according to claim 6, wherein, in the ferronickel generation step, before charging the mixture onto the hearth of the rotary hearth furnace, carbonaceous powder is spread on the hearth. A method for producing ferrovanadium. 前記炭素質粉末を前記炉床上に2mm以上の厚みで敷いておくことを特徴とする請求項7に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to claim 7, wherein the carbonaceous powder is spread on the hearth with a thickness of 2 mm or more. 前記金属還元剤がAlおよびFe−Si合金のうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   The method for producing ferronickel and ferrovanadium according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal reducing agent is at least one of Al and an Fe-Si alloy. 前記金属還元剤としてAlを用いた場合において、前記酸化バナジウム含有スラグに含まれる酸化バナジウム量に対して前記Alを質量比で0.5となるように添加することを特徴とする請求項9に記載のフェロニッケルおよびフェロバナジウムの製造方法。   In the case where Al is used as the metal reducing agent, the Al is added so that the mass ratio is 0.5 with respect to the amount of vanadium oxide contained in the vanadium oxide-containing slag. The manufacturing method of ferronickel and ferrovanadium of description.
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