JP2020050905A - Smelting method of oxide ore - Google Patents

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Abstract

To provide a smelting method of oxide ore for improving the quality of a metal to be obtained and efficiently producing a metal having high quality in a smelting method for producing metal by reducing a mixture containing oxide ore such as nickel oxide ore.SOLUTION: The smelting method of oxide ore includes: a pulverization and mixing step of supplying lumpy oxide ore and a lumpy carbonaceous reducing agent to a same grinding device, and pulverizing the lumpy materials to obtain a mixture; and a reducing step of subjecting the mixture to a reduction treatment to obtain a reduced product containing a metal and slag.SELECTED DRAWING: Figure 2

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(以下、鉄とニッケルの合金を「フェロニッケル」ともいう)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 using a smelting furnace to produce nickel matte, and iron and nickel using a rotary kiln or moving hearth furnace Smelting method (hereinafter referred to as “ferronickel” as an alloy of iron and nickel), acid leaching at high temperature and pressure using an autoclave, and mixed sulfide mixed with nickel and cobalt (mixed sulfide) ) Is known.

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.

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以上数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) generated by the reduction treatment. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens μm or more and several hundreds μm or less, it is difficult to separate the slag from the simultaneously generated slag, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. I will. Therefore, a treatment for coarsening the reduced ferronickel is required.

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 onto a hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to reduce and melt the metal oxide. In the manufacturing method, 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 defined as the floor density. A method is disclosed in which agglomerates having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less are supplied onto a hearth so as to have a bed density of 0.5 or more and 0.8 or less, and are heated. In this method, it is described that the productivity of granular metallic iron can be increased by controlling the bed density and the average diameter of the agglomerate together.

しかしながら、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では、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に収率が低いという問題があった。また、特許文献1の方法では、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、生産性が低く、しかも製造コストが高いものであった。   However, in the method using a material having a specific diameter as an agglomerate as disclosed in Patent Literature 1, it is necessary to remove a material having no specific diameter. There was a problem of low. Further, in the method of Patent Document 1, it is necessary to adjust the bed density of the agglomerate to 0.5 or more and 0.8 or less, and it is not possible to laminate the agglomerate. Was high.

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、生産性を高め、製造コストを低減させ、メタルの品質を高める点で、多くの課題があった。   As described above, the technology of producing a metal or an alloy by mixing and reducing an oxide ore has many problems in terms of increasing productivity, reducing production cost, and improving metal quality.

特開2011−256414号公報JP 2011-256414 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.

本発明者は、酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給して混合物を得て混合物を粉砕することにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has found that the above problem can be solved by supplying a lump of oxide ore and a lump of carbonaceous reducing agent to the same grinding apparatus to obtain a mixture and grinding the mixture, The present invention has been completed.

(1)本発明の第1は、酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給し、それらの塊状物を粉砕して混合物を得る粉砕混合工程と、得られた混合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 aspect of the present invention is to supply a lump of oxide ore and a lump of carbonaceous reducing agent to the same pulverizer, and to pulverize the lump to obtain a mixture, Performing a reduction treatment on the obtained mixture to obtain a reduced product containing metal and slag.

(2)本発明の第2は、第1の発明において、前記粉砕装置はジョークラッシャー、ロールミル、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、及びダブルロールクラッシャーのいずれか1種である酸化鉱石の製錬方法である。   (2) A second aspect of the present invention is the method for refining an oxide ore according to the first aspect, wherein the crushing device is any one of a jaw crusher, a roll mill, a hammer crusher, a roll crusher, and a double roll crusher. .

(3)本発明の第3は、第1又は第2の発明において、前記粉砕混合工程において、得られた混合物を混練する酸化鉱石の製錬方法である。   (3) A third aspect of the present invention is the method for refining an oxide ore according to the first or second aspect, in which the obtained mixture is kneaded in the pulverizing and mixing step.

