JP2018197382A - Method for smelting oxide ore - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化鉱石の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石と、還元剤とから製造されるペレットを、還元炉にて高温下で還元加熱することによって製錬し、フェロニッケル等の還元物を得る製錬方法に関する。 The present invention relates to a method for smelting oxide ore, for example, smelting by reducing and heating pellets produced from an oxide ore such as nickel oxide ore and a reducing agent at a high temperature in a reduction furnace. And a smelting method for obtaining a reduced product such as ferronickel.
酸化鉱石の一種であるリモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱石の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用してミックスサルファイドを製造する湿式製錬方法等が知られている。 As a smelting method of nickel oxide ore called limonite or saprolite which is a kind of oxide ore, dry smelting method to produce nickel matte using smelting furnace, iron and nickel using rotary kiln or moving hearth furnace Known are a dry smelting method for producing ferronickel, an alloy of the above, a hydrometallurgical method for producing mixed sulfide using an autoclave, and the like.
上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱石を還元して製錬する場合、反応を進めるために原料のニッケル酸化鉱石を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理が前処理として行われる。 Among the various methods described above, particularly when nickel oxide ore is reduced and smelted using dry smelting, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to proceed with the reaction. A process of forming a lump is performed as a pretreatment.
具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が10mm〜30mm程度の塊状物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」という)とするのが一般的である。 Specifically, when nickel oxide ore is agglomerated, that is, when powdered or finely divided ore is agglomerated, the nickel oxide ore is mixed with other components such as binders and coke reducing agents. Then, after adjusting the moisture, etc., the mixture is charged into a lump manufacturing machine and, for example, indicates a lump (pellet, briquette, etc.) having a side or a diameter of about 10 mm to 30 mm. ).
塊状物化して得られるペレットには、含有する水分を「飛ばす」ために、ある程度の通気性が必要となる。さらに、その後の還元処理においてペレット内で均一に還元が進まないと、得られる還元物の組成が不均一になり、メタルが分散したり偏在したりする等の不都合が生じる。そのため、ペレットと作製する際には混合物を均一に混合したり、得られたペレットを還元する際には可能な限り均一な温度を維持することが重要となる。 In order to “fly” away the moisture contained in the pellets obtained by agglomeration, a certain degree of air permeability is required. Further, if the reduction does not proceed uniformly in the pellet in the subsequent reduction treatment, the resulting reduced product has a non-uniform composition, resulting in inconveniences such as metal dispersion and uneven distribution. Therefore, it is important to uniformly mix the mixture when producing the pellets and to maintain the temperature as uniform as possible when reducing the obtained pellets.
加えて、還元処理により生成するメタル(フェロニッケル)を粗大化させることも非常に重要な技術である。生成したフェロニッケルが、例えば数10μm〜数100μm以下の細かな大きさであった場合、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率(収率)が大きく低下してしまう。そのため、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。 In addition, it is a very important technique to coarsen the metal (ferronickel) produced by the reduction treatment. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens of μm to several hundreds of μm, it becomes difficult to separate from the slag produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. End up. Therefore, a process for coarsening the reduced ferronickel is required.
また、製錬コストを如何に低く抑えることができるかについても重要な技術的事項であり、コンパクトな設備で操業できる連続処理が望まれている。 In addition, how to reduce the smelting cost is an important technical matter, and a continuous process that can be operated with a compact facility is desired.
例えば、特許文献1には、金属酸化物と炭素質還元剤とを含む塊成物を、移動床型還元溶融炉の炉床上に供給して加熱し、金属酸化物を還元溶融させる粒状金属の製造方法において、塊成物同士の距離を0としたときの塊成物の炉床への最大投影面積率に対する、塊成物の炉床への投影面積率の相対値を敷密度としたとき、平均直径が19.5mm以上32mm以下の塊成物を、敷密度が0.5以上0.8以下になるように炉床上に供給して加熱する方法が開示されている。この方法では、塊成物の敷密度と平均直径とを併せて制御することで、粒状金属鉄の生産性を高められることが、特許文献1に記載されている。 For example, in Patent Document 1, an agglomerate containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent is supplied to a hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to reduce and melt the metal oxide. In the production method, when the relative value of the projected area ratio of the agglomerate to the hearth with respect to the maximum projected area ratio of the agglomerate to the hearth when the distance between the agglomerates is 0 is used as the bed density A method is disclosed in which an agglomerate having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less is supplied onto a hearth so that the bed density is 0.5 or more and 0.8 or less and heated. In this method, it is described in Patent Document 1 that the productivity of granular metallic iron can be enhanced by controlling the bed density and the average diameter of the agglomerates together.
しかしながら、特許文献1に開示されている方法は、塊成物の外側で起こる反応を制御するための技術であり、還元反応において最も重要な因子である、塊成物の内部で起きる反応の制御については着目していない。他方で、塊成物の内部で起きる反応を制御することで、反応効率を高め、還元反応をより均一に進めることで、より高品質のメタル(金属、合金)を得ることが求められていた。 However, the method disclosed in Patent Document 1 is a technique for controlling a reaction occurring outside the agglomerate, and is a control of the reaction occurring inside the agglomerate, which is the most important factor in the reduction reaction. Is not focused on. On the other hand, by controlling the reaction that takes place inside the agglomerate, it has been demanded to obtain higher quality metals (metals, alloys) by increasing the reaction efficiency and promoting the reduction reaction more uniformly. .
また、特許文献1にあるような、特定の直径を有するものを塊成物として用いる方法は、特定の直径を有しないものを取り除く必要があるため、塊成物を作製する際の収率が低いものであった。また、特許文献1にある方法では、塊成物の敷密度を0.5以上0.8以下に調整する必要があり、塊成物を積層させることもできないため、生産性の低い方法であった。このように、特許文献1にある方法は、製造コストが高いものであった。 Moreover, since the method of using what has a specific diameter as an agglomerate like patent document 1 needs to remove what does not have a specific diameter, the yield at the time of producing an agglomerate is high. It was low. Further, in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to adjust the bed density of the agglomerates to 0.5 or more and 0.8 or less, and the agglomerates cannot be laminated. It was. Thus, the method in Patent Document 1 has a high manufacturing cost.
さらに、特許文献1のように、原料を全て熔解して還元するいわゆる全熔解法を用いたプロセスでは、操業コストの面で大きな問題があった。例えば、原料のニッケル酸化鉱石を完全に溶融するには、1500℃以上もの高温にする必要があるが、このような高温条件とするには多大なエネルギーコストがかかり、またそのような高温で使用する炉は傷み易くなるため、補修費もかかる。またさらに、原料のニッケル酸化鉱石中にはニッケルが1%程度しか含まれていないため、そのニッケルに相応する鉄以外は回収する必要がないにもかかわらず、多量に含まれる回収不要な成分までもすべてを溶融することになり、著しく非効率となる。 Furthermore, as in Patent Document 1, a process using a so-called total melting method in which all raw materials are melted and reduced has a large problem in terms of operation cost. For example, in order to completely melt the raw nickel oxide ore, it is necessary to raise the temperature to 1500 ° C. or higher. However, such a high temperature condition requires a large energy cost and is used at such a high temperature. Repairing furnaces are expensive because they are easily damaged. Furthermore, since the nickel oxide ore of the raw material contains only about 1% of nickel, it is not necessary to recover anything other than iron corresponding to the nickel, but even a large amount of components that are unnecessary to recover are included. Will melt everything, making it extremely inefficient.
そこで、必要なニッケルだけを還元し、ニッケルよりもはるかに多く含まれる鉄の還元を部分的にしか行わない、部分熔解による還元方法が検討されてきた。しかしながら、このような部分還元法(あるいはニッケル優先還元法ともいう)では、原料を完全に熔解しない半固体状態に維持しながら還元反応を行うため、ニッケルを100%完全に還元しながら、他方で鉄の還元をニッケルに相応する範囲に留めるように反応を制御することは容易でない。そのことにより、原料内における還元において部分的なばらつきが生じ、ニッケル回収率の低下等、効率的な操業が難しいという問題があった。 Therefore, reduction methods based on partial melting have been studied, in which only necessary nickel is reduced and iron contained much more than nickel is only partially reduced. However, in such a partial reduction method (or nickel preferential reduction method), the reduction reaction is carried out while maintaining the raw material in a semi-solid state that is not completely melted. It is not easy to control the reaction so that the reduction of iron remains in the range corresponding to nickel. As a result, there is a problem that partial variations occur in the reduction within the raw material, and that efficient operation is difficult such as a decrease in nickel recovery rate.
このように、酸化鉱石を混合及び還元して金属や合金を製造する技術には、生産性や効率性を高め、製造コストを低減させ、また、還元反応を均一に進めてメタルの品質を高める点で、多くの課題があった。 In this way, the technology for producing metals and alloys by mixing and reducing oxide ore increases productivity and efficiency, reduces manufacturing costs, and promotes uniform reduction reactions to improve metal quality. There were many issues in that respect.
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、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、生産性や効率性が高く、且つ低廉な製造コストで、高品質のメタルを製造することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and in a smelting method for producing metal by reducing a mixture containing an oxide ore such as nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, productivity is improved. Another object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a high-quality metal at a low manufacturing cost with high efficiency.
本発明者は、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、炭素質還元剤として、粒子(還元剤粒子)から構成され、還元剤粒子についての、平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、且つ平均最大粒子長が5μm以上500μm以下であるものを用いることで、酸化鉱石と炭素質還元剤との接触面積や、混合物の均一性が高まり、それにより均一である効率性の高い還元反応を実現できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。 This inventor repeated earnest examination in order to solve the subject mentioned above. As a result, the carbonaceous reducing agent is composed of particles (reducing agent particles), and the reducing agent particles have an average reducing agent particle volume ratio of 5% to 80% and an average maximum particle length of 5 μm to 500 μm. By using the following, it was found that the contact area between the oxide ore and the carbonaceous reducing agent and the uniformity of the mixture are increased, and thereby a uniform and highly efficient reduction reaction can be realized, leading to the present invention. It was. That is, the present invention provides the following.
