JP2020037727A - Smelting method for ore oxide - Google Patents

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Abstract

To provide a smelting method for an ore oxide, by which high-quality metal can be efficiently produced by improving the quality of a metal in a smelting method of reducing a mixture containing ore oxide such as nickel ore oxide.SOLUTION: The smelting method for ore oxide includes a mixing step of mixing an ore oxide and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, an extruding step of charging the mixture into an extruder and extruding the mixture, a molding step of cutting the extruded mixture at a predetermined interval and obtaining a molded product having a cut surface, and a reducing step of obtaining a reduced product containing a metal and slag by subjecting the obtained molded product to a reduction treatment.SELECTED DRAWING: Figure 1

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を原料として炭素質還元剤により還元することで還元物を得る製錬方法に関する。   The present invention relates to a method for smelting an oxide ore, for example, a method for smelting an oxide ore such as a nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent to obtain a reduced product.

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高温高圧で酸浸出し、ニッケルやコバルトが混在した混合硫化物(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 method for smelting nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a kind of oxide ore, a dry smelting method that uses a smelting furnace to produce nickel matte, and iron and nickel using a rotary kiln or a moving hearth furnace There are known a dry smelting method for producing ferronickel, which is an alloy of the present invention, and a wet smelting method for producing a mixed sulfide (mixed sulfide) containing nickel and cobalt at high temperature and pressure using an autoclave. ing.

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 reducing and smelting nickel oxide ore using a dry smelting method, the nickel oxide ore as a raw material is crushed to an appropriate size in order to advance the reaction. Agglomeration processing is performed as preprocessing.

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以上30mm以下程度の成形物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」ということもある)とするのが一般的である。   Specifically, when the nickel oxide ore is agglomerated, that is, when the powdered or fine ore is agglomerated, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke. The mixture is then adjusted for water content, and then charged into a lump manufacturing machine, for example, a molded product (pellet, briquette, or the like having a side or diameter of about 10 mm or more and 30 mm or less; hereinafter, simply referred to as “pellet”. It is common to say).

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、ペレットを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。   The pellets obtained by agglomeration need to have a certain degree of air permeability in order to "blow off" the contained water. Further, if the reduction does not proceed uniformly in the pellets in the subsequent reduction treatment, the composition of the obtained reduced product becomes non-uniform, which causes inconveniences such as dispersion or uneven distribution of the metal. Therefore, it is important to uniformly mix the mixture when preparing pellets and to maintain the temperature as uniform as possible when reducing the obtained pellets.

例えば、特許文献1では、ニッケル含有量の高いフェロニッケルを安定して高効率でかつ安価に製造できるフェロニッケルの製造方法について開示されている。具体的には、酸化ニッケル及び酸化鉄を含有する原料と炭素質還元剤とからなる混合物を造粒機でペレット化したペレットを移動炉床炉内で加熱還元するに際し、ペレットの炉内滞留時間を調整することによって、ニッケル含有量の高いフェロニッケルを得る方法が開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses a method for producing ferronickel that can stably produce ferronickel having a high nickel content at high efficiency and at low cost. Specifically, upon heating and reducing pellets obtained by pelletizing a mixture comprising a raw material containing nickel oxide and iron oxide and a carbonaceous reducing agent in a moving hearth furnace, the residence time of the pellets in the furnace A method for obtaining ferronickel with a high nickel content by adjusting the temperature of the ferro-nickel is disclosed.

さて、ペレットの還元処理は、還元炉等を用いて行われ、例えば、ペレットを所定の還元温度に加熱した還元炉に装入し還元加熱する。還元処理では、先ず還元反応の進みやすいペレット表面の酸化物が還元されメタル化して殻(シェル)が形成される。   Now, the reduction treatment of the pellets is performed by using a reduction furnace or the like. For example, the pellets are charged into a reduction furnace heated to a predetermined reduction temperature and subjected to reduction heating. In the reduction treatment, first, the oxide on the pellet surface where the reduction reaction easily proceeds is reduced and metallized to form a shell.

しかしながら、例えば酸化鉱石中に還元対象ではない酸化物(不純物)が含まれる場合等には、ペレット表面の酸化物の還元が進まず、シェルの形成が阻害されることがあった。ペレット表面にシェルが形成されていない状態で酸化物が還元されると、ペレット中に含まれる炭素質還元剤等が加熱還元処理中にペレットの外部に漏出することがあった。そのため、ペレット全体において還元反応にばらつきが生じ、高品質なメタルを効率的に製造することが困難になるという問題が生じていた。   However, for example, when the oxide ore that is not the object of reduction is contained in the oxide ore, the reduction of the oxide on the pellet surface does not proceed, and the formation of the shell may be hindered. If the oxide is reduced in a state where no shell is formed on the surface of the pellet, the carbonaceous reducing agent and the like contained in the pellet may leak out of the pellet during the heat reduction treatment. For this reason, there has been a problem in that the reduction reaction varies in the entire pellet, and it is difficult to efficiently produce high-quality metal.

特開2004−156140号公報JP 2004-156140 A

本発明は、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石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、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質のメタルを効率的に製造することができる酸化鉱石の製錬方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a smelting method for producing a metal by reducing a mixture containing an oxide ore such as a nickel oxide ore, which can improve the quality of the obtained metal and efficiently produce a high-quality metal. It is an object of the present invention to provide a method for smelting an oxide ore that can be performed.

本発明者らは、酸化鉱石を含む混合物を押し出して所定間隔に切断して成形物を得て、その成形物に還元処理を施すことによって、成形物の表面にシェルを有効に形成させることができ、これにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have found that a mixture containing oxide ore is extruded and cut at a predetermined interval to obtain a molded product, and by subjecting the molded product to a reduction treatment, a shell can be effectively formed on the surface of the molded product. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved thereby, and have completed the present invention.

(1)本発明の第1は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を押出機に装入して押し出す押出工程と、押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程と、得られた成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。   (1) A first step of the present invention is a mixing step of mixing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, an extruding step of charging the mixture into an extruder and extruding the mixture, A method of smelting an oxide ore comprising: a forming step of obtaining a molded product having a cut surface by cutting at intervals; and a reducing step of performing a reduction treatment on the obtained molded product to obtain a reduced product containing metal and slag. It is.

(2)本発明の第2は、第1の発明において、前記還元工程では、得られた成形物の表面を還元性気体に接触させることにより該成形物の表面にメタルからなるシェルを形成する還元第1工程と、シェルが形成された成形物を所定の温度に加熱することにより還元物を得る還元第2工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。   (2) In a second aspect of the present invention, in the first aspect, in the reduction step, a shell made of metal is formed on the surface of the molded article by contacting the surface of the obtained molded article with a reducing gas. An oxidized ore smelting method including a first reduction step and a second reduction step of heating a molded product having a shell formed thereon to a predetermined temperature to obtain a reduced product.