(4)本発明の第4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。   (4) A fourth 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. 粉砕処理に供する各塊状物を同一のジョークラッシャーによって一緒に粉砕したときの状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state when each lump used for a grinding process is ground together with the same jaw crusher.

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では、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物の調製に際して、酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給し、それらの塊状物を一緒に粉砕して混合物を得ることを特徴としている。   In the smelting method of the oxide ore according to the present embodiment, when preparing a mixture containing the oxide ore and the carbonaceous reducing agent, the lump of the oxide ore and the aggregate of the carbonaceous reducing agent are mixed in the same pulverizing apparatus. And the masses are ground together to obtain a mixture.

このような方法によれば、還元処理に供する混合物中の原料成分であるの酸化鉱石と炭素質還元剤との粒度及び粒度分布を略同等にすることができる。そして、このような混合物に対して還元処理を施すことにより、その混合物中において還元反応が均一に進みやすくなり、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, the particle size and particle size distribution of the oxide ore and the carbonaceous reducing agent, which are the raw material components in the mixture to be subjected to the reduction treatment, can be made substantially equal. By subjecting such a mixture to a reduction treatment, the reduction reaction easily proceeds uniformly in the mixture, and 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、原料成分であるニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを粉砕し混合して混合物を得る粉砕混合工程S1と、得られた混合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S2と、還元物からメタルとスラグを分離する分離工程S3と、を含む。   Specifically, as shown in FIG. 1, the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment is a method of pulverizing and mixing a nickel oxide ore as a raw material component and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture. The method includes a step S1, a reduction step S2 of performing a reduction treatment on the obtained mixture to obtain a reduced product containing metal and slag, and a separation step S3 of separating metal and slag from the reduced product.

<2−1.粉砕混合工程>
粉砕混合工程S1は、原料成分である、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを粉砕し、混合して、混合物を得る工程である。また、任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等を含有させて混合物を得る。粉砕混合工程S1を経て得られる混合物は、次工程の還元工程S2における処理(還元処理)に供されるものとなる。
<2-1. Grinding and mixing process>
The pulverization mixing step S1 is a step of pulverizing and mixing the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent, which are the raw material components, to obtain a mixture. In addition, a mixture is obtained by adding iron ore, a flux component, a binder, and the like as optional additives. The mixture obtained through the pulverizing / mixing step S1 is subjected to the processing (reduction processing) in the reduction step S2 of the next step.

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。   Although it does not specifically limit as a carbonaceous reducing agent, For example, coal powder, coke powder, etc. are mentioned.

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。また、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。   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. Further, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is preferably at least 10.0% by mass when the total value of the chemical equivalents is 100% by mass, and more preferably at least 15.0% by mass. Is more preferable. 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。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。   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. 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、粉砕混合工程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 to be mixed in the pulverizing and mixing step S1, but the composition of the raw material powders is not limited to this.

Figure 2020050905
Figure 2020050905

さて、従来の酸化鉱石の製錬方法では、例えば、ニッケル酸化鉱石や炭素質還元剤等の各成分をそれぞれ別々に粉砕して、所定粒径の粉末状にし、得られた粉末状の各成分を混合して混合物とすることが一般的であった。しかしながら、混合物を調製するにあたって、ニッケル酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とをそれぞれ同一条件で粉砕した場合であっても、得られる粉末状の各成分の粒度や粒度分布には大きな差が生じることが多かった。混合物を構成するニッケル酸化鉱石の粉末と炭素質還元剤の粉末との間に粒度や粒度分布の差があると、それらを混合させて混合物としたときに、それぞれの粒子の間に空隙が形成されてしまう。そして、そのような混合物に対して還元処理を施すと、混合物中における還元反応が均一に進行せず、ばらつきが生じてしまい、結果として低品質のメタルが製造されてしまうという問題があった。   By the way, in the conventional smelting method of oxide ore, for example, each component such as nickel oxide ore and carbonaceous reducing agent is separately pulverized into powder having a predetermined particle size, and the obtained powdery components Was generally mixed to form a mixture. However, in preparing the mixture, even when the lump of nickel oxide ore and the lump of carbonaceous reducing agent are each pulverized under the same conditions, the particle size and particle size distribution of each powdery component obtained are Large differences often occurred. If there is a difference in particle size or particle size distribution between the nickel oxide ore powder and the carbonaceous reducing agent powder that make up the mixture, voids are formed between the particles when they are mixed to form a mixture. Will be done. Then, when such a mixture is subjected to a reduction treatment, the reduction reaction in the mixture does not proceed uniformly, causing variations, and as a result, a low-quality metal is produced.