(1)本発明の第1の発明は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合し、得られた混合物を加熱して還元処理に付し、還元物であるメタルとスラグとを得る製錬方法であって、前記炭素質還元剤として粒子(還元剤粒子)から構成されるものを用い、前記還元剤粒子についての、下記式(1)及び(2)により求められる平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、下記式(3)により求められる平均最大粒子長が5μm以上500μm以下である、酸化鉱石の製錬方法である。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
(1) The first invention of the present invention is a smelting process in which an oxidized ore and a carbonaceous reducing agent are mixed, the resulting mixture is heated and subjected to a reduction treatment to obtain reduced metal and slag. An average reducing agent particle volume ratio determined by the following formulas (1) and (2) for the reducing agent particles using a method comprising particles (reducing agent particles) as the carbonaceous reducing agent. Is an smelting method of oxide ore in which the average maximum particle length determined by the following formula (3) is 5 μm or more and 500 μm or less.
Average reducing agent particle volume ratio = total of reducing agent particle volume ratio of 300 reducing agent particles / 300 (1)
Reducing agent particle volume ratio = (volume of reducing agent particle / volume of sphere having diameter of maximum particle length of reducing agent particle) × 100
... (2)
Average maximum particle length = the sum of the maximum particle lengths of 300 reducing agent particles / 300 (3)
(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記還元処理における還元温度を、1200℃以上1450℃以下とする、酸化鉱石の製錬方法である。 (2) The second invention of the present invention is the method for refining oxide ore according to the first invention, wherein the reduction temperature in the reduction treatment is 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower.
(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である、酸化鉱石の製錬方法である。 (3) The third invention of the present invention is the method for refining oxide ore according to the first or second invention, wherein the oxide ore is nickel oxide ore.
(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、前記メタルは、フェロニッケルである、酸化鉱石の製錬方法である。 (4) A fourth invention of the present invention is the method of smelting ore oxide according to any one of the first to third inventions, wherein the metal is ferronickel.
本発明によれば、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を還元することでメタルを製造する製錬方法において、生産性や効率性が高く、且つ低廉な製造コストで、高品質のメタルを製造することができる方法を提供することができる。 According to the present invention, in a smelting method for producing a metal by reducing a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent, a high-quality metal is produced with high productivity and efficiency and at a low production cost. Can be provided.
以下、本発明の具体的な実施形態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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible in the range which does not change the summary of this invention. In this specification, the notation “X to Y” (X and Y are arbitrary numerical values) means “X or more and Y or less”.
≪1.本発明の概要≫
本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、酸化鉱石を原料として、その酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物とし、得られた混合物を高温下で還元処理に付して還元物であるメタルを製造する方法である。例えば、酸化鉱石として、酸化ニッケルや酸化鉄等を含有するニッケル酸化鉱石を原料とし、そのニッケル酸化鉱石を炭素質還元剤と混合して、高温下において、混合物に含まれるニッケルを優先的に還元し、また鉄を部分的に還元することで鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。
<< 1. Outline of the present invention >>
The method for smelting oxide ore according to the present invention comprises using an oxide ore as a raw material, mixing the oxide ore and a carbonaceous reducing agent into a mixture, and subjecting the resulting mixture to a reduction treatment at a high temperature to obtain a reduced product. It is the method of manufacturing the metal which is. For example, nickel oxide ore containing nickel oxide, iron oxide, etc. is used as a raw material, and the nickel oxide ore is mixed with a carbonaceous reducing agent, and nickel contained in the mixture is preferentially reduced at high temperatures. In addition, there is a method for producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by partially reducing iron.
具体的に、本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合し、得られた混合物を原料として加熱して還元処理に付し、還元物であるメタルとスラグとを得る方法において、その炭素質還元剤として粒子(以下、「還元剤粒子」ともいう)から構成され、還元剤粒子についての、下記式(1)及び(2)により求められる平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、下記式(3)により求められる平均最大粒子長が5μm以上500μm以下であるものを用いることを特徴としている。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
Specifically, the method for smelting oxidized ore according to the present invention comprises mixing an oxidized ore and a carbonaceous reducing agent, heating the resulting mixture as a raw material, subjecting it to a reduction treatment, In the method for obtaining slag, the average reducing agent is composed of particles (hereinafter also referred to as “reducing agent particles”) as the carbonaceous reducing agent, and is obtained by the following formulas (1) and (2) for the reducing agent particles. A particle volume ratio is 5% or more and 80% or less, and an average maximum particle length obtained by the following formula (3) is 5 μm or more and 500 μm or less.
Average reducing agent particle volume ratio = total of reducing agent particle volume ratio of 300 reducing agent particles / 300 (1)
Reducing agent particle volume ratio = (volume of reducing agent particle / volume of sphere having diameter of maximum particle length of reducing agent particle) × 100
... (2)
Average maximum particle length = the sum of the maximum particle lengths of 300 reducing agent particles / 300 (3)
このような製錬方法によれば、その酸化鉱石と炭素質還元剤との接触面積が増加させることができ、酸化鉱石の還元反応を進み易くすることができる。また、混合物中における炭素質還元剤の分散性が高まりことによりその炭素質還元剤の凝集や偏在が抑制されるため、均一に還元反応を進行させることができる。これにより、生産性や効率性が高く、且つ低廉な製造コストで、高品質のメタルを製造することができる。 According to such a smelting method, the contact area between the oxidized ore and the carbonaceous reducing agent can be increased, and the reduction reaction of the oxidized ore can be facilitated. In addition, since the dispersibility of the carbonaceous reducing agent in the mixture is increased, aggregation and uneven distribution of the carbonaceous reducing agent are suppressed, so that the reduction reaction can be promoted uniformly. As a result, high-quality metal can be manufactured with high productivity and efficiency and at a low manufacturing cost.
以下では、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)として、ニッケル酸化鉱石の製錬方法を例に挙げて説明する。上述したように、製錬原料であるニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe2O3)とを少なくとも含むものであり、そのニッケル酸化鉱石を製錬原料として還元処理することすることで、メタルとして鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)を製造することができる。 Hereinafter, as a specific embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”), a method for smelting nickel oxide ore will be described as an example. As described above, the nickel oxide ore that is a smelting raw material contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ), and the nickel oxide ore is reduced using the nickel oxide ore as a smelting raw material. By doing so, an iron-nickel alloy (ferronickel) can be manufactured as a metal.
なお、本発明は、酸化鉱石としてニッケル酸化鉱石に限定されるものではなく、製錬方法としても酸化ニッケル等を含むニッケル酸化鉱石からフェロニッケルを製造する方法に限られるものではない。 The present invention is not limited to nickel oxide ore as an oxide ore, and the smelting method is not limited to a method for producing ferronickel from nickel oxide ore containing nickel oxide or the like.
≪2.ニッケル酸化鉱石の製錬方法≫
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、ニッケル酸化鉱石を炭素質還元剤と混合して混合物とし、その混合物に対して還元処理を施すことによって、還元物としてメタルであるフェロニッケルとスラグとを生成させる方法である。この製錬方法では、混合物中のニッケル(酸化ニッケル)を優先的に還元させ、また、鉄(酸化鉄)を部分的に還元することで、フェロニッケルを生成させる。なお、メタルであるフェロニッケルは、還元処理を経て得られたメタルとスラグとを含む混合物から、そのメタルを分離することで回収することができる。
≪2. Nickel oxide ore smelting method >>
In the smelting method of nickel oxide ore according to the present embodiment, the nickel oxide ore is mixed with a carbonaceous reducing agent to form a mixture, and the mixture is subjected to a reduction treatment, whereby ferronickel that is a metal as a reduced product. And slag. In this smelting method, ferronickel is produced by preferentially reducing nickel (nickel oxide) in the mixture and partially reducing iron (iron oxide). In addition, the ferronickel which is a metal can be collect | recovered by isolate | separating the metal from the mixture containing the metal and slag obtained through the reduction process.
図1は、ニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。図1に示すように、この製錬方法は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合する混合処理工程S1と、得られた混合物を塊状化し又は所定の容器に充填して成形する還元投入前処理工程S2と、塊状化され又は容器に充填された混合物を所定の温度(還元温度)で加熱する還元処理工程S3と、還元処理工程S3にて生成したメタルとスラグとを含む混合物(混在物)からメタルを分離して回収する分離工程S4とを有する。 FIG. 1 is a process diagram showing an example of the flow of a smelting method of nickel oxide ore. As shown in FIG. 1, this smelting method includes a mixing treatment step S1 in which nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed, and reduction charging in which the obtained mixture is agglomerated or filled into a predetermined container and molded. Pretreatment step S2, reduction treatment step S3 in which the mixture that has been agglomerated or filled in the container is heated at a predetermined temperature (reduction temperature), and a mixture (mixture) containing the metal and slag generated in the reduction treatment step S3 A separation step S4 for separating and recovering the metal from the product.
<1.混合処理工程>
混合処理工程S1は、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。具体的には、混合処理工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.1mm〜0.8mm程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
<1. Mixing process>
The mixing treatment step S1 is a step of obtaining a mixture by mixing raw material powders containing nickel oxide ore. Specifically, in the mixing treatment step S1, a carbonaceous reducing agent is added to and mixed with nickel oxide ore which is a raw material ore, and optional additives such as iron ore, flux components, binders, etc. Powder having a particle size of about 0.1 mm to 0.8 mm is added and mixed to obtain a mixture. The mixing process can be performed using a mixer or the like.
(ニッケル酸化鉱石)
原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。なお、ニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル(NiO)と、酸化鉄(Fe2O3)とを少なくとも含有する。
(Nickel oxide ore)
Although it does not specifically limit as a nickel oxide ore which is a raw material ore, Limonite ore, a saprolite ore, etc. can be used. The nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).
(炭素質還元剤)
炭素質還元剤としては、特に限定されないが、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。
(Carbonaceous reducing agent)
Although it does not specifically limit as a carbonaceous reducing agent, Coal powder, coke powder, etc. are mentioned.
本実施の形態においては、炭素質還元剤として、粒子(還元剤粒子)から構成され、還元剤粒子についての平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、還元剤粒子についての平均最大粒子長が5μm以上500μm以下であるものを用いる。すなわち、この炭素質還元剤は、平均最大粒子長が所定の範囲内にあり、且つ所定の非球形状を有する。このような条件を満たすことによって、混合物中での炭素質還元剤と鉱石が良好に混合して接触することができる。そして、このような混合物を用いることで均一な還元反応が実現し、その結果、高品質のフェロニッケルを得ることができる。 In the present embodiment, the carbonaceous reducing agent is composed of particles (reducing agent particles), the average reducing agent particle volume ratio for the reducing agent particles is 5% or more and 80% or less, and the average for the reducing agent particles. The maximum particle length is 5 μm or more and 500 μm or less. That is, this carbonaceous reducing agent has an average maximum particle length within a predetermined range and has a predetermined non-spherical shape. By satisfying such conditions, the carbonaceous reducing agent and the ore in the mixture can be well mixed and contacted. And a uniform reduction reaction is implement | achieved by using such a mixture, As a result, high quality ferronickel can be obtained.