(3)本発明の第3は、第2の発明において、前記還元第2工程における還元処理後の雰囲気気体の少なくとも一部を、前記還元第1工程における処理空間に供給し、前記成形物に接触させる前記還元性気体として用いる酸化鉱石の製錬方法である。   (3) In a third aspect of the present invention, in the second aspect, at least a part of the atmospheric gas after the reduction treatment in the second reduction step is supplied to a processing space in the first reduction step, and the molded article is formed. A smelting method of an oxide ore used as the reducing gas to be contacted.

(4)本発明の第4は、第2又は第3の発明において、前記還元第1工程では、前記成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持し、前記還元第2工程では、前記成形物を1200℃以上1450℃以下の温度に保持する酸化鉱石の製錬方法である。   (4) In a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, in the first reduction step, the molded article is kept at a temperature of 900 ° C. or more and less than 1200 ° C., and in the second reduction step, This is a method for smelting an oxide ore in which a molded product is kept at a temperature of 1200 ° C. or more and 1450 ° C. or less.

(5)本発明の第5は、第1から第4のいずれかの発明において、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。   (5) A fifth aspect of the present invention is the method for refining an oxide ore in which the oxide ore is a nickel oxide ore according to any one of the first to fourth inventions.

本発明に係る酸化鉱石の製錬方法によれば、高品質なメタルを効率的に製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the smelting method of the oxide ore which concerns on this invention, a high quality metal can be manufactured efficiently.

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。It is a flowchart showing an example of a flow of a smelting method of nickel oxide ore.

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. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various changes can be made without changing the gist of the present 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.酸化鉱石の製錬方法の概要≫
本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法は、原料鉱石である酸化鉱石(酸化物)を炭素質還元剤と混合し、その混合物(ペレット)に対して製錬炉(還元炉)内で還元処理を施すことによって、メタルとスラグとを生成させるものである。
≪1. Outline of smelting method of oxide ore
In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, oxide ore (oxide) as a raw material ore is mixed with a carbonaceous reducing agent, and the mixture (pellet) is mixed in a smelting furnace (reduction furnace). By performing the reduction treatment, metal and slag are generated.

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と炭素質還元剤とを混合して成形物を形成して、成形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。   For example, as the oxide ore, a nickel oxide ore containing nickel oxide, iron oxide, or the like is used as a raw material, and the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to form a molded product. There is a method of producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by reducing preferentially and partially reducing iron.

そして、本実施の形態に係る酸化鉱石の製錬方法においては、酸化鉱石を含む混合物を押し出して所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得て、その成形物に還元処理を施すことを特徴としている。   In the method for smelting oxide ore according to the present embodiment, a mixture containing oxide ore is extruded and cut at a predetermined interval to obtain a molded product having a cut surface, and the molded product is subjected to reduction treatment. It is characterized by.

このような方法によれば、切断面を有する成形物に還元処理を施すことによって、切断面及びその近傍で還元反応が進行しやすくなりメタルシェルが良好に形成されるようになる。また、その切断面に形成されたメタルシェルを起点として切断面以外の表面にもメタルシェルが形成されるようになる。そして、このように成形物の表面にメタルシェルが形成されることにより、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを抑制し、成形物内における還元反応を均一にして、得られるメタルの品位を高めることができる。   According to such a method, by subjecting the molded product having the cut surface to the reduction treatment, the reduction reaction easily proceeds at the cut surface and the vicinity thereof, and the metal shell is formed well. Further, metal shells are formed on surfaces other than the cut surface with the metal shell formed on the cut surface as a starting point. By forming the metal shell on the surface of the molded product in this way, it is possible to prevent the carbonaceous reducing agent and the like contained in the molded product from leaking to the outside during the heat reduction treatment, and to reduce the reduction in the molded product. By making the reaction uniform, the quality of the obtained metal can be improved.

≪2.ニッケル酸化鉱石を用いてフェロニッケルの製造する製錬方法≫
以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に含まれるニッケル(酸化ニッケル)と鉄(酸化鉄)を還元することで、鉄−ニッケル合金のメタルを生成させ、さらに、そのメタルを分離することによってフェロニッケルを製造する製錬方法を例に挙げて説明する。
{2. Smelting method for producing ferronickel using nickel oxide ore.
In the following, the nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, are reduced to generate a metal of the iron-nickel alloy, and the metal is separated to separate the ferromagnetic alloy. A smelting method for producing nickel will be described as an example.

具体的に、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法は、図1に示すように、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程S1と、混合物を押出機に装入して混合物を押し出す押出工程S2と、押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程S3と、成形物を乾燥処理する乾燥工程S4と、成形物を所定の温度に加熱する加熱処理工程S5と、成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程S6と、還元物からメタルとスラグを分離する分離工程S7と、を含む。   Specifically, as shown in FIG. 1, the smelting method of nickel oxide ore according to the present embodiment includes a mixing step S1 of mixing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, and extruding the mixture. An extrusion step S2 of charging the mixture and extruding the mixture, a molding step S3 of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain a molded article having a cut surface, a drying step S4 of drying the molded article, and a molding step. A heat treatment step S5 for heating the product to a predetermined temperature, a reduction process S6 for performing a reduction process on the molded product to obtain a reduced product containing metal and slag, and a separation process S7 for separating the metal and slag from the reduced product. ,including.

<2−1.混合工程>
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る工程である。具体的には、混合工程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0.2mm以上0.8mm以下程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing a nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, a carbonaceous reducing agent is added to and mixed with nickel oxide ore, which is a raw material ore, and an optional additive such as iron ore, flux component, binder, etc. A powder having a diameter of about 0.2 mm to 0.8 mm is added and mixed to obtain a mixture.

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(Fe)とを少なくとも含有する。 The nickel oxide ore, which is a raw material ore, is not particularly limited, and limonite ore, saprolite ore, or the like can be used. Note that the nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).

炭素質還元剤としては、特に限定されないが、例えば、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。なお、この炭素質還元剤は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度や粒度分布と同等の大きさのものであると、均一に混合しやすく、還元反応も均一に進みやすくなるため好ましい。   Although it does not specifically limit as a carbonaceous reducing agent, For example, coal powder, coke powder, etc. are mentioned. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has a particle size and a particle size distribution equivalent to that of the nickel oxide ore, which is a raw material ore, because it is easy to mix uniformly and the reduction reaction easily proceeds uniformly.