そこで、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、ニッケル酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給し、これらの塊状物を一緒に粉砕することを特徴としている。ここで、「塊状物」とは、ニッケル酸化鉱石や炭素質還元剤の粉砕前の形態のものであって、各成分を混合して混合物を構成する粉末成分となる前の形態のものである。なお、粗粉砕されたものは塊状物の概念に含まれる。   Therefore, in the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, a lump of nickel oxide ore and a lump of carbonaceous reducing agent are supplied to the same pulverizing device, and these lump are pulverized together. It is characterized by: Here, the “mass” is a form before pulverization of the nickel oxide ore or the carbonaceous reducing agent, and is a form before mixing each component to become a powder component constituting the mixture. . In addition, what was coarsely pulverized is included in the concept of a lump.

このような方法によれば、粉砕装置内において粒度や粒度分布が略同等のニッケル酸化鉱石の粉末と炭素質還元剤の粉末とが得られるようになり、そのような粒度が略均一な成分から構成される混合物を調製することができる。そして、このように調製された混合物に対して還元処理を施すことで、混合物中の還元反応を均一に生じさせることができ、還元処理を経て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可能となる。   According to such a method, a powder of nickel oxide ore and a powder of a carbonaceous reducing agent having substantially the same particle size and particle size distribution can be obtained in the pulverizer, and such a particle size can be obtained from a substantially uniform component. The resulting mixture can be prepared. Then, by subjecting the mixture thus prepared to a reduction treatment, a reduction reaction in the mixture can be uniformly generated, and the quality of the metal obtained through the reduction treatment can be increased, thereby achieving high quality. It is possible to manufacture a simple metal.

図2は、各塊状物の混合物を、ジョークラッシャーによって粉砕したときの様子を模式的に示す図である。なお、図2は、ジョークラッシャーの一部分の構成を示す。ジョークラッシャーは、2枚の金属製の刃板により対象を粉砕する粉砕装置である。具体的には、1枚の固定刃板11を固定し、もう1枚の振動刃板12を揺動させて、両刃板11、12間に塊状物を供給して対象の破砕を行う。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a state in which a mixture of each lump is crushed by a jaw crusher. FIG. 2 shows a partial configuration of the jaw crusher. The jaw crusher is a crushing device that crushes an object by two metal blade plates. Specifically, one fixed blade plate 11 is fixed, and another vibration blade plate 12 is swung, and a lump is supplied between the two blade plates 11 and 12 to crush the target.