特に、この炭素質還元剤においては、還元剤粒子における平均還元剤粒子体積率が、5%以上80%以下の範囲内にある。このような炭素質還元剤を用いることで、ニッケル酸化鉱石との接触面積を十分に確保することができ、炭素質還元剤の一つ一つの粒の中心部まで、炭素質還元剤を有効に還元反応に寄与させることができる。また鉱石との密着性や分散性も良好に維持することができる。 In particular, in this carbonaceous reducing agent, the average reducing agent particle volume ratio in the reducing agent particles is in the range of 5% to 80%. By using such a carbonaceous reductant, a sufficient contact area with the nickel oxide ore can be secured, and the carbonaceous reductant can be effectively used up to the center of each grain of the carbonaceous reductant. It can contribute to a reduction reaction. Moreover, the adhesiveness and dispersibility with an ore can also be maintained favorable.
ここで、還元剤粒子の「平均還元剤粒子体積率」とは、任意の300個の還元剤粒子の体積率(還元剤粒子体積率)の平均値であり、下記式(1)により求められる。また、「還元剤粒子体積率」とは、還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積を100%としたときの、その還元剤粒子体積の割合であり、下記式(2)により求められる。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
Here, the “average reducing agent particle volume ratio” of the reducing agent particles is an average value of volume ratios (reducing agent particle volume ratios) of arbitrary 300 reducing agent particles, and is obtained by the following formula (1). . The “reducing agent particle volume ratio” is a ratio of the reducing agent particle volume when the volume of a sphere having the maximum particle length of the reducing agent particle as a diameter is defined as 100%. Desired.
Average reducing agent particle volume ratio = total of reducing agent particle volume ratio of 300 reducing agent particles / 300 (1)
Reducing agent particle volume ratio = (volume of reducing agent particle / volume of sphere having diameter of maximum particle length of reducing agent particle) × 100
... (2)
上記式(2)において、「最大粒子長」とは、還元剤粒子における最も長い辺や直径のことである。図2は、還元剤粒子1の最大粒子長Dと、その最大粒子長Dを直径とする球Cの模式図である。還元剤粒子が不定形である場合には、図2のようにして最大粒子長を決定する。より具体的には、例えば、還元剤粒子が楕円の形状であれば最大粒子長は長径になり、還元剤粒子が直方体のような形状であれば最大粒子長は対角線になる。 In the above formula (2), the “maximum particle length” is the longest side or diameter of the reducing agent particles. FIG. 2 is a schematic diagram of the maximum particle length D of the reducing agent particle 1 and a sphere C having the maximum particle length D as a diameter. When the reducing agent particles are irregular, the maximum particle length is determined as shown in FIG. More specifically, for example, if the reducing agent particles are elliptical, the maximum particle length is a long diameter, and if the reducing agent particles are a rectangular parallelepiped shape, the maximum particle length is a diagonal line.
この「最大粒子長」は、金属顕微鏡を用いて測定することができる。また、還元剤粒子の体積は、還元剤粒子の密度が既知であることから、質量を測定することで算出することができる。このようにして、無作為に選択した還元剤粒子300個についての体積と最大粒子長の測定値から還元剤粒子体積率を求め、さらに式(1)により、平均還元剤粒子体積率を算出する。 This “maximum particle length” can be measured using a metallographic microscope. Moreover, since the density of the reducing agent particles is known, the volume of the reducing agent particles can be calculated by measuring the mass. Thus, the reducing agent particle volume ratio is obtained from the measured values of the volume and the maximum particle length of 300 randomly selected reducing agent particles, and the average reducing agent particle volume ratio is further calculated by the equation (1). .
上述したように、炭素質還元剤に含まれる還元剤粒子の平均還元剤粒子体積率は、5%以上であり、好ましくは15%以上である。平均還元剤粒子体積率が小さすぎると、鱗片状のようなものの割合が多くなり過ぎることでニッケル酸化鉱石と混ざり難くなり、また、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤との接触面積が減少したり、鱗片状の炭素質還元剤同士が張り付いたり凝集したりすることで、混合物中に分散し難くなる。その結果、還元反応が不均一になり易くなる。 As described above, the average reducing agent particle volume ratio of the reducing agent particles contained in the carbonaceous reducing agent is 5% or more, preferably 15% or more. If the average volume ratio of the reducing agent particles is too small, the proportion of scale-like particles will increase, making it difficult to mix with nickel oxide ore, and reducing the contact area between the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent. When the scaly carbonaceous reducing agents stick to each other or agglomerate, it becomes difficult to disperse in the mixture. As a result, the reduction reaction tends to be non-uniform.
還元剤粒子の平均還元剤粒子体積率は、80%以下であり、好ましくは70%以下である。平均還元剤粒子体積率が大きすぎると、還元剤粒子が球に近い形状になることで、ニッケル酸化鉱石との接触面積が減少するため、還元反応が不均一になり易くなる。 The average reducing agent particle volume ratio of the reducing agent particles is 80% or less, preferably 70% or less. If the average volume ratio of the reducing agent particles is too large, the reducing agent particles have a shape close to a sphere, and the contact area with the nickel oxide ore is reduced, so that the reduction reaction tends to be non-uniform.
また、「平均最大粒子長」とは、無作為に選定した還元剤粒子300個における、個数平均での最大粒子長Dの平均値であり、下記式(3)により求めることができる。
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3)
The “average maximum particle length” is an average value of the maximum particle length D in the number average among 300 randomly selected reducing agent particles, and can be obtained by the following formula (3).
Average maximum particle length = the sum of the maximum particle lengths of 300 reducing agent particles / 300 (3)
上述したように、炭素質還元剤に含まれる還元剤粒子の平均最大粒子長は、5μm以上であり、好ましくは10μm以上である。平均最大粒子長が小さすぎると、炭素質還元剤が凝集する等して、混合物における炭素質還元剤の分散が不十分になる。また、混合中に微粉が粉塵として舞うことで、設定した含有量からずれる懸念が生じ得る。 As described above, the average maximum particle length of the reducing agent particles contained in the carbonaceous reducing agent is 5 μm or more, preferably 10 μm or more. If the average maximum particle length is too small, the carbonaceous reducing agent aggregates and the carbonaceous reducing agent is not sufficiently dispersed in the mixture. Moreover, there is a concern that the fine powder will behave as dust during mixing, which may deviate from the set content.
平均最大粒子長は、500μm以下であり、好ましくは150μm以下である。平均最大粒子長値が大きすぎると、粗い還元剤粒子の割合が多くなりすぎることで、混合物中での炭素質還元剤の分散性が悪化するため、均一な混合物を得ることが困難になり、偏析が起こり易くなる。その結果、還元反応が不均一になり易くなる。 The average maximum particle length is 500 μm or less, preferably 150 μm or less. If the average maximum particle length value is too large, the proportion of coarse reducing agent particles increases too much, so the dispersibility of the carbonaceous reducing agent in the mixture deteriorates, making it difficult to obtain a uniform mixture, Segregation is likely to occur. As a result, the reduction reaction tends to be non-uniform.
このように、原料鉱石に添加する炭素質還元剤が粒子(還元剤粒子)から構成されるとともに、還元剤粒子として、平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、且つ、平均最大粒子長が5μm以上500μm以下であるものを用いることで、炭素質還元剤とニッケル酸化鉱石との接触面積が増加することで密着性が向上する。また、混合物中における炭素質還元剤の分散性が増すようになり、炭素質還元剤とニッケル酸化鉱石とが均一に混合されるようになる。これらのことにより、後述する還元処理工程S3において、均一な還元をより効率的に実現することができるため、反応時間を短縮して製造コストを低廉にすることができ、また、得られるフェロニッケルの品質をより高めることができる。 Thus, the carbonaceous reducing agent added to the raw material ore is composed of particles (reducing agent particles), and the reducing agent particles have an average reducing agent particle volume ratio of 5% to 80%, and an average By using a particle having a maximum particle length of 5 μm or more and 500 μm or less, the contact area between the carbonaceous reducing agent and the nickel oxide ore is increased, thereby improving the adhesion. Further, the dispersibility of the carbonaceous reducing agent in the mixture is increased, and the carbonaceous reducing agent and the nickel oxide ore are uniformly mixed. As a result, in the reduction treatment step S3, which will be described later, uniform reduction can be realized more efficiently, so that the reaction time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced, and the resulting ferronickel can be obtained. Can improve the quality.
混合物中における炭素質還元剤の混合量、すなわち混合物に含まれることになる炭素質還元剤の量としては、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルの全量をニッケルメタル還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄(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両者合計値(便宜的に「化学当量の合計値」ともいう)を100質量%としたときに、好ましくは5質量%以上60質量%以下の炭素量の割合、より好ましくは、10質量%以上の炭素量の割合や、40質量%以下の炭素量の割合となるように調整することができる。炭素質還元剤の混合量を、化学当量の合計値100質量%に対して5質量%以上の割合とすることで、ニッケルの還元を効率的に進行させることができ生産性が向上する。一方で、化学当量の合計値100質量%に対して60質量%以下の割合とすることで、鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位の低下を防ぎ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。 The amount of the carbonaceous reducing agent in the mixture, that is, the amount of the carbonaceous reducing agent to be included in the mixture, is the chemical equivalent necessary for nickel metal reduction of the total amount of nickel oxide constituting the nickel oxide ore. When the total value of both the chemical equivalents necessary for reducing iron oxide (ferric oxide) to metallic iron (for convenience, also referred to as “total value of chemical equivalents”) is 100% by mass, Can be adjusted so as to have a carbon content ratio of 5 mass% or more and 60 mass% or less, more preferably a carbon content ratio of 10 mass% or more, or a carbon content ratio of 40 mass% or less. By setting the mixing amount of the carbonaceous reducing agent to a ratio of 5% by mass or more with respect to 100% by mass of the total value of chemical equivalents, the reduction of nickel can be efficiently progressed and productivity is improved. On the other hand, by setting the ratio of 60% by mass or less to 100% by mass of the total value of chemical equivalents, it is possible to suppress the reduction amount of iron, prevent the deterioration of nickel quality, and produce high-quality ferronickel. it can.
