JP2018016825A - フェロニッケルの製錬方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気炉における還元熔解に際し、ボイリング現象の発生を抑制して、操業効率の低下を防ぎながら、ニッケル品位の高いフェロニッケルを製造することができるフェロニッケルの製錬方法を提供する。【解決手段】本発明は、原料であるニッケル酸化鉱石を部分還元して得られた焼鉱を三相交流式電気炉に投入し、その焼鉱を還元熔解してメタルとスラグとを生成させる工程を含むフェロニッケルの製錬方法であって、三相交流式電気炉に投入する焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量が比較的少ない焼鉱Ｂとに区分けし、焼鉱を三相交流式電気炉に投入するに際して、焼鉱Ａを、三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲に投入し、焼鉱Ｂを、該三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲の外に投入する。【選択図】図５

Description

本発明は、フェロニッケルの製錬方法に関する。より詳しくは、ニッケル酸化鉱石を主原料とし、原料をキルンで部分還元して焼鉱を得て、さらにその焼鉱を三相電極式電気炉で還元することを含むフェロニッケルの製錬方法において、電気炉内でのボイリング現象の発生を抑制することができる製錬方法の技術に関する。

フェロニッケル製錬においては、ニッケル品位２重量％程度のニッケル酸化鉱石（以下、単に「鉱石」ともいう）を原料として、予備乾燥、乾燥及び部分還元、還元熔解、脱硫、鋳造等の工程を経て、ニッケル品位２０重量％程度のフェロニッケルを生産している。

このフェロニッケル製錬において、乾燥され部分的な還元処理が施されて得られた鉱石を還元熔解させる還元熔解工程では、鉱石が還元炉である電気炉等にて熔解されることになるが、その鉱石に結晶水が含まれていると、電気炉内で水蒸気爆発を起こしてしまう。

そのため、還元熔解工程の前の工程である乾燥及び部分還元工程（以下、単に「部分還元工程」ともいう）において、ロータリーキルン等を使用し、原料の鉱石の温度を例えば８００℃以上にすることによって鉱石中の結晶水を分解し、除去している。そして、そのロータリーキルン等を用いた乾燥及び部分還元工程を経ることで、約８００℃以上の結晶水が除去された鉱石（以下、「焼鉱」という）が得られる。

ここで、具体的に図１の模式図を参照しながら、部分還元工程におけるロータリーキルンで得られた焼鉱が、電気炉に投入されるまでの流れを説明する。

先ず、ロータリーキルン２で得られた焼鉱は、サージホッパー１に一時的に貯められる。このサージホッパー１に貯められた焼鉱は、サージホッパー１の下端に設けられたサージホッパー１のダンパーが開くことで、サージホッパー１に続いて設けられているホッパー（以下、「焼鉱ホッパー」という）に装入され、焼鉱ホッパーに装入された焼鉱が所定の重量に達した時点でサージホッパー１に設けられたダンパーが閉じる。続いて、焼鉱ホッパーのダンパーが開き、焼鉱ホッパー内に貯められた所定の重量の焼鉱が焼鉱コンテナ３に装入される。

次に、焼鉱コンテナ３は、搬送台車４を使用してクレーン（以下、「炉上クレーン」という）５が待機している位置まで搬送された後、炉上クレーン５によって吊り上げられ、電気炉７の上部に設けられたホッパー（以下、「焼鉱ビン」という）６に装入される。そして、焼鉱ビン６に装入された焼鉱が電気炉７に投入されることになる。

さて、上述したように、ロータリーキルンを用いて鉱石の部分還元を行うにあたっては、その鉱石に還元剤が添加される。還元剤の添加は、あらかじめ鉱石に混入させた上でロータリーキルンに供給する場合（例えば、図１に示すロータリーキルンの右端の部分が、還元剤を混入させた鉱石の装入口となる）と、還元剤だけをロータリーキルンの途中（例えば、図１に示すロータリーキルンの中央部分）に備えたスクープフィーダーから供給する場合とがある。

例えば、図２は、スクープフィーダーから還元剤だけをロータリーキルンに供給添加する場合における例を示すものであり、（Ａ）がロータリーキルンにおけるスクープフィーダーの設置箇所の一例を示すものであり、（Ｂ）がロータリーキルンの長軸に対して垂直方向の断面図であり、（Ｃ）がロータリーキルンの長軸に平行な側面図であり。なお、図２（Ｂ）及び（Ｃ）では、還元剤が供給添加される様子を示す。