具体的に、粉砕混合工程S1では、まず、所定大きさのニッケル酸化鉱石の塊状物a及び炭素質還元剤の塊状物bを準備する。塊状物の大きさが大き過ぎると、粉砕装置に供給して適切に粉砕することが困難となる場合があるため、例えば1000cm以上の大きなニッケル酸化鉱石や炭素質還元剤については、粗粉砕して塊状物を得ることが好ましい。例えば、塊状物の直径は0.5cm以上20cm以下程度の大きさであることが好ましく、0.5cm以上15cm以下程度の大きさであることがより好ましい。直径が0.5cm以上20cm以下程度の大きさの塊状物を粉砕装置に供給し、粉砕することにより、粒度や粒度分布がより均一な混合物を得ることができる。 Specifically, in the grinding and mixing step S1, first, a lump a of nickel oxide ore and a lump b of carbonaceous reducing agent having a predetermined size are prepared. If the size of the lump is too large, it may be difficult to supply it to the pulverizer and pulverize it properly. For example, a large nickel oxide ore or carbonaceous reducing agent of 1000 cm 3 or more is coarsely pulverized. It is preferred to obtain a lump. For example, the diameter of the lump is preferably about 0.5 cm or more and about 20 cm or less, and more preferably about 0.5 cm or more and about 15 cm or less. By supplying a lump having a diameter of about 0.5 cm to about 20 cm to a pulverizer and pulverizing the same, a mixture having a more uniform particle size and particle size distribution can be obtained.

次に、図2に示すように、ニッケル酸化鉱石の塊状物aと炭素質還元剤の塊状物bとをジョークラッシャーに供給する。このとき、任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分等についても併せて供給し、一緒に粉砕するようにしてもよい。   Next, as shown in FIG. 2, a lump a of nickel oxide ore and a lump b of carbonaceous reducing agent are supplied to a jaw crusher. At this time, iron ore, a flux component, and the like may be supplied together as optional additives and may be ground together.

そして、そのジョークラッシャーにおいて、ニッケル酸化鉱石の塊状物aと炭素質還元剤の塊状物bとを同時に粉砕して、粒度や粒度分布が略同等になった粉末を得る。   Then, in the jaw crusher, the lump a of nickel oxide ore and the lump b of the carbonaceous reducing agent are simultaneously pulverized to obtain a powder having substantially the same particle size and particle size distribution.

ここで、ジョークラッシャー等の粉砕装置にてニッケル酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを一緒に粉砕すると、その粉砕装置内での粉砕に伴い、得られる粉末状の各成分が混合された状態となっている。したがって、粉砕装置から排出される粉末は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とが均一に混合された混合物である(図2にて示す「混合物C」)。   Here, when a lump of nickel oxide ore and a lump of carbonaceous reducing agent are pulverized together with a pulverizing device such as a jaw crusher, each of the powdery components obtained as a result of the pulverization in the pulverizing device. It is in a mixed state. Therefore, the powder discharged from the pulverizer is a mixture in which the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent are uniformly mixed (“mixture C” shown in FIG. 2).

ただし、粉砕装置による粉砕の後に、その粉砕装置から取り出した粉末を、別途混合機等を用いて混合することを排除するものではない。粉砕装置による粉砕後に、得られた粉末を混合機等に装入して混合することによって、より均一に粉末状となった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調製することができる。このような場合においても、ニッケル酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを、同一の粉砕装置を用いて同時に粉砕する処理を行っていることから、粒度や粒度分布が略同等のすべての粉末が混合機等により混合されることとなる。   However, it does not exclude that after the pulverization by the pulverizing device, the powder taken out from the pulverizing device is separately mixed using a mixer or the like. After pulverization by a pulverizer, the obtained powder is charged into a mixer or the like and mixed to mix the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent in a more uniform powder state to prepare a mixture. Can be. Even in such a case, since the lump of the nickel oxide ore and the lump of the carbonaceous reducing agent are simultaneously pulverized using the same pulverizer, the particle size and the particle size distribution are substantially the same. All the powders are mixed by a mixer or the like.

粉砕装置としては、図2を用いて例示したジョークラッシャーに限られない。具体的には、ジョークラッシャーのほかに、ロールミル、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、及びダブルロールクラッシャー等から選ばれる1種を使用することができる。   The pulverizer is not limited to the jaw crusher illustrated with reference to FIG. Specifically, in addition to the jaw crusher, one selected from a roll mill, a hammer crusher, a roll crusher, a double roll crusher, and the like can be used.