このように、好ましくは、炭素質還元剤の混合量を化学当量の合計値100質量%に対して5質量%以上60質量%以下の炭素量の割合とすることで、混合物の表面に金属成分により生成した殻(メタルシェル)を均一に生成させて生産性を向上させることができ、またニッケル品位の高い高品質なフェロニッケルを得ることができ、好ましい。 Thus, preferably, the amount of the carbonaceous reducing agent is set to a ratio of 5% by mass or more and 60% by mass or less of the carbon component with respect to the total value of 100% by chemical equivalent, so that the metal component is added to the surface of the mixture. The shell (metal shell) produced by the above can be uniformly produced to improve productivity, and high quality ferronickel with high nickel quality can be obtained, which is preferable.
(鉄鉱石)
ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤のほか、混合物における鉄−ニッケル比を調整するために任意成分として鉄鉱石を添加することができる。ここで、鉄鉱石としては、特に限定されないが、例えば、鉄品位が50%程度以上のものや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。
(Iron ore)
In addition to nickel oxide ore and carbonaceous reducing agent, iron ore can be added as an optional component to adjust the iron-nickel ratio in the mixture. Here, the iron ore is not particularly limited. For example, iron ore having an iron grade of about 50% or more, hematite obtained by wet smelting of nickel oxide ore, or the like can be used.
(バインダー、フラックス成分)
また、バインダーとしては、例えば、ベントナイト、多糖類、樹脂、水ガラス、脱水ケーキ等を挙げることができる。また、フラックス成分としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。
(Binder, flux component)
Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, and dehydrated cake. Examples of the flux component include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like.
下記表1に、混合処理工程S1にて混合する、一部の原料粉末の組成(重量%)の一例を示す。なお、原料粉末の組成としてはこれに限定されない。 Table 1 below shows an example of the composition (% by weight) of some raw material powders to be mixed in the mixing process step S1. The composition of the raw material powder is not limited to this.
混合処理工程S1では、上述したようなニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。この混合に際しては、原料粉末を混練してもよい。ここで、原料粉末の混練は、混合と同時に行ってもよく、混合後に行ってもよい。これにより、混合物にせん断力が加えられ、炭素還元剤をはじめとした原料粉末の凝集が解けてより均一に混合されることで、原料粉末同士の接触面積が増し、混合物に含まれる空隙が減少して各々の粒子の密着性が高められる。したがって、還元反応の反応時間を短縮させることができ、且つ品質のばらつきを低減させることができる。よって、生産性の高い処理を行うことができ、且つ高い品質のフェロニッケルを製造することができる。 In the mixing treatment step S1, a mixture is obtained by uniformly mixing the raw material powder containing the nickel oxide ore as described above. In this mixing, the raw material powder may be kneaded. Here, kneading | mixing of raw material powder may be performed simultaneously with mixing, and may be performed after mixing. As a result, shear force is applied to the mixture, and the agglomeration of the raw material powders including the carbon reducing agent is dissolved and mixed more uniformly, thereby increasing the contact area between the raw material powders and reducing the voids contained in the mixture. Thus, the adhesion of each particle is improved. Therefore, the reaction time of the reduction reaction can be shortened, and quality variation can be reduced. Therefore, highly productive processing can be performed, and high quality ferronickel can be manufactured.
また、原料粉末を混練した後、押出機を用いて混合物を押し出してもよい。このように押出機で押し出すことによって、より一層高い混練効果が得られることで、原料粉末同士の接触面積が増し、また混合物に含まれる空隙が減少する。そのため、高品質のフェロニッケルをより効率的に製造することができる。 Moreover, after kneading | mixing raw material powder, you may extrude a mixture using an extruder. Thus, by extruding with an extruder, a much higher kneading effect is obtained, so that the contact area between the raw material powders increases and the voids contained in the mixture decrease. Therefore, high quality ferronickel can be manufactured more efficiently.
<2.還元投入前処理工程(前処理工程)>
還元投入前処理工程S2は、混合処理工程S1で得られた、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物を成形させ、必要に応じて乾燥させる工程である。すなわち、この還元投入前処理工程S2では、原料粉末を混合して得られた混合物を、後述する還元処理工程S3にて使用する炉に投入し易くし、また効率的に還元反応が起こるように成形する。
<2. Reduction input pretreatment process (pretreatment process)>
The reduction pre-treatment process S2 is a process in which the mixture containing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent obtained in the mixing process S1 is formed and dried as necessary. That is, in this pre-reduction charging treatment step S2, the mixture obtained by mixing the raw material powders can be easily put into a furnace used in the reduction treatment step S3 described later, and the reduction reaction can be efficiently performed. Mold.
(1)混合物の成形
得られた混合物を成形する場合、その混合物を塊状化(造粒)して塊状の成形体(ペレット、ブリケット等)にしてもよく、混合物を容器等に充填して混合物充填容器にしてもよい。
(1) Molding of mixture When molding the obtained mixture, the mixture may be agglomerated (granulated) to form a massive shaped body (pellet, briquette, etc.), and the mixture is filled into a container or the like. A filling container may be used.
(混合物の塊状化)
このうち、混合物を塊状化する場合、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物に対して、塊状化に必要な所定量の水分を添加し、例えば塊状物製造装置(転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機等、あるいはペレタイザーともいう)を用いて、ペレット、ブリケット等の塊状の成形体(以下、単に「ペレット」という場合がある。)に成形する。
(Agglomeration of the mixture)
Among these, when the mixture is agglomerated, a predetermined amount of water necessary for agglomeration is added to the mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, for example, a lump production apparatus (rolling granulation) Or a compression molding machine, an extrusion molding machine or the like, or a pelletizer), and is formed into a massive molded body such as pellets or briquettes (hereinafter sometimes simply referred to as “pellets”).
混合物を成形する形状、すなわちペレットの形状としては、特に限定されず、立方体、直方体、円柱又は球の形状にすることができる。その中でも特に、球状のペレットに成形することが好ましい。球状のペレットにすることで、還元反応を比較的均一に進め易くすることができ、且つ、混合物の成形を容易にして成形にかかるコストを抑えることができる。また、ペレットの形状が単純になることで、成形不良のペレットを低減することができる。 The shape for molding the mixture, that is, the shape of the pellet is not particularly limited, and may be a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, or a sphere. Among these, it is particularly preferable to form a spherical pellet. By using spherical pellets, the reduction reaction can be facilitated relatively uniformly, and the mixture can be easily molded to reduce the cost of molding. Moreover, since the shape of the pellet is simplified, it is possible to reduce the molding defects.
塊状化によって得られるペレットの大きさ(球状のペレットの場合には直径)は、特に限定されないが、例えば、前処理工程S2における乾燥処理や、還元処理工程S3における乾燥処理(乾燥工程S31)、予熱処理(予熱工程S32)を経て、還元処理(還元工程S33)を行う場合であれば、10mm〜30mm程度にすることができる。なお、還元処理工程S3等については、詳しくは後述する。 The size of the pellet obtained by the agglomeration (diameter in the case of a spherical pellet) is not particularly limited. For example, the drying process in the pretreatment process S2 and the drying process in the reduction process S3 (drying process S31), If the reduction treatment (reduction step S33) is performed through the preheat treatment (preheating step S32), the thickness can be about 10 mm to 30 mm. The reduction process step S3 and the like will be described later in detail.
(混合物の容器への充填)
他方で、混合物を容器等に充填して成形する場合、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物を押出機等で混練しながら所定の容器等に充填することで、混合物充填容器とすることができる。得られた混合物充填容器は、そのまま次工程の還元処理工程S3に供してもよいが、容器等に収容されている混合物をプレス等によって押し固めたものを、還元処理工程S3に供することがより好ましい。特に、容器等に収容されている混合物を押し固めて成形し、成形された混合物を次工程の還元処理工程S3に付すことで、混合物の間に生じる空隙を低減させて密度を高めることができ、また、密度が均一化することで還元反応をより均一に進め易くすることができる。したがって、品質のばらつきのより小さいフェロニッケルを作製することができる。
(Filling the mixture into the container)
On the other hand, when the mixture is filled into a container or the like and molded, the mixture containing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent is filled into a predetermined container or the like while kneading with an extruder or the like, can do. The obtained mixture-filled container may be used as it is for the subsequent reduction treatment step S3. However, the mixture contained in the container or the like is pressed and hardened for use in the reduction treatment step S3. preferable. In particular, the mixture contained in a container or the like is pressed and molded, and the formed mixture is subjected to the subsequent reduction treatment step S3, thereby reducing voids generated between the mixtures and increasing the density. In addition, since the density becomes uniform, the reduction reaction can be facilitated more uniformly. Therefore, ferronickel with less variation in quality can be produced.
混合物充填容器の形状としては、特に限定されないが、例えば直方体、立方体、円柱等の形状であることが好ましい。また、その大きさについても特に限定されないが、例えば直方体や立方体の形状であれば、概ね、縦、横、高さの内寸が、各々500mm以下であることが好ましい。このような形状、大きさとすることにより、品質のばらつきが小さく、且つ生産性の高い製錬を行うことができる。 Although it does not specifically limit as a shape of a mixture filling container, For example, it is preferable that it is shapes, such as a rectangular parallelepiped, a cube, a cylinder. Moreover, although the size is not particularly limited, for example, in the case of a rectangular parallelepiped or a cube, it is generally preferable that the inner dimensions of the vertical, horizontal, and height are each 500 mm or less. By adopting such a shape and size, smelting with small variations in quality and high productivity can be performed.
(2)混合物の乾燥処理
ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含有する混合物には、混合物を成形する前後の少なくともいずれかにおいて、乾燥処理を行ってもよい。ここで、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤を含有する混合物には水分が多く含まれていることがあり、このような混合物を急激に還元温度まで昇温すると、水分が一気に気化し、膨張して混合物が破壊することがある。また、混合物は、水分によってべたべたした状態となっていることも多い。
(2) Drying treatment of the mixture The mixture containing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent may be subjected to a drying treatment at least before or after forming the mixture. Here, a mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent may contain a lot of moisture, and when such a mixture is rapidly heated to the reduction temperature, the moisture is vaporized and expanded. May destroy the mixture. Moreover, the mixture is often in a state of being sticky due to moisture.