また、例えば特許文献１には、還元剤をスクープフィーダーからロータリーキルン内に添加する際における閉塞を防止する技術が記載されており、スクープフィーダーから還元剤を添加する方法については有効な方法である。

しかしながら、ロータリーキルン２から得られた焼鉱が、焼鉱コンテナ３に移送され、焼鉱ビン６を介して電気炉に投入されたとき、その焼鉱中の残留炭素量が少ないと、電気炉７に設けられた例えばカーボン製電極等が還元剤として消費されてしまうことがある。このような状態になると、電極近傍においては焼成電極（カーボンペーストの焼成が進んだ状態で、ほぼ黒鉛）が還元剤として消費されるようになり、その結果として電極近傍でＣＯガスの発生が顕著となり、いわゆる「ボイリング」と呼ばれる現象が生じる。

電気炉７の内部においては、通常、熔融スラグの表面（１５００℃程度）が８００℃程度の焼鉱で覆われた状態となっている（後述する図３を参照）。そのため、通常状態であれば、電気炉７の天井部がその熔融スラグから直接輻射熱を受けることはないが、ＣＯガスの発生により「ボイリング」と呼ばれる現象が生じると、電極近傍では焼鉱層の表面にまで熔融スラグが湧き出る状態となり、その結果、湧き出た熔融スラグからの輻射熱により天井部の熱負荷が急激に上昇し、その天井部が損傷してしまうという問題があった。

このように天井部等に損傷が発生すると、それを保護するために操業度を低下させたり、あるいはキルンの操業条件を変更するといった必要が生じて、操業効率を著しく低下させることになっていた。

特開２０１６−０８４９４８号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、電気炉における還元熔解に際し、ボイリング現象の発生を抑制して、操業効率の低下を防ぎながら、ニッケル品位の高いフェロニッケルを製造することができるフェロニッケルの製錬方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、三相交流式電気炉を使用した還元熔解処理において、残留炭素量に応じて焼鉱を２つに区分けし、それぞれの焼鉱の電気炉内への投入箇所を分けることにより、ボイリング現象の発生を効果的に抑制することができ、ニッケル品位の高いフェロニッケルを効率的に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、原料であるニッケル酸化鉱石を部分還元して得られた焼鉱を三相交流式電気炉に投入し、該焼鉱を還元熔解してメタルとスラグとを生成させる工程を含むフェロニッケルの製錬方法であって、前記三相交流式電気炉に投入する焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量が比較的少ない焼鉱Ｂとに区分けし、前記焼鉱を前記三相交流式電気炉に投入するに際して、前記焼鉱Ａを、前記三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲に投入し、前記焼鉱Ｂを、該三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲の外に投入する、フェロニッケルの製錬方法である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲とは、該電気炉の水平断面上において該３本の電極により形成される三角形の内部の範囲である、フェロニッケルの製錬方法である。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記焼鉱は、ロータリーキルンにより還元剤と共に部分還元されて得られ、前記ロータリーキルン内に投入される前記還元剤の量を調整することにより、残留炭素量の比較的多い前記焼鉱Ａと、残留炭素量の比較的少ない前記焼鉱Ｂとを得る、フェロニッケルの製錬方法である。

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記焼鉱Ａの残留炭素量は、該焼鉱Ａのみを用いて還元熔解したときに産出されるスラグ中の鉄品位が５質量％以上９質量％未満の範囲となる炭素量であり、前記焼鉱Ｂの残留炭素量は、該焼鉱Ｂのみを用いて還元熔解したときに産出されるスラグ中の鉄品位が９質量％以上１３質量％以下の範囲となる炭素量である、フェロニッケルの製錬方法である。

（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記三相交流式電気炉における３本の電極は、カーボン製である、フェロニッケルの製錬方法である。