上述のようにして得られた混合物に対して、さらに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、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さらに減少させることができる。   The mixture obtained as described above may be further kneaded. By kneading the mixture containing the raw material powder, a pressure (shearing force) can be applied to the mixture, and the state in which the aggregation of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like is released and the mixture is more uniformly mixed is obtained. can do. Further, by performing kneading, voids formed between particles of the mixture can be further reduced.

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.

また、混練を行った後、押出機を用いて押出してもよい。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S2において混合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。   After kneading, the mixture may be extruded using an extruder. 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 mixture tends to occur uniformly in the reduction step S2 described later, the quality of the obtained metal can be improved, and a high-quality metal can be manufactured.

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、混合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混合物を得ることができる。   The extruder is preferably one capable of kneading and molding the mixture under high pressure and high shear 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 under high pressure and high shear, the mixture of the raw material powders can be deagglomerated, and can be effectively kneaded, and the strength of the mixture can be increased. In addition, by using a twin-screw extruder, a mixture can be obtained while maintaining high productivity continuously.

また、混合物を所定形状の成形物(ペレット)に成形してもよい。成形物の形状としては、例えば、球状、直方体状、立方体状、円柱状等とすることができる。このような形状は、簡易な形状であって複雑なものではないため、成形コストを抑制しつつ不良品の発生を抑制することができ、得られる成形物の品質も均一となり、歩留り低下を抑制することができる。   Further, the mixture may be formed into a molded product (pellet) having a predetermined shape. The shape of the molded product can be, for example, spherical, rectangular, cubic, cylindrical, or the like. Since such a shape is a simple shape and not complicated, it is possible to suppress the occurrence of defective products while suppressing the molding cost, the quality of the obtained molded product is also uniform, and the reduction in yield is suppressed. can do.

成形物の形状は、特に球状であることが好ましい。球状の成形物であることにより還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。成形物の形状を球状とする場合には、直径が10mm以上30mm以下程度となるように成形することができる。また、直方体状、立方体状、円柱状等とする場合には、概ね、縦、横の内寸が500mm以下程度となるように成形することができる。   The shape of the molded product is particularly preferably spherical. By being a spherical molded product, the reduction treatment can be performed uniformly, and smelting with little variation and high productivity can be performed. When the shape of the molded product is spherical, it can be molded so that the diameter is about 10 mm or more and about 30 mm or less. In the case of a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a columnar shape, or the like, it can be formed so that the vertical and horizontal inner dimensions are approximately 500 mm or less.

成形物の大きさとしては、特に限定されないが、成形物の体積が8000mm以上であることが好ましい。成形物の体積が8000mm以上であることにより、成形コストが抑制され、さらに、成形物全体に占める表面積の割合が低くなるため、還元処理が均一に施され、ばらつきが少なく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。 The size of the molded product is not particularly limited, but the volume of the molded product is preferably 8000 mm 3 or more. When the volume of the molded product is 8000 mm 3 or more, the molding cost is suppressed, and the ratio of the surface area to the entire molded product is reduced. Therefore, the reduction treatment is uniformly performed, the variation is small, and the productivity is low. High smelting can be performed.

また、粉砕された混合物を所定の還元用の容器に充填してもよい。容器に充填された混合物が容器に充填された状態のまま還元処理が施されることにより、後述する分離工程S3において還元されたメタルが磁選等の処理によりメタルを分離回収し易くなり、ロスを抑制することができる。   Further, the crushed mixture may be filled in a predetermined reducing container. By performing the reduction treatment in a state where the mixture filled in the container is filled in the container, the metal reduced in the separation step S3 to be described later can easily separate and recover the metal by a process such as magnetic separation, thereby reducing loss. Can be suppressed.

粉砕混合工程S1では、粉砕された混合物を乾燥する乾燥処理を施してもよい。本実施の形態におい乾燥処理を施すことは必須の態様ではないが、後述する還元処理において水分の気化に伴う成形物の膨張を防ぐことができる。   In the pulverizing and mixing step S1, a drying treatment for drying the pulverized mixture may be performed. Although it is not an essential aspect to perform the drying treatment in the present embodiment, it is possible to prevent the molded product from expanding due to vaporization of water in the reduction treatment described below.