したがって、混合物に対して乾燥処理を施し、例えば塊状物の固形分が70重量%程度で、水分が30重量%程度となるようにすることで、次工程の還元処理工程S3において、混合物が崩壊することを防ぐことができ、それにより還元炉からの取り出しが困難になることを防ぐことができる。また、混合物に対して乾燥処理を施すことで、表面のべたべたした状態を解消できるため、還元炉への装入までの取り扱いを容易にすることができる。 Therefore, by subjecting the mixture to a drying treatment, for example, the solid content of the lump is about 70% by weight and the water content is about 30% by weight, so that the mixture collapses in the subsequent reduction treatment step S3. Can be prevented, thereby making it difficult to remove from the reduction furnace. Moreover, since the sticky state of the surface can be eliminated by subjecting the mixture to a drying treatment, handling up to charging into the reduction furnace can be facilitated.
具体的に、混合物に対する乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば200℃〜400℃の熱風を混合物に対して吹き付けて乾燥させる。なお、乾燥処理時の混合物の温度は、ペレットを破壊され難くする観点から、100℃未満を維持することが好ましい。 Specifically, the drying treatment for the mixture is not particularly limited, but for example, hot air of 200 ° C. to 400 ° C. is blown against the mixture to dry. In addition, it is preferable to maintain the temperature of the mixture at the time of a drying process below 100 degreeC from a viewpoint of making a pellet hard to be destroyed.
乾燥処理は、後述の還元処理工程S3における乾燥処理(乾燥工程S31)を含めて、1回のみ行ってもよく、複数回行ってもよい。なお、乾燥処理を1回のみ行う場合は、後述するように、還元処理工程S3において乾燥工程S31を行うことで、エネルギー効率をより高めることができる。 The drying process may be performed only once or may be performed a plurality of times including the drying process (drying process S31) in the reduction process S3 described later. In addition, when performing a drying process only once, energy efficiency can be improved more by performing drying process S31 in reduction process process S3 so that it may mention later.
下記表2に、乾燥処理後のペレットにおける固形分中組成(重量部)の一例を示す。なお、ペレットの組成としては、これに限定されるものではない。 Table 2 below shows an example of the composition (parts by weight) in the solid content of the pellets after the drying treatment. The composition of the pellet is not limited to this.
<3.還元処理工程>
還元処理工程S3では、還元投入前処理工程S2を経て成形された混合物を還元炉に装入して、所定の還元温度に還元加熱する。このように、混合物に対して加熱処理することで、製錬反応(還元反応)が進行して、メタルとスラグとの混在物が生成する。
<3. Reduction process>
In the reduction treatment step S3, the mixture formed through the reduction addition pretreatment step S2 is charged into a reduction furnace and reduced to a predetermined reduction temperature. Thus, by heat-processing with respect to a mixture, a smelting reaction (reduction reaction) advances and the mixture of a metal and slag produces | generates.
図3は、還元処理工程S3にて実行する処理工程を示す工程図である。図3に示すように、還元処理工程S3は、混合物を乾燥する乾燥工程S31と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程S32と、混合物を加熱して還元する還元工程S33と、得られた還元物を冷却する冷却工程S35と、を有する。また、還元工程S33を経て得られた還元物を所定の温度範囲に保持する温度保持工程S34を有してもよい。 FIG. 3 is a process diagram showing the process executed in the reduction process S3. As shown in FIG. 3, the reduction treatment step S3 includes a drying step S31 for drying the mixture, a preheating step S32 for preheating the dried mixture, a reduction step S33 for heating and reducing the mixture, and the obtained reduction. And cooling step S35 for cooling the object. Moreover, you may have the temperature holding process S34 which hold | maintains the reduced material obtained through reduction process S33 in a predetermined temperature range.
ここで、還元処理工程S3における還元加熱処理は、還元炉等を用いて行われる。還元加熱処理に用いる還元炉としては、特に限定されないが、移動炉床炉を用いることが好ましい。還元炉として移動炉床炉を使用することにより、炉外で混合物の炉床への載置を行った後で、移動炉床炉に装入させることができるため、還元炉をより効率的に運用することができる。また、移動炉床炉を用いることで、連続的に還元反応が進行し、一つの設備で反応を完結させることができ、各工程における処理を別々の炉を用いて行うよりも処理温度の制御を的確に行うことができる。さらに、移動炉床炉を使用して一つの設備で各処理を行うことで、ヒートロスが低減されるとともに炉内雰囲気も的確に制御できるため、反応をより効果的に進行させることができる。そのため、より効果的に、ニッケル品位が高いフェロニッケルを得ることができる。 Here, the reduction heat treatment in the reduction treatment step S3 is performed using a reduction furnace or the like. The reduction furnace used for the reduction heat treatment is not particularly limited, but a moving hearth furnace is preferably used. By using a moving hearth furnace as the reducing furnace, after placing the mixture on the hearth outside the furnace, it can be charged into the moving hearth furnace, making the reducing furnace more efficient. It can be operated. Also, by using a moving hearth furnace, the reduction reaction proceeds continuously, and the reaction can be completed with one facility, and the processing temperature can be controlled rather than using a separate furnace for each process. Can be performed accurately. Furthermore, since each process is performed with one facility using a moving hearth furnace, heat loss is reduced and the atmosphere in the furnace can be controlled accurately, so that the reaction can proceed more effectively. Therefore, ferronickel with high nickel quality can be obtained more effectively.
移動炉床炉としては、特に限定されず、回転炉床炉や、ローラーハースキルン等を用いることができる。このうち、回転炉床炉を用いる例としては、例えば、図4に示すような、円形状であって複数の処理室23〜26に区分けされた回転炉床炉(ロータリーハース炉)20を有する還元炉2を挙げることができる。回転炉床炉20は、平面上を回転移動する炉床を備えており、混合物を載置した炉床が所定の方向に回転移動することで、各領域においてそれぞれの処理が行われる。このとき、各領域を通過する際の時間(移動時間、回転時間)を制御することで、それぞれの領域での処理温度を調整することができ、回転炉床が1回転する毎に混合物10が製錬処理される。
The moving hearth furnace is not particularly limited, and a rotary hearth furnace, a roller hearth kiln, or the like can be used. Among these, as an example using a rotary hearth furnace, for example, as shown in FIG. 4, the rotary hearth furnace (rotary hearth furnace) 20 is circular and is divided into a plurality of
この回転炉床炉20では、例えば処理室23〜26のすべてを還元室として、乾燥室21から順次供給される混合物10に対して、処理室23〜26で還元処理を行ってもよい。他方で、処理室23を予熱室、処理室24を還元室、処理室25を温度保持室、処理室26を冷却室として、乾燥室21から順次供給される混合物10に対して、処理室23で予熱を行い、処理室24で還元処理を行い、処理室25で温度を保持した後、処理室26で冷却させ、外部冷却室27にてさらに冷却処理されるようになっていてもよい。このように、処理室23〜26の間で温度を異ならせる場合は、反応温度を厳密に制御してエネルギーロスを抑制するために、処理室23〜26を可動式の仕切り壁で仕切られた構成とすることが好ましい。なお、図4における回転炉床炉20上の矢印は、炉床の回転方向を示すとともに、処理物(混合物)の移動方向を示す。
In the
回転炉床炉20を用いて、これらの処理を一つの還元炉内にて行うことによって、その還元炉内の温度を高い温度で維持することができるため、それぞれの工程における処理の都度、温度を上げたり下げたりする等の必要が無くなり、エネルギーコストを低減することができる。そのため、高い生産性で、品質の良好なフェロニッケルを、連続して安定的に作製することができる。
By performing these treatments in a single reduction furnace using the
なお、特に混合物を還元炉に装入する場合、予めその還元炉の炉床に炭素質還元剤(以下、「炉床炭素質還元剤」ともいう)を敷き詰めて、その敷き詰められた炉床炭素質還元剤の上に混合物を載置してもよい。また、混合物を充填した容器を炉床炭素質還元剤上に載置した後、炭素質還元剤を用いて覆い隠す状態にすることもできる。このように、炉床に炭素質還元剤が敷き詰められた還元炉に混合物を装入し、又は、装入した混合物をさらに覆い隠すように炭素質還元剤で包囲させた状態で還元加熱処理を施すことで、混合物の崩壊を抑制しながら、製錬反応をより速く進行させることができる。また、特に炉床炭素質還元剤を敷き詰めることで、処理室23〜26において還元反応が進んでニッケルメタルやスラグが生成しても、炉床との反応が抑えられるため、スラグが炉床に染み込んだり貼り付いたりすることを低減することができる。
In particular, when the mixture is charged into the reduction furnace, a carbonaceous reducing agent (hereinafter also referred to as “furnace carbonaceous reducing agent”) is preliminarily spread on the hearth of the reducing furnace, and the hearth carbon that has been spread. The mixture may be placed on the quality reducing agent. Further, after the container filled with the mixture is placed on the hearth carbonaceous reducing agent, it can be covered with the carbonaceous reducing agent. As described above, the reduction heat treatment is performed in a state where the mixture is charged into the reduction furnace in which the carbonaceous reducing agent is spread on the hearth or is surrounded by the carbonaceous reducing agent so as to further cover the charged mixture. By applying, the smelting reaction can proceed more rapidly while suppressing the collapse of the mixture. Moreover, even if the reduction reaction proceeds in the
(1)乾燥工程
乾燥工程S31では、原料粉末を混合して得られた混合物に対して乾燥処理を施す。この乾燥工程S31は、混合物中の水分や結晶水を飛ばすことを主な目的とする。
(1) Drying process In drying process S31, a drying process is performed with respect to the mixture obtained by mixing raw material powder. The main purpose of this drying step S31 is to blow off water and crystal water in the mixture.