本発明によれば、ボイリング現象の発生を抑制して、操業効率の低下を防ぎながら、ニッケル品位の高いフェロニッケルを製造することができる。

乾燥及び部分還元工程におけるロータリーキルンで得られた焼鉱が、還元熔解工程で使用する電気炉に投入されるまでの流れを説明するための図である。 スクープフィーダーから還元剤だけをロータリーキルンに添加供給する場合の例を説明するための図である。 三相交流式電気炉の内部の様子を説明するための図である。 三相交流式電気炉の内部の様子を示すものであり、ボイリング現象について説明するための図である。 三相交流式電気炉の炉体の水平断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。

本実施の形態に係るフェロニッケルの製錬方法は、原料であるニッケル酸化鉱石を部分還元して得られた焼鉱を三相交流式電気炉に投入し、その三相交流式電気炉にて焼鉱を還元熔解して、粗フェロニッケル（メタル）とスラグとを生成させる工程（還元熔解工程）を含むものである。

そして、この製錬方法では、還元熔解工程において、三相交流式電気炉に投入する焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量が比較的少ない焼鉱Ｂとに区分けし、焼鉱をその三相交流式電気炉に投入するに際して、焼鉱Ａを三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲に投入し、焼鉱Ｂを３本の電極で囲まれる範囲の外に投入する。

このような方法によれば、例えばカーボン製の電極を用いた三相交流式電気炉において、電極近傍でのＣＯガスの発生を抑え、「ボイリング」現象の発生を抑制することができるとともに、ニッケル品位の高いフェロニッケルを効率的に製造することができる。また、「ボイリング」現象の発生を抑えることができることから、電気炉天井部等の損傷を防ぐことができ、操業効率の低下を有効に防ぐことができる。

ここで、還元熔解工程においては、三相交流式電気炉に焼鉱を投入し、電気炉の天井部から垂下された３本の電極に直流電流を通電させることによって、投入した焼鉱を熔解させる。例えば図３に示すように、三相交流式電気炉１０は、例えば略円筒形状の炉体を備え、その天井部から３本の電極１１が垂下されている。電気炉１０の内部では、熔融状態のメタル３０の層（メタル層）と、そのメタル層の上に熔融状態のスラグ４０の層（スラグ層）が存在するようになり、そのスラグ層の上部に順次焼鉱２０が投入されていく。なお、焼鉱２０は、スラグ層の上面を覆うように、電気炉１０の天井部から投原管１２を介して投入される。

さて、電気炉内に投入する焼鉱について、順次にその残留炭素量を減少させたものを投入していくと、つまり還元度を徐々に弱めていくと、ある一定レベルを超えたときに、電極近傍では焼成電極（カーボンペーストの焼成が進んだ状態であり、ほぼ黒鉛の状態）が還元剤として消費されるようになり、電極近傍でＣＯガスの発生が顕著となる。すると、「ボイリング」と呼ばれる現象が生じ、例えば図４に示すように、スラグの層の一部からスラグ４０が巻き上げられ（図４中の矢印）、焼鉱２０が堆積されている層（焼鉱層）が崩れることによって、スラグ４０が焼鉱層の表面まで湧き出てくるようになる。このような状態になると、電気炉１０の天井部にまで熔融状態にあるスラグ４０の輻射熱が届くようになり、その天井部への熱負荷が急激に上昇し、天井の構造強度に悪影響を及ぼす。

このため、焼鉱中の残留炭素量を低下させるには、上述したボイリング現象の発生を抑える観点から、一定の制限がある。ところが、焼鉱中の残留炭素量を低下させた操業を指向するには理由があり、残留炭素量を低減させた焼鉱を還元熔解することで、得られるフェロニッケル中にニッケル品位を高めることができるからである。

原料事情の良好であった従来の操業では、原料鉱石中のニッケル品位はおよそ２．２ｗｔ％程度以上であったものの、昨今の原料事情の悪化により、近年では鉱石中のニッケル品位が１．８ｗｔ％程度にまで低下しており、従来通りの操業をしていたのでは、電気炉から得られるフェロニッケル中のニッケル品位は低下するという問題があった。取引条件により普遍的ではないものの、生産するフェロニッケル中のニッケル品位が低下して、所望とするスペックから外れると、取引価格が大幅に低下するという問題がある。