混合物を乾燥する方法は、特に限定されず、混合物を所定の乾燥温度(例えば、300℃以上400℃以下)に保持する方法や所定の乾燥温度の熱風を混合物に対して吹き付けて乾燥させる方法等、従来公知の手段を用いることができる。このような乾燥処理により、例えば、混合物の固形分が70質量%程度で、水分が30質量%程度となるようにする。なお、乾燥処理時における混合物自身の温度としては100℃未満とすることが好ましく、これにより水分の突沸等による混合物の破裂を抑制できて好ましい。   The method for drying the mixture is not particularly limited, such as a method of maintaining the mixture at a predetermined drying temperature (for example, 300 ° C. or more and 400 ° C. or less), a method of blowing hot air at a predetermined drying temperature against the mixture, and the like. Conventionally known means can be used. By such a drying treatment, for example, the solid content of the mixture is about 70% by mass and the water content is about 30% by mass. The temperature of the mixture itself during the drying treatment is preferably less than 100 ° C., which is preferable because bursting of the mixture due to bumping of water or the like can be suppressed.

また、乾燥処理は連続して一度に行ってもよいし複数回に分けて行ってもよい。乾燥処理を複数回に分けて行うことにより混合物の破裂をより効果的に抑制することができる。なお、乾燥処理を複数回に分けて行った場合において、2回目以降の乾燥温度としては、150℃以上400℃以下が好ましい。この範囲で乾燥することにより、還元反応が進むことなく乾燥することが可能となる。   Further, the drying treatment may be continuously performed at once or may be performed in a plurality of times. Burst of the mixture can be more effectively suppressed by performing the drying treatment in a plurality of times. In the case where the drying treatment is performed a plurality of times, the second and subsequent drying temperatures are preferably 150 ° C. or more and 400 ° C. or less. By drying in this range, drying can be performed without the reduction reaction proceeding.

下記表2に、乾燥処理後の混合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 mixture after the drying treatment. The composition of the molded product is not limited to this.

Figure 2020050905
Figure 2020050905

<2−2.還元工程>
還元工程S2は、得られた混合物を加熱して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工程である。還元工程S2における加熱還元処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、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。
<2-2. Reduction process>
The reduction step S2 is a step of heating the obtained mixture and performing a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag. By the heat reduction treatment in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and ferronickel metal (hereinafter, simply referred to as “metal”) and ferronickel slag (hereinafter, simply referred to as “slag”) are separated. Generate.

ここで、本実施の形態では、粉砕混合工程S1において、粒度や粒度分布が略同等である、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を調製していることから、そのような混合物に対して還元処理を施すことにより、還元反応が均一に生じさせることができ、結果として、得られるメタルの品位を高めて高品質なメタルを製造することができる。   Here, in the present embodiment, in the pulverization-mixing step S1, a mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent having substantially the same particle size and particle size distribution is prepared. On the other hand, by performing the reduction treatment, the reduction reaction can be uniformly generated, and as a result, the quality of the obtained metal can be increased and a high-quality metal can be manufactured.

還元工程S2における還元処理は、ニッケル酸化鉱石を含む混合物を、所定の還元温度に加熱した還元炉に装入することによって行われる。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。   The reduction treatment in the reduction step S2 is performed by charging a mixture containing nickel oxide ore into a reduction furnace heated to a predetermined reduction temperature. 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.