混合処理工程S1にて得られた混合物には水分等が多く含まれており、そのような状態で還元処理時に還元温度のような高温まで急加熱すると水分が一気に気化、膨張することで、成形した混合物が割れ、場合によっては破裂して粉々になるため、均一な還元処理を行うことが困難になる。そこで、還元処理を行う前に、混合物に対する乾燥処理を施して水分を除去することで、このような混合物の破壊を低減させ、それにより均一な還元処理を促進することができる。 The mixture obtained in the mixing treatment step S1 contains a large amount of moisture and the like, and when it is rapidly heated to a high temperature such as the reduction temperature during the reduction treatment, the moisture is vaporized and expanded all at once. The resulting mixture is cracked and, in some cases, ruptured into pieces, making it difficult to perform uniform reduction treatment. Therefore, by performing a drying process on the mixture to remove moisture before performing the reduction process, it is possible to reduce such destruction of the mixture and thereby promote a uniform reduction process.
乾燥工程S31における乾燥処理は、還元炉に接続される形態で行われることが好ましい。他方で、還元炉内において乾燥処理を施すエリア(乾燥エリア)を設けて実施することも考えられるが、この場合、乾燥エリアでの乾燥処理が律速になるため、還元工程S33における処理の効率や、温度保持工程S34における処理の効率を低下させる可能性がある。 It is preferable that the drying process in drying process S31 is performed in the form connected to a reduction furnace. On the other hand, it is conceivable to provide an area (drying area) for performing a drying process in the reduction furnace, but in this case, since the drying process in the drying area becomes rate limiting, the efficiency of the process in the reduction step S33 is There is a possibility that the efficiency of the process in the temperature holding step S34 is lowered.
したがって、乾燥工程S31における乾燥処理は、還元反応を行う炉の外に設けられ、その炉に直接又は間接的に接続された乾燥室で行われることが好ましい。例えば、図4の還元炉2では、回転炉床炉20の炉外に乾燥室21を設けることで、後述する予熱、還元、冷却といった工程とは全く別に乾燥室を設計でき、望ましい乾燥処理、予熱処理、還元処理、冷却処理をそれぞれ実行し易くすることができる。例えば、原料に依存して混合物に水分が多く残存するような場合には、乾燥処理に時間がかかるため、乾燥室21の全長が長めになるように設計し、又は、乾燥室21の内部での混合物10の搬送速度が遅くなるように設計すればよい。
Therefore, it is preferable that the drying process in drying process S31 is performed in the drying chamber provided outside the furnace which performs a reduction reaction, and connected directly or indirectly to the furnace. For example, in the
乾燥工程S31における乾燥処理の方法については、特に限定されないが、乾燥室21において搬送されてきた混合物10に対して、熱風を吹き付けることによって行うことができる。また、乾燥室21の乾燥温度についても、特に限定されないが、還元反応が始まらないようにする観点から、500℃以下とすることが好ましく、500℃以下の温度で混合物10の全体を均一に乾燥することがより好ましい。
Although the method of the drying process in drying process S31 is not specifically limited, It can carry out by spraying a hot air with respect to the
(2)予熱工程
予熱工程S32では、乾燥工程S31での乾燥処理によって水分を除去した後の混合物を予熱(予備加熱)する。この予熱工程S32は、還元時に温度がスムーズに還元温度まで上がるようにすることを主な目的とする。
(2) Preheating process In preheating process S32, the mixture after water | moisture content was removed by the drying process in drying process S31 is preheated (preheating). The main purpose of the preheating step S32 is to allow the temperature to rise smoothly to the reduction temperature during reduction.
還元反応を行う炉の外部から内部に混合物を装入するとき、混合物が急激に還元温度まで昇温することで、熱応力によって混合物が割れたり、粉状になったりすることがある。また、混合物の温度が均一に上がらないことで、還元反応にばらつきが生じ、生成されるメタルの品質がばらつくことがある。そのため、混合物に対して乾燥工程S31を行った後に、所定の温度にまで予熱することが好ましく、これにより混合物の破壊や還元反応のばらつきを抑えることができる。 When the mixture is charged from the outside to the inside of the furnace where the reduction reaction is performed, the mixture may be rapidly heated to the reduction temperature, and the mixture may be broken or become powdery due to thermal stress. In addition, since the temperature of the mixture does not rise uniformly, the reduction reaction may vary, and the quality of the metal produced may vary. Therefore, after performing drying process S31 with respect to a mixture, it is preferable to preheat even to predetermined temperature, and thereby, destruction of a mixture and the dispersion | variation in a reductive reaction can be suppressed.
予熱工程S32における予熱処理は、回転炉床炉の中に設けられた予熱室で行ってもよく、回転炉床炉の外側に設けられ、乾燥室から予熱室を経て回転炉床炉まで連続するように設けられた予熱室で行ってもよい。例えば、図4に示す還元炉2では、回転炉床炉20の中に、乾燥室21から連続するように設けられている処理室23を予熱室とすることで、回転炉床炉20の内部の温度を高い温度に維持することができるため、還元工程S33において、混合物10を供給した回転炉床炉20の再加熱に必要なエネルギーを、大幅に削減することができる。
The preheating process in the preheating step S32 may be performed in a preheating chamber provided in the rotary hearth furnace, provided outside the rotary hearth furnace, and continuously from the drying chamber to the rotary hearth furnace through the preheating chamber. You may carry out in the preheating chamber provided. For example, in the
予熱工程S32における予熱温度としては、特に限定されないが、600℃以上であることが好ましく、700℃以上であることがより好ましい。他方で、予熱工程S32における予熱温度の上限は、1280℃としてもよい。特に、高い予熱温度で処理することによって、還元工程S33において還元温度まで再加熱する際に必要となるエネルギーを、大幅に削減することができる。 Although it does not specifically limit as preheating temperature in preheating process S32, It is preferable that it is 600 degreeC or more, and it is more preferable that it is 700 degreeC or more. On the other hand, the upper limit of the preheating temperature in the preheating step S32 may be 1280 ° C. In particular, by performing the treatment at a high preheating temperature, it is possible to significantly reduce the energy required for reheating to the reduction temperature in the reduction step S33.
(3)還元工程
還元工程S33では、予熱工程S32にて予熱した混合物に対し、所定の還元温度で還元処理を施す。この還元工程S33は、予熱工程S32で予熱した混合物を還元することを主な目的とする。
(3) Reduction step In the reduction step S33, the mixture preheated in the preheating step S32 is subjected to reduction treatment at a predetermined reduction temperature. The main purpose of the reduction step S33 is to reduce the mixture preheated in the preheating step S32.
還元炉を使用した還元処理においては、ニッケル酸化鉱石に含まれる金属酸化物である酸化ニッケルは可能な限り完全に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱石とともに原料粉末として混合した鉄鉱石等に由来する酸化鉄は一部だけ還元して、目的とするニッケル品位のフェロニッケルが得られようにすることが好ましい。 In the reduction treatment using a reduction furnace, nickel oxide, which is a metal oxide contained in nickel oxide ore, is reduced as completely as possible, while it is derived from iron ore mixed as raw material powder together with nickel oxide ore. It is preferable that iron oxide is partially reduced so that the desired nickel-grade ferronickel is obtained.
還元工程S33における還元温度としては、特に限定されないが、1200℃以上1450℃以下の範囲とすることが好ましい。ここで、還元工程S33における還元温度は、好ましくは1200℃、より好ましくは1300℃を下限とする。また、還元工程S33における還元温度は、好ましくは1450℃、より好ましくは1400℃を上限とする。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応が進みやすくなるため、品質のばらつきを抑制したメタル(フェロニッケル)を生成させることができる。また、この温度範囲で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を進めることができる。 Although it does not specifically limit as reduction temperature in reduction process S33, It is preferable to set it as the range of 1200 to 1450 degreeC. Here, the reduction temperature in the reduction step S33 is preferably 1200 ° C, more preferably 1300 ° C. The reduction temperature in the reduction step S33 is preferably 1450 ° C., more preferably 1400 ° C. By reducing in such a temperature range, the reduction reaction easily proceeds uniformly, so that a metal (ferronickel) with suppressed variation in quality can be generated. Moreover, a desired reduction reaction can be advanced in a relatively short time by reducing in this temperature range.
還元工程S33において還元加熱処理を行う時間は、還元炉の温度に応じて設定されるが、10分以上であることが好ましく、15分以上であることがより好ましい。他方で、還元工程S33において還元加熱処理を行う時間の上限は、製造コストの上昇を抑える観点から、50分以下としてもよく、40分以下としてもよい。 The time for performing the reduction heat treatment in the reduction step S33 is set according to the temperature of the reduction furnace, but is preferably 10 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the time during which the reduction heat treatment is performed in the reduction step S33 may be 50 minutes or less or 40 minutes or less from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing cost.
還元工程S33における還元加熱処理では、例えば1分程度のわずかな時間で、先ず還元反応の進みやすい混合物の表面近傍において、酸化ニッケル及び酸化鉄が還元されメタル化して、鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)となり、シェル(以下、「殻」ともいう)を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴って混合物中のスラグ成分が徐々に熔融して液相のスラグが生成する。これにより、1個の混合物の中で、フェロニッケル等の合金や金属からなるメタル(以下、単に「メタル」という)と、酸化物からなるスラグ(以下、単に「スラグ」という)とが分かれて生成する。 In the reduction heat treatment in the reduction step S33, nickel oxide and iron oxide are first reduced and metallized in the vicinity of the surface of the mixture where the reduction reaction easily proceeds in a short time of about 1 minute, for example, and an iron-nickel alloy (ferronickel) ) To form a shell (hereinafter also referred to as “shell”). On the other hand, in the shell, with the formation of the shell, the slag component in the mixture gradually melts to form liquid phase slag. As a result, in one mixture, a metal made of an alloy such as ferronickel or a metal (hereinafter simply referred to as “metal”) and a slag made of an oxide (hereinafter simply referred to as “slag”) are separated. Generate.
そして、還元工程S33における還元加熱処理の処理時間が10分程度経過すると、還元反応に関与しない余剰の炭素質還元剤の炭素成分が、鉄−ニッケル合金に取り込まれて融点を低下させる。その結果、炭素を含有した鉄−ニッケル合金は溶解して液相となる。 And when the processing time of the reduction heat treatment in the reduction step S33 has passed about 10 minutes, the excess carbon component of the carbonaceous reducing agent not involved in the reduction reaction is taken into the iron-nickel alloy to lower the melting point. As a result, the iron-nickel alloy containing carbon melts and becomes a liquid phase.
