JP2017052994A - ニッケル酸化鉱の製錬方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱のペレットを用い、そのペレットを特定の製錬炉(還元炉)に装入して還元加熱することによって、ニッケルの鉄−ニッケル合金への回収率が90%以上で、かつ、ニッケル品位が例えば4%以上である鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)を得るものである。
ペレット製造工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱からペレットを製造する。図2は、ペレット製造工程S1における処理の流れの一例を示す処理フロー図である。この図2に示すように、ペレット製造工程S1は、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合する混合処理工程S11と、得られた混合物を塊状物に形成(造粒)する塊状化処理工程S12と、得られた塊状物を乾燥する乾燥処理工程S13とを有する。
混合処理工程S11は、ニッケル酸化鉱を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。この混合処理工程S11では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱のほか、バインダー等の、例えば粒径が0.2mm〜0.8mm程度の原料粉末を混合して混合物を得る。
塊状化処理工程S12は、混合処理工程S11にて得られた原料粉末の混合物を塊状物に形成(以下、「造粒」ともいう)する工程である。具体的には、混合処理工程S11にて得られた混合物に、塊状化に必要な水分を添加して、例えば転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機などの塊状物製造装置等を使用し、あるいは人の手によってペレット状の塊に形成する。
乾燥処理工程S13は、塊状化処理工程S12にて得られた塊状物を乾燥処理する工程である。塊状化処理によりペレット状の塊となった塊状物は、その水分が例えば50重量%程度と過剰に含まれており、べたべたした状態となっている。このペレット状の塊状物の取り扱いを容易にするために、乾燥処理工程S13では、例えば塊状物の固形分が70重量%程度で、水分が30重量%程度となるように乾燥処理を施す。
還元工程S2では、ペレット製造工程S1で得られたペレットを所定の還元温度で還元加熱する。この還元工程S2におけるペレットの還元加熱処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、メタルとスラグとが生成する。
再加熱工程S3では、還元工程S2において還元加熱処理が施されたペレットに対して、所定の温度で再加熱処理を施す。
Fe2O3+C → Fe3O4+CO ・・・(i)
NiO+CO → Ni+CO2 ・・・(ii)
FeO+CO → Fe+CO2 ・・・(iii)
分離工程S4では、再加熱工程S3での再加熱処理を経て生成したペレットを移動炉床炉から取り出し、メタルとスラグとに分離してメタルを回収する。具体的には、ペレットに対する還元加熱処理(還元工程S2)と、その後の再加熱処理(再加熱工程S3)によって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(炭素質還元剤を含むスラグ固相)とを含む混合物からメタル相を分離して回収する。なお、上述したように、再加熱処理を経て熔融して液相となったスラグ60は、冷却によって固相となり、メタル固相とは別相として存在する。
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法では、上述したように、ペレット製造工程S1と、形成したペレットを所定の還元温度で還元加熱する還元工程S2と、還元工程S2にて還元加熱したペレットを再加熱する再加熱工程S3と、生成したメタルを分離してメタルを回収する分離工程S4とを有する。そしてそのうち、少なくとも、上述した還元工程S2における還元加熱処理と、再加熱工程S3における再加熱処理とを、移動炉床炉を使用して連続的に行うことを特徴としている。
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱と、バインダーと、さらに炭素質還元剤とを混合して混合物を得た。混合物中に含ませた炭素質還元剤の混合量としては、形成されるペレット中に含まれる酸化ニッケルをニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、ペレット内に含まれる酸化第二鉄を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との合計値(化学当量の合計値)を100%としたときに、それに対して炭素量で10%に相当する分量とした。
実施例2においても、移動炉床炉を使用して処理した。実施例2では、還元加熱温度を1050℃とし、炉内をこの温度まで昇温した後に還元領域を10分で通過させたこと以外は、実施例1と同様にして処理した。
実施例3においても、移動炉床炉を使用して処理した。実施例3では、再加熱温度を1400℃とし、還元領域を通過した後に炉内をこの温度まで昇温し、その後再加熱領域を10分で通過させたこと以外は、実施例1と同様にして処理した。
比較例1では、移動炉床炉を使用せず、還元工程における還元加熱処理を還元炉により行い、再加熱工程における再加熱処理を加熱炉により行った。すなわち、それぞれ別々の炉を使用して行った。なお、それ以外の例えば処理温度等については実施例1と同様として処理した。
比較例2では、移動炉床炉を使用して、還元加熱温度と再加熱温度との双方を1350℃として処理した。すなわち、移動炉床炉における、還元領域、還元処理後の昇温領域、再加熱領域の温度を1350℃として、ペレットを移動させたこと以外は、実施例1と同様にして処理した。
2a〜2h 回転炉床炉における処理領域
10 炉床炭素質還元剤
15 炭素質還元剤
20 ペレット
30 メタルシェル(メタルの殻)
40,40a メタル粒
50 スラグ
60 半熔融状態あるいは熔融状態のスラグ
Claims (4)
- ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを還元加熱することによって、ニッケルの鉄−ニッケル合金への回収率が90%以上で、かつ、ニッケル品位が4%以上である鉄−ニッケル合金を得るニッケル酸化鉱の製錬方法であって、
前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、
得られたペレットに対して還元加熱処理を施す還元工程と、
還元加熱後のペレットに対して再加熱処理を施す再加熱工程と
を有し、
前記ペレット製造工程では、少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤とを含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、
前記ペレット製造工程にて形成した前記ペレットを移動炉床炉内に載置して、前記還元加熱処理と前記再加熱処理とを、該移動炉床炉を使用して連続的に行い、
前記再加熱工程では、還元加熱後のペレットを、前記還元工程での還元加熱温度以上の温度で再加熱する
ことを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法。 - 前記還元工程では、還元加熱温度を1000℃以上1300℃以下とする
ことを特徴とする請求項1に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。 - 前記再加熱工程では、再加熱処理の温度を1200℃以上1500℃以下とする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。 - 前記移動炉床炉を使用して、
前記ペレットに含まれる結晶水を除去する工程と、
前記還元工程における還元加熱温度まで炉内を昇温する工程と、
前記還元工程と、
前記再加熱温度における再加熱温度まで炉内を昇温する工程と、
前記再加熱工程と、
再加熱処理後のペレットを所定の温度まで冷却する工程と
のそれぞれにおける処理を連続的に行う
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
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