炭素質還元剤の含有量(混合物中に含まれる炭素質還元剤の含有量)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、50.0質量%以下の割合とすることが好ましく、40.0質量%以下の割合とすることがより好ましい。鉄の還元量を抑えて、ニッケル品位を高めることができ、高品質のフェロニッケルを製造することができる。   As the content of the carbonaceous reducing agent (the content of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture), the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide constituting the nickel oxide ore to nickel metal and the iron oxide ( 50.0% by mass when the total value of the chemical equivalents required to reduce ferric oxide to metallic iron (also referred to as “the sum of the chemical equivalents” for convenience) is 100% by mass. The ratio is preferably set to the following ratio, more preferably 40.0% by mass or less. The amount of iron reduction can be suppressed, the nickel quality can be increased, and high quality ferronickel can be manufactured.

炭素質還元剤の混合量としては、化学当量の合計値を100質量%としたときに、10.0質量%以上の割合とすることが好ましく、15.0質量%以上の割合とすることがより好ましい。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。   The mixing amount of the carbonaceous reducing agent is preferably not less than 10.0% by mass, and more preferably not less than 15.0% by mass, when the total value of the chemical equivalents is 100% by mass. More preferred. The reduction of nickel can proceed efficiently and productivity can be improved.

また、任意成分の添加剤である鉄鉱石としては、例えば、鉄品位が50.0質量%程度以上の鉄鉱石、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。   As the iron ore as an optional additive, for example, iron ore having an iron grade of about 50.0% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, or the like can be used.

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。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。   Examples of the flux component include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, and silicon dioxide. Examples of the binder include bentonite, polysaccharide, resin, water glass, dehydrated cake, and the like.

なお、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(質量%)の一例を示すが、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 mass) of some raw material powders mixed in the mixing step S1, but the composition of the raw material powders is not limited to this.

Figure 2020037727
Figure 2020037727

また、得られた混合物に対して混練を行ってもよい。原料粉末を含む混合物を混練することによって、その混練時に混合物に対して圧力(せん断力)を加えることができ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。また、混練を行うことにより混合物の粒子の間に形成される空隙を減少させることができる。   Further, the obtained mixture may be kneaded. By kneading the mixture containing the raw material powder, a pressure (shear force) can be applied to the mixture at the time of the kneading, and the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, etc. are disaggregated and the mixture is more uniformly mixed. State. Further, by kneading, it is possible to reduce voids formed between particles of the mixture.

混練は、ブラベンダー等のバッチ式ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ヘリカルローター、ロール、一軸混練機、二軸混練機等を用いて行うことができる。   The kneading can be performed using a batch type kneader such as Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single-screw kneader, a twin-screw kneader, or the like.

<2−2.押出工程>
押出工程S2は、混合物を押出機に装入して混合物を押し出す工程である。具体的には、混合工程S1で得られたニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を押出機に装入して混合物を押し出す。これにより、混合物に対して圧力(せん断力)が加えられ、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いてその混合物をより均一に混合させた状態とすることができる。さらに、混合物内の空隙を減少させることができる。これらのことから、後述する還元工程において成形物の還元反応が均一に起りやすくなり、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。
<2-2. Extrusion process>
The extrusion step S2 is a step of charging the mixture into an extruder and extruding the mixture. Specifically, a mixture containing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent obtained in the mixing step S1 is charged into an extruder, and the mixture is extruded. As a result, a pressure (shearing force) is applied to the mixture, and the aggregation of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like is released, and the mixture can be more uniformly mixed. Furthermore, voids in the mixture can be reduced. From these facts, the reduction reaction of the molded product easily occurs uniformly in the reduction step described later, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.

押出工程S2で使用することのできる押出機は、高圧、高せん断力で混合物を混練して成形できるものであることが好ましく、一軸押出機、二軸押出機等を挙げることができる。特に、二軸押出機を備えたものであることが好ましい。高圧、高せん断で混合物を混練することにより、原料粉の混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練することができるうえ、得られる成形物の強度を高めることができる。また、二軸押出機を備えたものを用いることにより、連続的に高い生産性を保ちながら成形物を得ることができる。   The extruder that can be used in the extrusion step S2 is preferably one capable of kneading and molding the mixture under high pressure and high shearing force, and examples thereof include a single screw extruder and a twin screw extruder. In particular, it is preferable to provide a twin-screw extruder. By kneading the mixture at high pressure and high shear, the mixture of the raw material powders can be deagglomerated, can be effectively kneaded, and the strength of the obtained molded product can be increased. Moreover, by using the one provided with the twin-screw extruder, it is possible to continuously obtain a molded product while maintaining high productivity.

<2−3.成形工程>
成形工程S3は、押し出された混合物を、所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る工程である。
<2-3. Molding process>
The molding step S3 is a step of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain a molded article having a cut surface.

ここで、後述する還元工程S6では、成形物に対して還元処理を施すことによって、先ずは成形物の表面から還元反応が進行してシェルが形成される。ところが、そのシェルが適切に形成されないと、内部の炭素質還元剤が漏出してしまうおそれがある。   Here, in a reduction step S6 to be described later, by performing a reduction treatment on the molded article, first, a reduction reaction proceeds from the surface of the molded article to form a shell. However, if the shell is not formed properly, the internal carbonaceous reducing agent may leak.

そこで、後述する還元工程S6に供する成形物として、切断面を有する成形物を用いる。切断面を有する成形物に対して還元処理を施すことによって、切断面及びその近傍で還元反応が進行しやすくなりメタルシェルが良好に形成されるようになる。また、そのメタルシェルを起点として切断面以外の表面にもメタルシェルが形成される。このように、切断面を有する成形物を還元処理対象とし、成形物の表面にメタルシェルを良好に形成させるようにすることで、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを抑制することができる。   Therefore, a molded product having a cut surface is used as a molded product to be subjected to the reduction step S6 described below. By performing a reduction treatment on a molded product having a cut surface, a reduction reaction easily proceeds on the cut surface and in the vicinity thereof, and a metal shell can be favorably formed. Further, a metal shell is formed on a surface other than the cut surface with the metal shell as a starting point. As described above, the molded product having the cut surface is subjected to the reduction treatment, and the metal shell is favorably formed on the surface of the molded product, whereby the carbonaceous reducing agent or the like contained in the molded product during the heat reduction treatment is obtained. Can be suppressed from leaking to the outside.

混合物を切断するに際しては、切断機を使用して行うことができる。混合物の切断処理は、押出工程S2での押し出し処理に引き続き連続的な操作で行うようにすることが好ましい。具体的には、排出口に切断機が設けられた押出機を使用し、その押出機に混合物を投入し、押し出される混合物をその排出口にて切断機により切断する。このように、連続的な処理で成形物を製造することで、生産性を高くすることができ、また成形物同士の品質のばらつきを小さくすることができる。   The cutting of the mixture can be performed using a cutting machine. The cutting of the mixture is preferably performed by a continuous operation following the extrusion in the extrusion step S2. Specifically, an extruder provided with a cutter at an outlet is used, the mixture is put into the extruder, and the extruded mixture is cut at the outlet by the cutter. As described above, by manufacturing a molded product by continuous processing, productivity can be increased, and variation in quality between molded products can be reduced.