このような問題に対する対応策として、還元熔解工程において、電気炉内の還元度を低下するという方法があり、生成するスラグ中の鉄品位を上昇させることができ、その一方で、得られるメタル（粗フェロニッケル）中の鉄品位を低下させることができる。これにより、その後の精製処理等を経て得られるフェロニッケルにおいて、ニッケル品位を向上させることができる。このように、フェロニッケルの製錬プロセスにおいて、鉄の分配と電気炉内の還元度との関係は広く知られており、フェロニッケル中のニッケル品位を高くするためには、電気炉内の還元度を低下させる、すなわち、焼鉱中の残留炭素量を低下させる操業を指向すればよいことが分かる。

しかしながら、もともとニッケル品位が高い鉱石を原料としたときの条件で設計されたフェロニッケルの製錬プロセスにおいては、焼鉱中の残留炭素量を低下させ電気炉内の還元度を低下させた場合、上述したようにボイリング現象が発生するという問題がある。そのため、単純に電気炉内の還元度を下げることができなかった。

そこで、本発明者らは、ボイリング現象の発生を詳細に研究したところ、その発生場所が、電気炉内の特定の範囲の位置であることを発見した。具体的には、電気炉の上部から垂下された電極の直近であり、三相交流式電気炉においては３本の電極で囲まれる範囲内で生じることを発見した。

ここで、三相交流式電気炉では、電気炉の内部に下向きに挿入された３本の電極が、電気炉の炉体の中心軸の周囲に一定の間隔で配置されており、その炉体を水平断面で平面視したとき、中心軸の周囲に３本のそれぞれの電極を頂点とした三角形が形成されるようになっている。三相交流式電気炉では、還元熔解に際しての加熱のためのエネルギーが電極によって供給されるため、３本の電極で形成される三角形の内部へのエネルギー供給密度が最も高くなる。この３本の電極で囲まれる三角形の内部の範囲は、電気炉の炭素成分（具体的には、カーボン製の電極等）が還元剤として消費され、その結果として「ボイリング」現象が発生する箇所と一致する。

そこで、本実施の形態においては、先ず、三相交流式電気炉に投入する焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱（「焼鉱Ａ」とする）と、残留炭素量が比較的少ない焼鉱（「焼鉱Ｂ」とする）とに区分けする。そして、その焼鉱を三相交流式電気炉に投入するに際しては、焼鉱Ａ、つまり残留炭素量が多く比較的還元度が高い焼鉱を、３本の電極で囲まれる範囲に投入し、焼鉱Ｂ、つまり残留炭素量の少なく比較的還元度が低い焼鉱を、３本の電極で囲まれる範囲の外側に投入する。

図５は、三相交流式電気炉の炉体の水平断面図である（図中の符号は図３の電気炉の模式図中に付した番号と同じものを用いる）。電気炉１０では、炉体の中心軸の周囲に３本の電極１１が均等に配置されており、その３本の電極１１を頂点とする三角形が形成されるようになっている。そして、図５中において、斜線で示す箇所が、直流電流が通電される３本の電極１１で形成される三角形の内部の範囲であり、エネルギー供給密度が最も高くなる範囲である。本実施の形態においては、この斜線で示す三角形の内部の範囲に、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａを投入する。なお、この焼鉱Ａの投入範囲を、適宜「電気炉中心部」ともいう。一方で、３本の電極で形成される三角形の外側の範囲（図５中の斜線で示す以外の範囲）は、相対的にエネルギー供給密度が低い箇所であり、この範囲に、残留炭素量の比較的少ない焼鉱Ｂを投入する。なお、この焼鉱Ｂの投入範囲を、適宜「電気炉周辺部」ともいう。

このような方法によれば、エネルギー供給密度が高く、還元剤が消費され易い範囲である電気炉中心部に、残留炭素量が比較的多い焼鉱（焼鉱Ａ）が投入されるため、その焼鉱に含まれる残留炭素が還元剤として有効に使用されるようになる。このことにより、カーボン製電極等の電気炉の炭素成分が還元剤として使用されてＣＯガスが発生することによるボイリング現象の発生を効果的に抑えることができる。

また、一方で、その電気炉周辺部には、残留炭素量の比較的少ない焼鉱（焼鉱Ｂ）が投入されるため、その範囲においては電気炉内の還元度を低下させることができる。これにより、スラグ中の鉄品位を上昇させることができ、逆に、得られるメタル中の鉄品位を低下させ、ニッケル品位の高いフェロニッケルを得ることができる。