上述したように、還元加熱処理によって形成されるスラグは、熔融して液相となっているが、既に分離して生成したメタルとスラグとは混ざり合うことがなく、その後の冷却によってメタル固相とスラグ固相との別相として混在する混在物となる。この混在物の体積は、装入する混合物と比較すると、50%〜60%程度の体積に収縮している。 As described above, the slag formed by the reduction heat treatment is melted into a liquid phase, but the metal and slag that have already been separated and produced do not mix with each other. As a separate phase with slag solid phase, it becomes a mixed material. The volume of the mixture is contracted to a volume of about 50% to 60% as compared with the mixture to be charged.
還元工程S33における還元処理は、上述したとおり、還元炉等を用いて行われる。例えば、図4の還元炉2の処理室24で還元工程S33を行う場合、予熱室である処理室23で混合物を予熱した後、炉床の回転によって処理室24に移動させることが好ましい。
The reduction process in the reduction step S33 is performed using a reduction furnace or the like as described above. For example, when performing reduction process S33 in the
(4)温度保持工程
還元工程S33を経て得られた還元物に対して、回転炉床炉内で所定の温度条件で保持する温度保持工程S34を行ってもよい。具体的に、この温度保持工程S34は、還元工程S33における還元温度を同等の温度に還元物を保持することによって、その還元物中におけるメタル成分をさらに沈降させて纏め、メタルを粗大化させる。これにより、メタルを回収し易くすることができる。
(4) Temperature holding process You may perform the temperature holding process S34 hold | maintained on predetermined temperature conditions within a rotary hearth furnace with respect to the reduced material obtained through reduction process S33. Specifically, in this temperature holding step S34, the reduction product in the reduction step S33 is held at an equivalent temperature, so that the metal components in the reduction product are further settled and gathered to coarsen the metal. Thereby, metal can be easily collected.
還元処理して得られた状態において還元物中のメタル成分が小さい場合、例えば200μm以下程度のバルク状のメタルが得られた場合には、その後の分離工程S4でメタルとスラグとを分離することが困難になる。このとき、必要に応じて、還元物を高温保持することで、還元物中のスラグよりも比重の大きいメタルを沈降、凝集させて、メタルを粗大化させることができる。 When the metal component in the reduced product is small in the state obtained by the reduction treatment, for example, when a bulk metal of about 200 μm or less is obtained, the metal and slag are separated in the subsequent separation step S4. Becomes difficult. At this time, if necessary, the reduced product is kept at a high temperature, so that the metal having a specific gravity larger than that of the slag in the reduced product can be settled and aggregated to coarsen the metal.
温度保持工程S34における還元物の保持温度は、還元工程S33における還元温度に応じて適宜設定することができ、1300℃以上1500℃以下の範囲内にあることが好ましい。この温度範囲内で還元物を高温保持することによって、還元物中のメタル成分を効率よく沈降させて、粗大なメタルを得ることができる。ここで、保持温度が1300℃未満であると、還元物の多くの部分が固相となるため、メタル成分が沈降しないか、沈降した場合であっても粗大なメタルを得るには時間を要する。また、保持温度が1500℃を超えると、得られた還元物と、炉床や炉床炭素質還元剤との反応が進行することで、還元物を回収できなくなることがあり、また、炉を損傷させてしまうことがある。 The holding temperature of the reduced product in the temperature holding step S34 can be appropriately set according to the reduction temperature in the reducing step S33, and is preferably in the range of 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. By maintaining the reduced product at a high temperature within this temperature range, the metal component in the reduced product can be efficiently precipitated to obtain a coarse metal. Here, when the holding temperature is less than 1300 ° C., a large part of the reduced product becomes a solid phase, so that it takes time to obtain a coarse metal even if the metal component does not settle or settles. . In addition, if the holding temperature exceeds 1500 ° C., the reduction product may not be recovered due to the reaction between the obtained reduction product and the hearth or hearth carbonaceous reducing agent, and the furnace may be damaged. I might let you.
温度保持工程S34において温度を保持する時間は、還元炉の温度に応じて設定されるが、10分以上であることが好ましく、15分以上であることがより好ましい。他方で、温度保持工程S34において温度を保持する時間の上限は、製造コストの上昇を抑える観点から、50分以下としてもよく、40分以下としてもよい。 The time for holding the temperature in the temperature holding step S34 is set according to the temperature of the reduction furnace, but is preferably 10 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the time for holding the temperature in the temperature holding step S34 may be 50 minutes or less or 40 minutes or less from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing cost.
温度保持工程S34における処理は、還元反応を行う炉の中で、還元工程S33に続いて連続的に行うことが好ましい。例えば、図4の還元炉2の処理室25で温度保持工程S34を行う場合、処理室24で混合物を還元処理した後、炉床の回転によって処理室25に移動させることが好ましい。
The treatment in the temperature holding step S34 is preferably performed continuously following the reduction step S33 in a furnace that performs a reduction reaction. For example, when the temperature holding step S34 is performed in the
このように、還元工程S33と温度保持工程S34とを連続的に行うことによって、還元物中のメタル成分が効率的に沈降するため、得られるメタルを粗大化させることができる。また、これにより各処理間におけるヒートロスが低減するため、効率的な操業を行うことができる。 As described above, by continuously performing the reduction step S33 and the temperature holding step S34, the metal component in the reduction product is efficiently settled, so that the obtained metal can be coarsened. Moreover, since heat loss between each process reduces by this, efficient operation can be performed.
なお、還元工程S33における還元処理によって、製造上問題ないレベルまでメタルが粗大化している場合には、特に温度保持工程S34を設けることを必要としない。 In addition, when the metal is coarsened to the level which does not have a manufacturing problem by the reduction process in the reduction process S33, it is not particularly necessary to provide the temperature holding process S34.
(5)冷却工程
冷却工程S35は、還元工程S33を経て、あるいは必要に応じて温度保持工程S34にて温度を保持した後の還元物を、続く分離工程S4にて分離回収できる温度にまで冷却する工程である。
(5) Cooling step The cooling step S35 is cooled down to a temperature at which the reduced product after maintaining the temperature in the temperature maintaining step S34 can be separated and recovered in the subsequent separation step S4 after passing through the reduction step S33. It is a process to do.
冷却工程S35における還元物の冷却は、還元反応を行う炉の内側にある処理室と、炉の外側に接続された処理室のうち、少なくともいずれかで行うことができる。例えば、図4の還元炉2では、回転炉床炉20の処理室26を冷却室とし、且つ炉外に外部冷却室27を設けることで、回転炉床炉20の内部における温度低下が小さくなるため、還元炉2におけるエネルギーロスを低減することができる。また、特に回転炉床炉20から外部冷却室27には熱が伝わり難くなるため、還元物の冷却をよりスムーズに行うことができる。
Cooling of the reduced product in the cooling step S35 can be performed in at least one of a processing chamber inside the furnace in which the reduction reaction is performed and a processing chamber connected to the outside of the furnace. For example, in the
冷却工程S35において、還元工程S33を経た還元物を冷却室に移す温度(以下、「回収時温度」ともいう)は、還元物を実質的に固体として扱える温度であればよい。特に、回転炉床炉を用いて還元工程S33を行った場合には、回収時温度ができるだけ高い温度であることが好ましい。このとき、回収時温度をできるだけ高くすることで、冷却室に移すまでの回転炉床炉20の炉床の温度低下が小さくなる。そのため、回転炉床や炉内の雰囲気への冷却及び予熱によるエネルギーロスを低減することができ、再加熱に要するエネルギーをより一層節約することができる。
In the cooling step S35, the temperature at which the reduced product that has passed through the reducing step S33 is transferred to the cooling chamber (hereinafter also referred to as “recovery temperature”) may be any temperature that allows the reduced product to be handled substantially as a solid. In particular, when the reduction step S33 is performed using a rotary hearth furnace, the recovery temperature is preferably as high as possible. At this time, by raising the temperature at the time of recovery as much as possible, the temperature drop of the hearth of the
ここで、冷却工程S35における回収時温度は、600℃以上であることが好ましい。回収時温度をこのような高い温度にすることで、再加熱に要するエネルギーが大幅に低減するため、より低コストで効率的な製錬処理を行うことができる。また、回転炉床炉20の炉床における温度差が減少することで、その炉床や炉壁等に加わる熱応力も減少するため、回転炉床炉20の寿命を大きく延ばすことができることに加え、回転炉床炉20の操業中の不具合も大幅に減らすことができる。
Here, the recovery temperature in the cooling step S35 is preferably 600 ° C. or higher. By setting the temperature at the time of recovery to such a high temperature, the energy required for reheating is significantly reduced, so that an efficient smelting process can be performed at a lower cost. Further, since the temperature difference in the hearth of the
本実施の形態では、還元処理工程S3における反応が理想的に進行した場合、還元処理工程S3を行った後の混合物は、メタルとスラグとの混在物になる。このとき、大きな塊のメタルが形成されることで、還元炉から回収する際における回収の手間を低減させることができ、また、メタル回収率の低下を抑えることができる。 In the present embodiment, when the reaction in the reduction treatment step S3 progresses ideally, the mixture after the reduction treatment step S3 is a mixture of metal and slag. At this time, by forming a large lump of metal, it is possible to reduce the time and effort required for recovery from the reduction furnace, and it is possible to suppress a decrease in the metal recovery rate.
<4.分離工程>
分離工程S4では、還元処理工程S3にて生成した還元物から、メタル(フェロニッケルメタル)を分離して回収する。具体的には、混合物を還元加熱処理することによって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(スラグ固相)とを含む混在物(還元物)から、メタル相を分離して回収する。
<4. Separation process>
In the separation step S4, metal (ferronickel metal) is separated and recovered from the reduced product generated in the reduction treatment step S3. Specifically, the metal phase is separated and recovered from a mixture (reduced product) containing a metal phase (metal solid phase) and a slag phase (slag solid phase) obtained by reducing and heating the mixture. To do.
固体として得られたメタル相とスラグ相との混在物からメタル相とスラグ相とを分離する方法としては、例えば、篩い分けによる不要物の除去に加えて、比重による分離や、磁力による分離等の方法を利用することができる。また、得られたメタル相とスラグ相は、濡れ性が悪いことから容易に分離することができ、上述した大きな混在物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させ、あるいは篩い分けの際に所定の振動を与える等の衝撃を付与することで、その混在物から、メタル相とスラグ相とを容易に分離することができる。 As a method for separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid, for example, in addition to removing unnecessary materials by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, etc. Can be used. In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated because of poor wettability. For example, the above-mentioned large mixture can be dropped with a predetermined drop or screened. At this time, by applying an impact such as applying a predetermined vibration, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture.