押し出された混合物の切断間隔としては、所望とする成形物の大きさに応じて適宜設定すればよい。成形物(切断面を有する成形物)の形状は、特に限定はされないが、例えば平板状又は円盤状等の形状を挙げることができる。   The cutting interval of the extruded mixture may be appropriately set according to the desired size of the molded product. The shape of the molded product (molded product having a cut surface) is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate shape and a disk shape.

また、成形物の表面積に対する切断面の面積の割合についても、特に限定されないが、例えば、切断面の面積/成形物の表面積で0.1以上とすることが好ましく、0.2以上程度とすることがより好ましく0.3以上とすることがさらに好ましい。切断面の面積/成形物の表面積が0.1以上となるようにして切断面を有する成形物を調製することにより、成形物の表面全体において還元反応性を高めることができ、成形物の表面により均一にメタルシェルを形成させることができる。なお、上限としては、0.9以下程度とすることが好ましい。切断面の面積/成形物の表面積の割合を上記の範囲とすることで、還元炉に装入しやすい形状に成形することができ、成形物の取り扱いが比較的容易になるという点でもさらに好ましい。   Also, the ratio of the area of the cut surface to the surface area of the molded product is not particularly limited. For example, the ratio of the area of the cut surface / the surface area of the molded product is preferably 0.1 or more, and more preferably about 0.2 or more. More preferably, it is more preferably 0.3 or more. By preparing a molded product having a cut surface such that the area of the cut surface / the surface area of the molded product is 0.1 or more, reduction reactivity can be increased over the entire surface of the molded product, and the surface of the molded product can be reduced. Thus, a metal shell can be formed more uniformly. The upper limit is preferably about 0.9 or less. By setting the ratio of the area of the cut surface / the surface area of the molded product in the above range, the molded product can be formed into a shape that can be easily charged into the reduction furnace, and the molded product can be relatively easily handled. .

<2−4.乾燥工程>
乾燥工程S4は、成形工程S3にて得られた成形物を乾燥処理する工程である。ここで、成形物は、その水分が例えば50質量%程度と過剰に含まれていることがある。そのため、過剰の水分を含む成形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、膨張して成形物が破壊することがある。
<2-4. Drying process>
The drying step S4 is a step of drying the molded product obtained in the molding step S3. Here, the molded product may contain an excessive amount of water, for example, about 50% by mass. Therefore, when the temperature of the molded article containing excessive moisture is rapidly increased to the reduction temperature, the moisture is vaporized at a stretch, and the molded article may be broken by expansion.

したがって、得られた成形物に対して乾燥処理を施し、例えば成形物の固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにすることで、次工程の還元工程における還元加熱処理で、成形物が崩壊することを防ぐことができる。また、成形物は、過剰な水分によりべたべたした状態となっていることが多く、乾燥処理を施すことによって、取り扱いを容易にすることができる。   Therefore, by subjecting the obtained molded product to a drying treatment, for example, by setting the solid content of the molded product to about 70% by mass and the water content to about 30% by mass, the reduction heating in the subsequent reduction step is performed. The treatment can prevent the molded product from collapsing. Further, the molded product is often in a sticky state due to excessive moisture, and can be easily handled by performing a drying treatment.

具体的に、乾燥工程S4における成形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300℃以上400℃以下の熱風を成形物に対して吹き付けて乾燥させる。なお、この乾燥処理時における成形物の温度としては100℃未満とすることが、成形物が破壊されにくくなり好ましい。   Specifically, the drying process on the molded product in the drying step S4 is not particularly limited. For example, hot air of 300 ° C. or more and 400 ° C. or less is blown on the molded product to be dried. In addition, it is preferable that the temperature of the molded product during the drying treatment is less than 100 ° C. because the molded product is less likely to be broken.

なお、還元炉への装入等の取り扱い時や還元加熱処理時に、破壊が生じない態様となっていれば、乾燥工程S4における乾燥処理を省略することができる。   Note that the drying process in the drying step S4 can be omitted as long as no destruction occurs during handling such as charging into a reduction furnace or during reduction heating treatment.

下記表2に、乾燥処理後の成形物における固形分中組成(質量部)の一例を示す。なお、成形物の組成としては、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 mass) in the solid content of the molded product after the drying treatment. The composition of the molded product is not limited to this.

Figure 2020037727
Figure 2020037727

<2−5.加熱処理工程>
乾燥工程S4で得た成形物を、所定の温度に加熱する加熱処理工程S5を設けてもよい。本実施の形態において、加熱処理工程S5を含むことは必須の態様ではないが、後述する還元工程S6での還元処理に先立ち、予め成形物に対して加熱処理(予備加熱処理)を施しておくことで、高温条件での還元処理において、成形物に含まれるニッケル酸化鉱石や炭素質還元剤等の成分が急激に熱膨張することを抑え、成形物の破裂をより効果的に抑制することができる。
<2-5. Heating process>
A heat treatment step S5 for heating the molded product obtained in the drying step S4 to a predetermined temperature may be provided. In the present embodiment, it is not an essential aspect to include the heat treatment step S5, but a heat treatment (preliminary heat treatment) is performed on the molded product before the reduction treatment in the reduction step S6 described below. By this, in the reduction treatment under high temperature conditions, components such as nickel oxide ore and carbonaceous reducing agent contained in the molded product are prevented from rapidly expanding thermally, and the bursting of the molded product is more effectively suppressed. it can.

具体的に、成形物を350℃以上600℃以下の温度に加熱する加熱処理を施す。また、好ましくは400℃以上550℃以下の温度に加熱する。   Specifically, a heat treatment for heating the molded product to a temperature of 350 ° C. or more and 600 ° C. or less is performed. Further, it is preferable to heat to a temperature of 400 ° C. or more and 550 ° C. or less.

なお、加熱処理時間としては、特に限定されず、成形物の大きさに応じて適宜調整すればよいが、大きさが10mm以上30mm以下程度となる通常の大きさの成形物であれば、15分以上30分以下程度の処理時間にできる。   The heat treatment time is not particularly limited, and may be appropriately adjusted depending on the size of the molded product. However, if the molded product has a normal size of about 10 mm or more and 30 mm or less, it is 15 times. The processing time can be reduced to about 30 minutes or less.