還元処理では、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混合物中のニッケル酸化鉱石及び鉄酸化物が還元されメタル化してフェロニッケルとなり、殻(シェル)を形成する。一方で、殻の中では、その殻の形成に伴って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、混合物中では、メタルと、スラグとが分かれて生成する。   In the reduction treatment, the nickel oxide ore and iron oxide in the mixture are reduced and metallized to ferronickel in the vicinity of the surface of the mixture where the reduction reaction easily proceeds, for example, in a short period of time, for example, about 1 minute. Form. On the other hand, in the shell, the slag component is gradually melted with the formation of the shell, and slag in a liquid phase is generated. Thereby, the metal and the slag are separately generated in the mixture.

そして、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がメタルに取り込まれて融点を低下させて、メタルも液相となる。なお、この還元物の体積は、還元炉に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。   Then, when the treatment time elapses about 10 minutes, the excess carbonaceous reducing agent not involved in the reduction reaction is taken into the metal to lower the melting point, so that the metal also becomes a liquid phase. In addition, the volume of this reduced product has shrunk to about 50% or more and 60% or less as compared with the mixture charged in the reduction furnace.

還元処理における温度(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く、1300℃以上1400℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したフェロニッケルを生成させることができる。また、より好ましくは1300℃以上1400℃以下の範囲の還元温度で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を生じさせることができる。   The temperature (reduction temperature) in the reduction treatment is not particularly limited, but is preferably in the range of 1200 ° C to 1450 ° C, more preferably in the range of 1300 ° C to 1400 ° C. By performing reduction in such a temperature range, a reduction reaction can be uniformly generated, and ferronickel with reduced quality variation can be generated. More preferably, by performing the reduction at a reduction temperature in the range of 1300 ° C. or more and 1400 ° C. or less, a desired reduction reaction can be caused in a relatively short time.

還元処理における時間(処理時間)としては、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。   The time in the reduction treatment (treatment time) is set according to the temperature of the reduction furnace, but is preferably 10 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more.

還元処理においては、上述した範囲の還元温度になるまで、例えばバーナー等により還元炉の内部温度を上昇させ、昇温後にその温度を維持してもよい。   In the reduction treatment, the internal temperature of the reduction furnace may be increased by, for example, a burner until the reduction temperature in the above-described range is reached, and the temperature may be maintained after the temperature increase.

なお、還元温度(℃)と還元時間(分)の数値を乗じた値を還元に要した熱量は、20000(℃×分)以上40000(℃×分)以下の範囲であることが好ましい。これにより、高品質なメタルを効率的に製造することができる。   In addition, it is preferable that the calorie required for the reduction by multiplying the value of the reduction temperature (° C.) by the numerical value of the reduction time (min) is in the range of 20,000 (° C. × min) to 40,000 (° C. × min) or less. Thereby, a high quality metal can be efficiently manufactured.

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工程ごとに連続的に処理可能とな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、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る。また、雰囲気ガス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。   The reduction furnace is not particularly limited. A single furnace may be used, or a furnace such as a moving hearth furnace which can be continuously processed in each process by rotating a hearth or the like may be used. 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, when the operation is performed using a separate furnace for each process, there is a possibility that a heat loss may occur due to a decrease in temperature when moving between furnaces. Further, a change may occur in the atmospheric gas, and it may not be possible to immediately cause a reaction when the gas is recharged into the furnace. 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.

還元処理では、混合工程S1から得られた混合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、その上に混合物を載置してもよい。このように、炉床に炭素質還元剤や床敷材等を敷いて、その上に混合物を載置することによって、炉床と混合物の反応を抑制することができ、延いては炉床の寿命を延ばすことができる。   In the reduction treatment, when the mixture obtained from the mixing step S1 is charged into the reduction furnace, a carbonaceous reducing agent (hereinafter, also referred to as "hearth carbonaceous reducing agent") is spread over the hearth in the reduction furnace in advance. Then, the mixture may be placed on the spread hearth carbonaceous reducing agent. Alternatively, a floor covering material mainly composed of an oxide may be laid on the hearth, and the mixture may be placed thereon. In this way, by laying a carbonaceous reducing agent, a floor covering material, and the like on the hearth and placing the mixture thereon, the reaction between the hearth and the mixture can be suppressed. Life can be extended.