このようにしてメタル相とスラグ相とを分離することによって、メタル相を回収し、フェロニッケルの製品とすることができる。 In this way, by separating the metal phase and the slag phase, the metal phase can be recovered and made into a ferronickel product.
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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[混合処理工程]
実施例1〜12、比較例1〜3の各試料について、原料鉱石としてのニッケル酸化鉱石と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石、バインダー、及び炭素質還元剤(石炭粉)を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合した。
[Mixing process]
About each sample of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-3, nickel oxide ore as raw material ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder) Mixing was performed using a mixer while adding an appropriate amount of water.
ここで、炭素質還元剤としては、粒子(還元剤粒子)によって構成され、且つ、平均還元剤粒子体積率の値と、平均最大粒子長の値が、表4に記載される数値にあるものを用いた。また、炭素質還元剤の含有量は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe2O3)とを過不足なく還元するのに必要な量を100質量%としたときに、34質量%になるようにした。 Here, the carbonaceous reducing agent is composed of particles (reducing agent particles), and the value of the average reducing agent particle volume fraction and the value of the average maximum particle length are those shown in Table 4. Was used. In addition, the content of the carbonaceous reducing agent is 100 mass of the amount necessary for reducing nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel oxide ore that is the raw material ore without excess or deficiency. %, It was set to 34% by mass.
なお、表4に記載される平均最大粒子長は、金属顕微鏡を用いて、無作為に選定し測定した還元剤粒子300個の最大粒子長の平均値より求めた。また、還元剤粒子の体積は、還元剤粒子の密度が既知であることから、質量を測定することにより求めた。 In addition, the average maximum particle length described in Table 4 was obtained from the average value of the maximum particle lengths of 300 reducing agent particles randomly selected and measured using a metal microscope. Further, the volume of the reducing agent particles was determined by measuring the mass because the density of the reducing agent particles is known.
そして、混合機を用いて原料を混合した後、二軸混練機を用いて原料を混練することで、混合物を得た。 And after mixing a raw material using a mixer, the mixture was obtained by kneading | mixing a raw material using a biaxial kneader.
[前処理工程]
混合処理によって得られる混合物に対して、パン型造粒機を用いてφ18±1.5mmの球形状のペレットに成形することで塊状化した後、固形分が70重量%程度、水分が30重量%程度となるように、200℃〜250℃の熱風を吹き付けて乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後の混合物(ペレット)の固形分組成(炭素を除く)を示す。
[Pretreatment process]
The mixture obtained by the mixing process is agglomerated by forming into a spherical pellet of φ18 ± 1.5 mm using a pan-type granulator, and then the solid content is about 70% by weight and the water content is 30%. A drying treatment was performed by blowing hot air of 200 ° C. to 250 ° C. so that it would be about%. Table 3 below shows the solid content composition (excluding carbon) of the mixture (pellet) after the drying treatment.
[還元処理工程]
前処理を行った後のペレットを、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気にした、回転炉床炉を有する還元炉に各々装入した。還元炉としては、図4に示すように、炉床が回転移動する領域を4分割するように4つの処理室23〜26を備えた回転炉床炉20を有するものを用いた。この還元炉2では、乾燥室21が回転炉床炉20の処理室23に接続されており、また、外部冷却室27が回転炉床炉20の処理室26に接続されている。
[Reduction treatment process]
The pellets after the pretreatment were respectively charged into a reduction furnace having a rotary hearth furnace in a nitrogen atmosphere substantially free of oxygen. As the reduction furnace, as shown in FIG. 4, a reduction furnace having a
そして、回転炉床炉20の炉外に接続された乾燥室21にペレットを装入して乾燥処理を施した後、乾燥室21に連続して回転炉床炉20の中に設けられた、予熱室である処理室23に移行させ、予熱室内の温度を700℃以上1280℃以下の範囲に保持して、ペレットに対して予熱処理を行った。
And after charging the drying
続いて、予熱処理後のペレットを、回転炉床炉20の中で処理室24に移行させて、表4に示す温度及び時間で還元処理を行った。
Subsequently, the preheat-treated pellets were transferred to the
還元処理を経て得られたペレットの還元物は、表4に示す還元温度と同じ温度に維持された温度保持室である処理室25と、冷却室である処理室26との順に移行させ、次いで、回転炉床炉20に接続された外部冷却室27に移行させ、窒素を流しながら速やかに室温まで冷却して大気中へ取り出した。なお、還元物の回転炉床炉20からの回収は、還元物を外部冷却室27に移行させる際に行い、外部冷却室27に設置したガイドに還元物を沿わせるようにして回収した。
The reduced product of the pellets obtained through the reduction treatment is transferred in the order of the
また、還元加熱処理後の各試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100型)により分析して算出した。 Moreover, about each sample after reduction heat processing, the nickel metalization rate and the nickel content rate in a metal were analyzed and calculated by the ICP emission-spectral-analyzer (SHIMAZU S-8100 type | mold).
ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率は、以下の式により算出した。
ニッケルメタル化率=
ペレット中のメタル化したNi量÷(ペレット中の全てのNi量)×100(%)
メタル中のニッケル含有率=
ペレット中のメタル化したNi量÷(ペレット中のメタル化したNiとFeの合計量)×100(%)
The nickel metal conversion rate and the nickel content rate in the metal were calculated by the following equations.
Nickel metal conversion rate =
Amount of Ni metalized in pellets / (total amount of Ni in pellets) × 100 (%)
Nickel content in metal =
Amount of metallized Ni in pellet ÷ (total amount of metallized Ni and Fe in pellet) x 100 (%)
下記表4に、実施例1〜12、比較例1〜4の各試料より得られたメタルのニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を示す。 Table 4 below shows the nickel metal conversion rate of metals obtained from the samples of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4, and the nickel content in the metal.
表4の結果に示されるように、炭素質還元剤として、粒子(還元剤粒子)によって構成され、還元剤粒子の平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、且つ、還元剤粒子の平均最大粒子長が5μm以上500μm以下であるものを用いることで、ニッケルメタル化率は98.4%以上と高く、メタル中のニッケル含有量も18.2%以上と高い、高品位のフェロニッケルを製造することができることが分かった(実施例1〜実施例12)。 As shown in the results of Table 4, the carbonaceous reducing agent is constituted by particles (reducing agent particles), the average reducing agent particle volume ratio of the reducing agent particles is 5% or more and 80% or less, and the reducing agent. By using particles having an average maximum particle length of 5 μm or more and 500 μm or less, the nickel metal conversion rate is as high as 98.4% or more, and the nickel content in the metal is also high as 18.2% or more. It was found that ferronickel can be produced (Examples 1 to 12).
このように、高品位のフェロニッケルを製造することができた理由として、特定の大きさを有する所定の形状の炭素質還元剤を含有させることで、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤との接触面積や、混合物の均一性が高まり、それにより均一であり且つ効率的な製錬処理を行えるようになったことが考えられる。 As described above, the reason why the high-quality ferronickel could be produced is that the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent are brought into contact with each other by containing a carbonaceous reducing agent having a specific size and a predetermined shape. It is conceivable that the uniformity of the area and the mixture has been increased, thereby enabling uniform and efficient smelting treatment.
これに対して、比較例1の結果に示されるように、平均還元剤粒子体積率を80%超にした場合、ニッケルメタル化率は91.2%であり、メタル中ニッケル含有量は15.1%であり、実施例と比較して低い値であった。 On the other hand, as shown in the results of Comparative Example 1, when the average reducing agent particle volume ratio is more than 80%, the nickel metallization ratio is 91.2%, and the nickel content in the metal is 15.2. It was 1% and was a low value compared with the Example.
また、比較例2〜比較例3の結果に示されるように、還元剤粒子の平均最大粒子長を5μm未満にし(比較例2)、又は500μmを超えた場合(比較例3)、ニッケルメタル化率は高くても86.8%であり、メタル中ニッケル含有量は高くても14.3%であり、実施例と比較して低い値であった。 Further, as shown in the results of Comparative Examples 2 to 3, when the average maximum particle length of the reducing agent particles is less than 5 μm (Comparative Example 2), or exceeds 500 μm (Comparative Example 3), nickel metallization is performed. The rate was 86.8% at the highest, and the nickel content in the metal was 14.3% at the highest, which was a low value compared to the examples.
1 還元剤粒子
10 混合物
2 還元炉
20 回転炉床炉
21 乾燥室
23〜26 処理室
27 外部冷却室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reducing
Claims (4)
前記炭素質還元剤として粒子(還元剤粒子)から構成されるものを用い、
前記還元剤粒子についての、下記式(1)及び(2)により求められる平均還元剤粒子体積率が5%以上80%以下であり、
下記式(3)により求められる平均最大粒子長が5μm以上500μm以下である
酸化鉱石の製錬方法。
平均還元剤粒子体積率
=還元剤粒子300個の還元剤粒子体積率の総和/300 ・・・(1)
還元剤粒子体積率
=(還元剤粒子の体積/還元剤粒子の最大粒子長を直径とする球の体積)×100
・・・(2)
平均最大粒子長=還元剤粒子300個の最大粒子長の総和/300 ・・・(3) A smelting method in which an oxidized ore and a carbonaceous reducing agent are mixed, and the resulting mixture is heated and subjected to a reduction treatment to obtain a reduced metal and slag.
Using the carbonaceous reducing agent composed of particles (reducing agent particles),
About the reducing agent particles, the average reducing agent particle volume ratio obtained by the following formulas (1) and (2) is 5% or more and 80% or less,
A method for smelting an oxidized ore having an average maximum particle length of 5 μm or more and 500 μm or less determined by the following formula (3)
Average reducing agent particle volume ratio = total of reducing agent particle volume ratio of 300 reducing agent particles / 300 (1)
Reducing agent particle volume ratio = (volume of reducing agent particle / volume of sphere having diameter of maximum particle length of reducing agent particle) × 100
... (2)
Average maximum particle length = the sum of the maximum particle lengths of 300 reducing agent particles / 300 (3)
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting an oxidized ore according to claim 1, wherein a reduction temperature in the reduction treatment is 1200 ° C or higher and 1450 ° C or lower.
請求項1又は2に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting an oxide ore according to claim 1, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.
請求項1乃至3のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for refining oxide ore according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal is ferronickel.
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