<2−6.還元工程>
還元工程S6は、切断面を有する成形物を還元炉内に装入して、所定の還元温度で加熱することによって還元処理を施す工程である。還元工程S6における還元処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、成形物中では、フェロニッケルメタル(以下、単に「メタル」という)と、フェロニッケルスラグ(以下、単に「スラグ」という)とが分かれて生成する。
<2-6. Reduction process>
The reduction step S6 is a step in which a molded article having a cut surface is charged into a reduction furnace and heated at a predetermined reduction temperature to perform a reduction treatment. By the reduction treatment in the reduction step S6, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and in the molded product, ferronickel metal (hereinafter, simply referred to as "metal") and ferronickel slag (hereinafter, simply referred to as "slag"). ) Is generated separately.

[還元処理について]
還元処理においては、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は可能な限り完全にかつ優先的に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化鉄は一部だけ還元して、目的とする高いニッケル品位のフェロニッケルが得られる、いわゆる部分還元を施す。
[Reduction processing]
In the reduction treatment, the nickel oxide contained in the nickel ore, which is the raw material ore, is reduced as completely and preferentially as possible, while the iron oxide contained in the nickel oxide ore is partially reduced. So-called partial reduction is performed to obtain ferronickel of high nickel quality.

また、成形物中のスラグは熔融して液相となるが、還元により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合物となる。この混合物の体積は、装入する混合物と比較すると、50%以上60%以下程度の体積に収縮している。   In addition, the slag in the molded product melts into a liquid phase, but the metal and slag that have already been separated by reduction do not mix with each other. It becomes a mixture mixed as another phase. The volume of this mixture has shrunk to a volume of about 50% or more and 60% or less as compared with the mixture to be charged.

具体的に、還元処理では、成形物を還元炉に装入した後、その成形物を1200℃以上1450℃以下程度の還元温度に加熱して還元反応を生じさせる。   Specifically, in the reduction treatment, after the molded article is charged into a reduction furnace, the molded article is heated to a reduction temperature of about 1200 ° C. to 1450 ° C. to cause a reduction reaction.

この還元処理では、成形物に含まれる炭素質還元剤に由来する一酸化炭素(還元性気体)が発生し、還元炉内を還元雰囲気とする。そして、成形物と還元性気体とが接触することにより、先ず成形物の表面における還元反応が促進される。これにより、成形物表面にメタルシェルが形成される。   In this reduction treatment, carbon monoxide (reducing gas) derived from the carbonaceous reducing agent contained in the molded product is generated, and the inside of the reduction furnace is set to a reducing atmosphere. Then, the contact between the molded article and the reducing gas promotes the reduction reaction on the surface of the molded article. As a result, a metal shell is formed on the surface of the molded product.

還元性気体については、上述のように、還元炉内に炭素質還元剤に由来する一酸化炭素が発生する。そのため、別途外部より供給することを要しないが、成形物の表面での還元反応をより効率的に進行させる観点から、還元性気体を別途供給するようにしてもよい。なお、還元性気体としては、酸化物をメタルに還元することができる気体であれば特に限定されず、例えば、水素ガス(H)、一酸化炭素(CO)、硫化水素(HS)、二酸化硫黄(SO)、亜酸化窒素(NO)等を含む気体を挙げることができる。また、成形物表面におけるメタルシェルの形成を阻害しない範囲であれば酸素等の酸化性気体が含まれていてもよい。 As for the reducing gas, as described above, carbon monoxide derived from the carbonaceous reducing agent is generated in the reduction furnace. Therefore, it is not necessary to separately supply the gas from the outside, but a reducing gas may be separately supplied from the viewpoint of more efficiently performing the reduction reaction on the surface of the molded product. Note that the reducing gas is not particularly limited as long as it is a gas that can reduce an oxide to a metal. For example, hydrogen gas (H 2 ), carbon monoxide (CO), and hydrogen sulfide (H 2 S) , Sulfur dioxide (SO 2 ), nitrous oxide (N 2 O) and the like. Further, an oxidizing gas such as oxygen may be contained as long as the formation of the metal shell on the surface of the molded product is not hindered.

このようにして、成形物の表面における還元反応が進行して表面にメタルシェルが形成されると、次に、成形物の内部における還元反応が進行して、メタルが生成する。   As described above, when the reduction reaction on the surface of the molded product proceeds to form a metal shell on the surface, the reduction reaction inside the molded product proceeds to generate metal.

還元炉としては、特に限定されないが、単一の炉を用いても、移動炉床炉等の炉床が回転移動等して例えば処理温度の異なる処理を連続的に行うことができる炉を用いてもよい。その中でも、還元炉として移動炉床炉を用いることで、連続的に還元反応を進行させ、一つの設備で反応を完結させることができる。また、処理工程ごとに別々の炉を使用して操業を行った場合、炉と炉との間を移動させる際に、温度が低下してヒートロスが生じる可能性があり、また、雰囲気気体に変化を生じさせてしまい、炉に再装入したときに即座に反応を生じさせることができないことがある。この点、移動炉床炉を使用して一つの設備で各工程での処理を行うことで、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。   As the reduction furnace, although not particularly limited, even if a single furnace is used, a furnace such as a moving hearth furnace is used in which the hearth can be rotated and moved, for example, to continuously perform processing at different processing temperatures. You may. Among them, by using a moving hearth furnace as the reduction furnace, the reduction reaction can proceed continuously and the reaction can be completed with one facility. In addition, if operation is performed using a separate furnace for each processing step, when moving between furnaces, the temperature may decrease and heat loss may occur. May not be able to occur immediately when the furnace is recharged. In this regard, using a moving hearth furnace to perform each process in a single facility reduces heat loss and enables accurate control of the furnace atmosphere, allowing the reaction to proceed more effectively. Can be.

移動炉床炉としては、特に限定されず、例えば、円形状であって複数の処理領域に区分けされた回転炉床炉を用いることができる。回転炉床炉では、所定の方向に回転しながら、各領域においてそれぞれの処理を行う。この回転炉床炉では、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、回転炉床炉が1回転する毎に混合物が製錬処理される。また、移動炉床炉としては、ローラーハースキルン等であってもよい。   The moving hearth furnace is not particularly limited. For example, a rotary hearth furnace having a circular shape and divided into a plurality of processing regions can be used. In a rotary hearth furnace, each process is performed in each region while rotating in a predetermined direction. In this rotary hearth furnace, the processing temperature in each area can be adjusted by controlling the time (moving time, rotation time) when passing through each area, and the rotary hearth furnace makes one rotation. Each time the mixture is smelted. The moving hearth furnace may be a roller hearth kiln or the like.