なお、本実施の形態に係る方法では、三相交流式電気炉の内部において、部分的に還元度が違う操業を行うことになるが、電気炉内に生成されるスラグもメタルも、熔融状態にある熔体であるため、その局部的な品位の差は、混合されて平均化されることになる。そのため、問題なくフェロニッケル製錬を進めることができる。

焼鉱Ａと、焼鉱Ｂとは、上述したように、残留炭素量の相対的な量によって区分けされるものであるが、これらの焼鉱は、フェロニッケルの製錬方法の部分還元工程における還元剤の量を調整することにより得ることができる。

より具体的に、部分還元工程においては、ロータリーキルンを用いて原料のニッケル酸化鉱石に対する焼成処理が行われるが、このとき、原料鉱石にあらかじめ混合される形態で、もしくは、原料鉱石が装入されたロータリーキルンの途中から別途供給される形態（図２参照）で、所定量の還元剤が添加される。したがって、ロータリーキルンにより還元剤と共に部分還元されて得られる焼鉱においては、そのロータリーキルン内に投入される還元剤の量を調整することにより、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量の比較的少ない焼鉱Ｂとを得ることができる。例えば、焼鉱Ａを、ロータリーキルンを用いた部分還元処理により生成させる場合には、そのロータリーキルンに添加する還元剤の量を基準量よりも多くする。一方で、焼鉱Ｂを生成させる場合には、そのロータリーキルンに添加する還元剤の量を基準量よりも多くする。

ところが、ロータリーキルンの操業において、目標とする残留炭素量に合わせようとして添加する炭素量を調整しても、キルン内の温度分布や、キルン内の燃焼状態の変動によって、生成する焼鉱中の残留炭素量はある程度の幅をもって推移する。このことから、所定の時間間隔で、産出された焼鉱をサンプリングし、残留炭素量の変動傾向を把握しておくことが好ましい。そして、このような変動傾向に基づいて、ロータリーキルン操業における還元剤の添加量の調整により生成した焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量の比較的少ない焼鉱Ｂとに区分けする。

なお、残留炭素量の変動傾向を把握するにあたり、産出された焼鉱をサンプリングする際には、キルンから産出された直後に、例えば水中に浸漬する等して、焼鉱を急冷することが重要である。焼鉱を急冷せずに高温（例えば８００℃程度）のままで放置すると、焼鉱中の残留炭素が空気中の酸素と反応して燃焼し、残留炭素量が低くなるからである。

また、例えば、少なくとも２本以上のロータリーキルンを備えた製錬プラントでは、それぞれのキルンにおいて添加する還元剤の量を変動させて、残留炭素量の多い焼鉱と、少ない焼鉱とを産出し分けて、それぞれのキルンから焼鉱を排出させることをもって、焼鉱Ａと焼鉱Ｂとの区分けするようにしてもよい。このように、残留炭素量の多い焼鉱と、少ない焼鉱とを産出し分ける場合には、例えば、ボイリング現象が発生する境界となる還元度に相当するスラグ中の鉄品位と、キルンから産出される焼鉱中の残留炭素量の幅を勘案して、キルンへの還元剤の添加量を調整しながら行うことが好ましい。

具体的には、ボイリング現象が発生する場合のスラグ中の鉄品位が平均９質量％である場合、そのスラグ中の鉄品位「９質量％」を“境界”として、焼鉱Ａと焼鉱Ｂとを産出し分けるようにする。すなわち、焼鉱Ａを産出する場合には、その焼鉱Ａのみを用いて電気炉で還元熔解したときに得られるスラグ中の鉄品位が５質量％以上９質量％未満の範囲となるように、多くの炭素を残留させるようにキルン内に還元剤を添加する。一方で、焼鉱Ｂを産出する場合には、その焼鉱Ｂのみを用いて電気炉で還元熔解したときに得られるスラグ中の鉄品位が９質量％以上１３質量％以下の範囲となるように、残留する炭素を減らすようにキルン内に還元剤を添加する。

このように、ロータリーキルン毎に、残留炭素量の多い焼鉱（焼鉱Ａ）と少ない焼鉱（焼鉱Ｂ）とを産出し分けることにより、焼鉱Ａと焼鉱Ｂの必要量を、なるべく過不足が無いように産出することができ、より効率的な操業を行うことが可能となる。