還元工程S6では、成形物を還元炉に装入するにあたって、予めその還元炉内の炉床に還元剤(以下、「炉床還元剤」ともいう)を敷き詰めて、その敷き詰められた炉床還元剤の上に成形物を載置するようにしてもよい。また、炉床に、酸化物を主成分とする床敷材を敷いて、その上に成形物を載置してもよい。   In the reduction step S6, when the molded product is charged into the reduction furnace, a reducing agent (hereinafter, also referred to as "hearth reducing agent") is spread on the hearth in the reduction furnace in advance, and the spread hearth reduction is performed. The molded product may be placed on the agent. Further, a floor covering material mainly composed of an oxide may be laid on the hearth, and a molded product may be placed thereon.

[還元処理対象について(切断面を有する成形物)]
さて、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、上述した成形工程S4において、切断面を有する成形物を得ている。そして、還元工程S6では、その切断面を有する成形物を処理対象として還元処理を行うことを特徴としている。
[Reduction target (molded product with cut surface)]
By the way, in the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, a molded product having a cut surface is obtained in the above-described molding step S4. In the reduction step S6, a reduction process is performed on a molded product having the cut surface as a processing target.

このような切断面を有する成形物に対して還元処理を施すことによって、切断面又はその近傍で良好にメタルシェルが形成されるようになる。また、その切断面に形成されたメタルシェルを起点として切断面以外の成形物の表面にもメタルシェルが形成され、成形物の表面全体にメタルシェルが形成されることとなる。このことは、成形物に形成されている切断面が、他の表面と比べて相対的に粗く、一酸化炭素を含む雰囲気気体(還元性気体)との接触面積が大きくなっており、それにより、その切断面において還元反応が進みやすくなるためであると考えられる。   By performing a reduction treatment on a molded product having such a cut surface, a metal shell can be favorably formed at or near the cut surface. Further, starting from the metal shell formed on the cut surface, the metal shell is formed also on the surface of the molded product other than the cut surface, and the metal shell is formed on the entire surface of the molded product. This means that the cut surface formed on the molded product is relatively rough as compared with the other surfaces, and the contact area with the atmospheric gas (reducing gas) containing carbon monoxide is increased. It is considered that the reduction reaction easily proceeds on the cut surface.

そして、このように成形物の表面に有効にメタルシェルが形成されることにより、加熱還元処理中に成形物中に含まれる炭素質還元剤等が外部に漏出することを効果的に抑制することができ、その結果、成形物内における還元反応を均一に生じさせることができ、得られるメタルの品位を高めることが可能となる。   By effectively forming the metal shell on the surface of the molded product, it is possible to effectively prevent the carbonaceous reducing agent and the like contained in the molded product from leaking to the outside during the heat reduction treatment. As a result, the reduction reaction in the molded product can be uniformly generated, and the quality of the obtained metal can be improved.

[還元処理の他の実施態様について]
ここで、還元工程S6としては、還元第1工程と、還元第二工程と、を分けて処理する態様であってもよい。具体的には、還元工程S6としては、所定の温度で加熱して切断面を有する成形物の表面にメタルシェルを形成する還元第1工程と、メタルシェルが表面に形成された成形物を還元第一工程における処理温度よりも高い温度に加熱することによって還元物を得る還元第2工程と、を含む工程であってもよい。このような実施態様によれば、成形物の表面にメタルシェルをより確実に形成させることができ、成形物中に含まれる炭素質還元剤が外部に漏出することをより効果的に抑制して、高品質なメタルを製造することができる。以下、各工程についてより具体的に説明する。なお、説明の便宜上、還元第一工程を「S61」とし、還元第二工程を「S62」とする。
[Other Embodiments of Reduction Treatment]
Here, the reduction step S6 may be a mode in which the first reduction step and the second reduction step are performed separately. Specifically, as the reduction step S6, a reduction first step of forming a metal shell on the surface of a molded product having a cut surface by heating at a predetermined temperature, and reducing the molded product having the metal shell formed on the surface. A second step of obtaining a reduced product by heating to a temperature higher than the processing temperature in the first step. According to such an embodiment, the metal shell can be more reliably formed on the surface of the molded article, and the leakage of the carbonaceous reducing agent contained in the molded article to the outside can be more effectively suppressed. , High quality metal can be manufactured. Hereinafter, each step will be described more specifically. For convenience of explanation, the first reduction step is “S61” and the second reduction step is “S62”.

(還元第1工程)
還元第1工程S61では、成形物を還元性気体に接触させることにより、切断面を有する成形物の表面にメタルシェルを形成する。これにより、還元性気体と接触した切断面を含む表面にメタルシェルが形成される。特に、切断面においては還元性気体との反応性が高く、切断面に形成されたメタルシェルを起点として成形物の表面に均一なメタルシェルを形成させることができる。
(First reduction step)
In the first reduction step S61, a metal shell is formed on the surface of a molded product having a cut surface by bringing the molded product into contact with a reducing gas. As a result, a metal shell is formed on the surface including the cut surface in contact with the reducing gas. In particular, on the cut surface, the reactivity with the reducing gas is high, and a uniform metal shell can be formed on the surface of the molded product starting from the metal shell formed on the cut surface.

還元第1工程S61では、成形物中の炭素質還元剤は反応させずに、成形物の表面に効率的にメタルシェルを形成させるようにすることが好ましい。そのためには、成形物を炭素質還元剤が酸化金属と反応する反応温度未満にすることが好ましく、例えば、成形物を1200℃未満の温度に保持することが好ましい。また、還元第1工程S61では、成形物を900℃以上温度に保持することが好ましい。このように、成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持することにより、成形物表面をメタルに還元してメタルシェルを効果的に形成させつつ、成形物内部の還元反応を抑制することができる。   In the first reduction step S61, it is preferable that the metal shell is efficiently formed on the surface of the molded article without reacting the carbonaceous reducing agent in the molded article. For this purpose, the molded product is preferably kept at a temperature lower than the reaction temperature at which the carbonaceous reducing agent reacts with the metal oxide. For example, the molded product is preferably kept at a temperature of less than 1200 ° C. In the first reduction step S61, it is preferable to maintain the molded product at a temperature of 900 ° C. or higher. As described above, by maintaining the molded product at a temperature of 900 ° C. or more and less than 1200 ° C., it is possible to reduce the surface of the molded product to metal and effectively form a metal shell while suppressing the reduction reaction inside the molded product. Can be.

還元性気体としては、上述したように、一酸化炭素(CO)等を含む気体を用いることができる。ここで、後述する還元第2工程S62では、成形物に還元処理を施すことによって炭素質還元剤に由来する一酸化炭素(CO)が発生する。そのため、還元第2工程S62における還元処理後の雰囲気気体の少なくとも一部を、還元第1工程S61における処理空間に供給して、還元性気体として用いるようにしてもよい。なお、その場合、還元処理後の雰囲気気体は通常高温(例えば1200℃〜1450℃程度)であることから、還元第1工程S61における処理空間に気体を供給する際には気体の温度が1200℃以下となるように放冷等して調整すればよい。   As described above, a gas containing carbon monoxide (CO) or the like can be used as the reducing gas. Here, in a second reduction step S62 described below, carbon monoxide (CO) derived from the carbonaceous reducing agent is generated by performing a reduction treatment on the molded product. Therefore, at least a part of the atmospheric gas after the reduction process in the second reduction step S62 may be supplied to the processing space in the first reduction step S61 and used as a reducing gas. In this case, since the atmospheric gas after the reduction treatment is usually at a high temperature (for example, about 1200 ° C. to 1450 ° C.), when the gas is supplied to the processing space in the first reduction step S61, the temperature of the gas is 1200 ° C. The temperature may be adjusted by cooling or the like as described below.

(還元第2工程)
還元第2工程S62では、メタルシェルが表面に形成された成形物を所定の温度に加熱することにより還元物を得る工程である。具体的には、シェルが形成された成形物を、還元第一工程S61での処理温度よりも高い温度(還元温度)に加熱した還元炉にて加熱還元処理を施す。これにより、成形物中の炭素質還元剤を反応させて成形物中の酸化物を還元し、メタルとスラグとを含む還元物を得る。
(Reduction second step)
The second reduction step S62 is a step of obtaining a reduced product by heating a molded product having a metal shell formed on its surface to a predetermined temperature. Specifically, the molded article on which the shell is formed is subjected to a heat reduction treatment in a reduction furnace heated to a temperature (reduction temperature) higher than the processing temperature in the first reduction step S61. Thereby, the carbonaceous reducing agent in the molded product is reacted to reduce the oxide in the molded product, and a reduced product containing metal and slag is obtained.

ここで、加熱還元処理に供される成形物は、上述のように、還元第1工程S61における処理を経て、その表面にメタルシェルが形成されていることから、炭素質還元剤が外部に漏出することが抑制され、炭素質還元剤に基づいて適切な還元反応を生じさせることが可能となっており、高品質なメタルを効率的に製造することができる。   Here, as described above, since the metal shell is formed on the surface of the molded product subjected to the heat reduction treatment through the treatment in the first reduction step S61, the carbonaceous reducing agent leaks to the outside. Is suppressed, an appropriate reduction reaction can be caused based on the carbonaceous reducing agent, and a high-quality metal can be efficiently produced.

成形物中の炭素質還元剤を反応させて酸化物に還元処理を施すためには、成形物を炭素質還元剤が酸化物と反応する反応温度以上にすることが好ましく、例えば、成形物を1200℃以上の温度に保持することが好ましい。なお、還元温度の上限としては、1450℃以下とすることが好ましい。これにより、酸化物に還元処理を精度高く施すことができる。   In order to react the carbonaceous reducing agent in the molded product to reduce the oxide, the molded product is preferably heated to a reaction temperature or higher at which the carbonaceous reducing agent reacts with the oxide. It is preferable to keep the temperature at 1200 ° C. or higher. Note that the upper limit of the reduction temperature is preferably 1450 ° C. or lower. Thereby, the reduction treatment can be performed on the oxide with high accuracy.

<2−7.分離工程>
分離工程S7は、還元工程S6より得られた還元物からメタルとスラグを分離する工程である。具体的には、容器に充填させた状態の混合物に対する還元加熱処理によって得られた、メタル相とスラグ相とを含む混在物(混合物)からメタル相を分離して回収する。
<2-7. Separation process>
The separation step S7 is a step of separating metal and slag from the reduced product obtained in the reduction step S6. Specifically, the metal phase is separated and collected from a mixture (mixture) containing a metal phase and a slag phase, which is obtained by a reduction heat treatment of the mixture filled in the container.

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。   As a method of 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 substances by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, and the like Method can be used.

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、還元工程S6における処理で得られた、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る、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与えることで、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。   Further, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated from each other due to poor wettability. For example, a predetermined head is provided for the large inclusion obtained in the treatment in the reduction step S6. By applying an impact such as applying predetermined vibration during sieving, 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、メタルを回収する。   The metal is recovered by separating the metal phase and the slag phase in this way.

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、成形物の表面にメタルシェルを形成して成形物中に含まれる炭素質還元剤が外部に漏出することを抑制して成形物全体で均一に還元処理を行うことができることから、得られるメタルの品位を高めることができ、高品質なメタルを製造することができる。   In the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, a metal shell is formed on the surface of a molded product to suppress the carbonaceous reducing agent contained in the molded product from leaking to the outside, and the entire molded product is reduced. Since the reduction treatment can be performed uniformly, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.

以下、本発明の実施例及び比較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。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1、比較例1>
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、炭素含有量:85質量%、平均粒径:約200μm)を、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。炭素質還元剤(石炭粉)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と酸化鉄(Fe)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、実施例1〜6及び比較例1〜3の試料(混合物)に応じて24.0質量%の割合となる量で含有させた。
<Example 1, Comparative Example 1>
Appropriate amount of nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass, average particle size: about 200 μm) as raw material ores While adding water, mixing was performed using a mixer to obtain a mixture. The amount of the carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel ore, which is the raw material ore, is 100 mass%. Was contained in an amount of 24.0% by mass according to the samples (mixtures) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.

次に、得られた実施例1〜6の試料(混合物)を二軸混練押出機(機種名:HYPERKTX、株式会社神戸製鋼所製)に連続して装入して押し出した。そして、押し出された混合物を、二軸混練押出機の押出口先端に取り付けた切断機にて切断して切断面を有する成形物を得た。   Next, the obtained samples (mixtures) of Examples 1 to 6 were continuously charged and extruded into a twin-screw kneading extruder (model name: HYPERKTX, manufactured by Kobe Steel Ltd.). Then, the extruded mixture was cut by a cutting machine attached to the tip of an extrusion port of a twin-screw kneading extruder to obtain a molded product having a cut surface.

一方、比較例1の試料については、二軸混練押出機にて押し出された混合物を切断機にて切断することなく、押し出したそのままの状態で容器に充填することで試料(成形物)を製造した。また、比較例2の試料については、試料(混合物)を切り出し機にて切り出して、二軸混練押出機にて押し出さずに市販のブリケット装置を用いてブリケット(成形物)を製造した。また、比較例3の試料については、試料(混合物)を切り出し機にて切り出して、二軸混練押出機にて押し出さずにパン型造粒機を用いて造粒し、その後、φ15±1.5mmのサイズに分級した。   On the other hand, for the sample of Comparative Example 1, a sample (molded product) was manufactured by filling the extruded mixture in a container as it was without cutting the mixture extruded by the twin-screw kneading extruder with a cutter. did. Further, for the sample of Comparative Example 2, a sample (mixture) was cut out by a cutting machine, and a briquette (molded product) was manufactured using a commercially available briquetting apparatus without extruding the sample using a twin-screw kneading extruder. In addition, for the sample of Comparative Example 3, the sample (mixture) was cut out by a cutting machine, and was granulated by using a pan-type granulator without being extruded by a twin-screw kneading extruder. It was classified into a size of 5 mm.