なお、焼鉱の電気炉への移送は、例えば図１に示すように、残留炭素量の多い焼鉱Ａを、電気炉中央部に焼鉱を供給する炉上ビンに移送させるようにし、残留炭素の少ない焼鉱Ｂを、電気炉周辺部に焼鉱を供給する炉上ビンに移送させるようにすればよい。

以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

フェロニッケルの製錬プロセスにおいて、ロータリーキルンで原料鉱石（ニッケル酸化鉱石）と還元剤との混合物を熱処理して部分還元する部分還元工程と、産出された焼鉱を三相交流式電気炉に投入して還元することによってメタル（粗フェロニッケル）とスラグとを生成させる還元熔解工程とを行う操業を行った。

このとき、還元熔解工程では、三相交流式電気炉から産出されるスラグの平均的な鉄品位が９質量％以上となり、電気炉における平均的な還元度を低下させる操業が可能となるように、焼鉱中の残留炭素を調整した。

表１に、同一原料の処理において、焼鉱中の残留炭素量を調整したときに還元熔解処理を経て得られるスラグ中の鉄（Ｆｅ）品位を示す。この表１から、焼鉱中の残留炭素量がおよそ２．１質量％以上であると、その焼鉱のみを用いて還元熔解したときに生じるスラグの鉄品位が９．０質量％以下になると推測される。一方で、焼鉱中の残留炭素量が例えば２．０質量％以下程度であると、その焼鉱のみを用いて還元熔解したときに生じるスラグの鉄品位が９．０質量を超える量になると推測される。

なお、還元熔解工程における処理では、３本の電極を備えた三相交流式電気炉であって、円筒形状であり、その水平断面の直径が１７．５ｍ、高さが６．０ｍのものを用いた。また、日間電力量が７００〜８５０ＭＷｈ／日、交流電源のトランス容量が６５ＭＶＡ、平均的なメタル出銑量が約１５０〜２５０ｔｏｎ／日、スラグ出滓量が約１０００〜１４００ｔｏｎ／日となる条件で操業を行った。

［実施例１］
実施例１では、部分還元工程でロータリーキルンから産出された焼鉱について、一定時間毎に定期的に、燃焼赤外吸収法によりその残留炭素を測定した。なお、残留炭素量の測定では、ＨＯＲＩＢＡ社製の固体中炭素分析装置（ＥＭＩＡ−３２０Ｖ）を使用し、サンプリングした焼鉱をキルンから取り出した直後に急冷し、予熱による炭素燃焼（残留炭素のロス）を防ぐようにして行った。

そして、平均的なスラグ中の鉄品位が９質量％未満となる還元度の高い（残留炭素量の多い）焼鉱を「焼鉱Ａ」として区分けし、その焼鉱Ａを、電気炉の中央部に投入される投原管に接続される焼鉱ビンを選択して移送し。電気炉内に投入した。また、平均的なスラグ中の鉄品位が９質量％以上となる還元度の低い（残留炭素量の少ない）焼鉱を「焼鉱Ｂ」として区分けし、電気炉の周辺部に投入される投原管に接続される焼鉱ビンを選択して移送し、電気炉内に投入した。

なお、焼鉱Ａを投入した電気炉の中央部とは、電気炉の炉体を水平断面で平面視したときに、３本の電極を頂点として形成される三角形の内部の範囲である。

このような操業の結果、ボイリング現象の発生は確認されなかった。また、生産されたフェロニッケルは、通常の生産条件（残留炭素が多い焼鉱で操業した場合のスラグ中の鉄品位７ｗｔ％程度となる条件）に比べ、ニッケル品位が上昇し、満足できる結果だった。

［実施例２］
実施例２では、部分還元工程において、ロータリーキルンとして、「キルンＡ」と「キルンＢ」の２基を使用して操業した。

具体的に、キルンＡでは、平均的なスラグ中の鉄品位が７質量％となることを目標にして、産出される焼鉱の残留炭素量が多くなるようにキルン内に添加する還元剤の量を調節した。このようにしてキルンＡから産出された焼鉱を「焼鉱Ａ」とした。なお、残留炭素量が多くなるように調整して産出した焼鉱Ａのみで還元熔解処理を行うと、生成するスラグ中の鉄品位が５質量％以上９質量％未満となる電気炉操業となる。

また、キルンＢでは、産出される焼鉱の還元力を弱めるため、残留炭素量が少なくなるように、平均的なスラグ中の鉄品位が１１質量％となることを目標にして、キルン内に添加する還元剤の量を調節した。このようにしてキルンＢから産出された焼鉱を「焼鉱Ｂ」とした。なお、残留炭素量が少なくなるように調整して産出した焼鉱Ｂのみで還元熔解処理を行うと、生成するスラグ中の鉄品位が９質量％以上１３質量％以下となる電気炉操業となる。

そして、次の還元熔解工程では、上述のように２基のキルンから産出されたそれぞれの焼鉱を三相交流式電気炉に投入するに際して、キルンＡから産出された焼鉱Ａを電気炉中央部に投入に、キルンＢから産出された焼鉱Ｂを電気炉周辺部に投入されるように、それぞれ焼鉱ビンを選択して移送するようにして操業した。

なお、焼鉱Ａを投入した電気の中央部とは、実施例１と同様に、電気炉の炉体を水平断面で平面視したときに、３本の電極を頂点として形成される三角形の内部の範囲である。

このような操業の結果、ボイリング現象の発生は確認されなかった。また、生産されたフェロニッケルは、通常の生産条件（残留炭素が多い焼鉱で操業した場合のスラグ中の鉄品位７ｗｔ％程度となる条件）に比べ、ニッケル品位が上昇し、満足できる結果だった。

［比較例１］
比較例１では、残留炭素量に基づく焼鉱の区分けを行わず電気炉に投入したこと以外は、実施例１と同様の操業を行った。

その結果、ボイリング現象の発生が確認され、電気炉天井部を保護するために操業度を低下させる操業に切り替え、その間は、部分還元工程におけるロータリーキルンの操業条件の変更を余儀なくされた。また、残留炭素量が平均で１２質量％である焼鉱を産出させるようにし、この焼鉱を用いて還元熔解することでボイリング現象を解消させた。

また、このような操業により生産されたフェロニッケル中のニッケル品位は、実施例１、２と比較して低くなった。また、それだけでなく、この操業期間における生産量は、実施例１、２と比較して２５％の減産となり、操業効率を低下させる結果となった。

１ 電気炉
１１ 電極
１２ 投原管
２０ 焼鉱
３０ メタル
４０ スラグ

Claims (5)

1. 原料であるニッケル酸化鉱石を部分還元して得られた焼鉱を三相交流式電気炉に投入し、該焼鉱を還元熔解してメタルとスラグとを生成させる工程を含むフェロニッケルの製錬方法であって、
   前記三相交流式電気炉に投入する焼鉱を、残留炭素量の比較的多い焼鉱Ａと、残留炭素量が比較的少ない焼鉱Ｂとに区分けし、
   前記焼鉱を前記三相交流式電気炉に投入するに際して、
   前記焼鉱Ａを、前記三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲に投入し、前記焼鉱Ｂを、該三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲の外に投入する
   フェロニッケルの製錬方法。
2. 前記三相交流式電気炉における３本の電極で囲まれる範囲とは、該電気炉の水平断面上において該３本の電極により形成される三角形の内部の範囲である
   請求項１に記載のフェロニッケルの製錬方法。
3. 前記焼鉱は、ロータリーキルンにより還元剤と共に部分還元されて得られ、
   前記ロータリーキルン内に投入される前記還元剤の量を調整することにより、残留炭素量の比較的多い前記焼鉱Ａと、残留炭素量の比較的少ない前記焼鉱Ｂとを得る
   請求項１又は２に記載のフェロニッケルの製錬方法。
4. 前記焼鉱Ａの残留炭素量は、該焼鉱Ａのみを用いて還元熔解したときに産出されるスラグ中の鉄品位が５質量％以上９質量％未満の範囲となる炭素量であり、
   前記焼鉱Ｂの残留炭素量は、該焼鉱Ｂのみを用いて還元熔解したときに産出されるスラグ中の鉄品位が９質量％以上１３質量％以下の範囲となる炭素量である
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフェロニッケルの製錬方法。
5. 前記三相交流式電気炉における３本の電極は、カーボン製である
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載にフェロニッケルの製錬方法。

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