続いて、実施例1〜6及び比較例1〜3の試料(成形物)に対して乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後の成形物固形分組成(炭素を除く)を示す。   Subsequently, the samples (molded products) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to a drying treatment. Table 3 below shows the solid content composition (excluding carbon) after the drying treatment.

Figure 2020037727
Figure 2020037727

次に、乾燥処理後の成形物を、酸素を含まない窒素雰囲気にした還元炉に各々装入した。予め還元炉の炉床に炉床保護剤(主成分はSiOであり、その他の成分としてAl、MgO等の酸化物を少量含有する。)を敷き詰め、その上に成形物(試料)を置いた。なお、装入時の温度条件は、500±20℃とした。 Next, each of the molded products after the drying treatment was placed in a reduction furnace in a nitrogen atmosphere containing no oxygen. A hearth protecting agent (main component is SiO 2 and a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components) is spread over the hearth of the reduction furnace in advance, and a molded product (sample) ). The temperature condition during charging was 500 ± 20 ° C.

そして、炉内に装入した成形物の表面のうち、温度が最も高くなる部分の温度(還元温度)が1400℃になるまで還元炉を昇温させ、成形物に対して還元加熱処理を施した。還元加熱処理による処理時間は15分間とした。還元処理後は、窒素雰囲気中で速やかに室温まで冷却して、試料を大気中へ取り出した。   Then, the temperature of the reduction furnace is raised until the temperature (reduction temperature) of the portion having the highest temperature (reduction temperature) on the surface of the molded article charged in the furnace reaches 1400 ° C., and the molded article is subjected to reduction heating treatment. did. The processing time by the reduction heat treatment was 15 minutes. After the reduction treatment, the sample was immediately cooled to room temperature in a nitrogen atmosphere, and the sample was taken out to the atmosphere.

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。   For each sample after the reduction heat treatment, the nickel metallization ratio and the nickel content in the metal were analyzed and calculated using an ICP emission spectrometer (SHIMAZU S-8100).

Niメタル化率、メタル中のNi含有率は、以下の式1・2により算出した。
Niメタル化率=メタル中のNiの質量÷(還元物中の全てのNiの質量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中Ni含有率=メタル中のNiの質量÷(メタル中のNiとFeの合計質量)×100(%) ・・・(2)式
The Ni metallization ratio and the Ni content in the metal were calculated by the following equations 1.2.
Ni metallization ratio = mass of Ni in metal ÷ (mass of all Ni in reduced product) × 100 (%) Formula (1) Ni content in metal = mass of Ni in metal ÷ (metal Total mass of Ni and Fe in) × 100 (%) (2)

下記表4に、それぞれの試料における、Niメタル化率、メタル中のNi含有率を示す。   Table 4 below shows the Ni metallization ratio and the Ni content in the metal in each sample.

Figure 2020037727
Figure 2020037727

表4の結果からわかるように、酸化鉱石を含む混合物を押し出して切断面を有する成形物を得て、その成形物に還元処理を施した実施例1〜6では、比較例1〜3と比べてNiメタル化率及びメタル中Ni含有率がいずれも高くなった。このことは、切断面を有する成形物に還元処理を施すことにより、成形物の表面にメタルシェルを良好に形成させることができ、これにより成形物に含まれる炭素質還元剤等が成形物の外部に漏出することを抑制して、還元反応を適切に進行させることができたためと考えられる。   As can be seen from the results in Table 4, in Examples 1 to 6 in which a mixture containing an oxide ore was extruded to obtain a molded product having a cut surface, and the molded product was subjected to a reduction treatment, compared with Comparative Examples 1 to 3 As a result, both the Ni metallization ratio and the Ni content in the metal were increased. This means that by performing a reduction treatment on a molded product having a cut surface, a metal shell can be favorably formed on the surface of the molded product, whereby the carbonaceous reducing agent and the like contained in the molded product can be reduced. It is considered that the reduction reaction was able to proceed appropriately by suppressing leakage to the outside.

Claims (5)

酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を押出機に装入して押し出す押出工程と、
押し出された混合物を所定間隔に切断して切断面を有する成形物を得る成形工程と、
得られた成形物に還元処理を施してメタルとスラグとを含む還元物を得る還元工程と、
を含む酸化鉱石の製錬方法。
A mixing step of mixing the oxide ore and the carbonaceous reducing agent to obtain a mixture,
An extrusion step in which the mixture is charged into an extruder and extruded,
A molding step of cutting the extruded mixture at predetermined intervals to obtain a molded article having a cut surface,
A reduction step of performing a reduction treatment on the obtained molded product to obtain a reduced product containing metal and slag,
For smelting oxide ores containing
前記還元工程では、
得られた成形物の表面を還元性気体に接触させることにより該成形物の表面にメタルからなるシェルを形成する還元第1工程と、
シェルが形成された成形物を所定の温度に加熱することにより還元物を得る還元第2工程と、
を含む
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。
In the reduction step,
A reduction first step of forming a metal shell on the surface of the molded article by contacting the surface of the molded article with a reducing gas;
A reduction second step of obtaining a reduced product by heating the molded product on which the shell is formed to a predetermined temperature;
The method for smelting oxide ore according to claim 1.
前記還元第2工程における還元処理後の雰囲気気体の少なくとも一部を、前記還元第1工程における処理空間に供給し、前記成形物に接触させる前記還元性気体として用いる
請求項2に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The oxide ore according to claim 2, wherein at least a part of the atmosphere gas after the reduction treatment in the second reduction step is supplied to the processing space in the first reduction step and used as the reducing gas to be brought into contact with the molded product. Smelting method.
前記還元第1工程では、前記成形物を900℃以上1200℃未満の温度に保持し、
前記還元第2工程では、前記成形物を1200℃以上1450℃以下の温度に保持する
請求項2又は3に記載の酸化鉱石の製錬方法。
In the first reduction step, the molded product is maintained at a temperature of 900 ° C or more and less than 1200 ° C,
The method for smelting oxide ore according to claim 2 or 3, wherein in the second reduction step, the molded product is maintained at a temperature of 1200 ° C or more and 1450 ° C or less.
前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石である
請求項1から4のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.
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