ここで、上述した還元処理の後、得られたメタルとスラグとからなる還元物を、例えば同一の還元炉内において所定の温度で保持する温度保持処理を施すようにしてもよい。より具体的には、温度保持処理では、還元処理により得られた還元物を、還元炉から取り出さずに、同一の還元炉内で所定の温度で一定時間保持する。このように、同一の還元炉において還元物に対して温度保持処理を施すことにより、半溶融状態の還元物中でメタルを有効に沈降させてメタル相とスラグ相との分離を促進させることができる。これにより、メタルの回収率を高めることができ、より高品質なメタルを得ることができる。   Here, after the above-described reduction treatment, a temperature holding treatment may be performed to hold the obtained reduced product composed of metal and slag at a predetermined temperature, for example, in the same reduction furnace. More specifically, in the temperature holding process, the reduced product obtained by the reduction process is held at a predetermined temperature for a certain time in the same reduction furnace without being taken out of the reduction furnace. As described above, by performing the temperature holding treatment on the reduced product in the same reduction furnace, the metal can be effectively settled in the reduced product in the semi-molten state to promote the separation of the metal phase and the slag phase. it can. As a result, the metal recovery rate can be increased, and higher quality metal can be obtained.

還元処理後における還元炉内の雰囲気ガスは、主に炭素質還元剤に由来するCOガスであり、CO等の還元性ガスが多く含まれており、不活性ガス等も含まれるが、酸素等の酸化性ガスは殆ど含まれない。したがって、酸素等の酸化性ガスが殆ど含まれない加熱還元処理後の還元炉内において、雰囲気ガスを伴った状態(還元物が酸化雰囲気から遮断された状態)で、得られた還元物を所定の温度に保持することで、還元物中のメタルが酸化されることを効果的に抑制しつつ還元物中のメタルを沈降させることができる。   The atmosphere gas in the reduction furnace after the reduction treatment is mainly a CO gas derived from a carbonaceous reducing agent, which contains a large amount of a reducing gas such as CO, and includes an inert gas and the like. Almost no oxidizing gas. Therefore, in the reduction furnace after the heat-reduction treatment containing almost no oxidizing gas such as oxygen, the obtained reduced product is subjected to a predetermined condition in a state accompanied by the atmospheric gas (the reduced product is cut off from the oxidizing atmosphere). By maintaining the temperature at the temperature, it is possible to precipitate the metal in the reduced product while effectively suppressing the oxidation of the metal in the reduced product.

温度保持の処理時間(温度保持時間)としては、特に制限されないが、10分以上1000分以下であることが好ましく、30分以上180分以下であることがより好ましい。   The processing time of the temperature holding (temperature holding time) is not particularly limited, but is preferably 10 minutes or more and 1000 minutes or less, and more preferably 30 minutes or more and 180 minutes or less.

<2−3.分離工程>
分離工程S3は、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、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(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。
<2-3. Separation process>
The separation step S3 is a step of separating metal and slag from the obtained reduced product. 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 reduction heating treatment of the mixture.

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、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。   In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated because of poor wettability, and for large inclusions, for example, a predetermined head is provided for dropping, or when sieving. By giving an impact such as giving a predetermined vibration, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture.

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.

[混合物の調製]
<実施例>
ニッケル酸化鉱石の原料に対して、直径5.0cmの篩を用いて篩処理を行うことによって、直径5.0cm以下のニッケル酸化鉱石の塊状物を得た。また、炭素質還元剤(石炭粉、炭素含有量:85質量%)に対して、直径2.0cmの篩を用いて篩処理を行うことによって、直径2.0cm以下の炭素質還元剤の塊状物を得た。
[Preparation of mixture]
<Example>
The raw material of the nickel oxide ore was subjected to a sieving process using a sieve having a diameter of 5.0 cm to obtain a lump of nickel oxide ore having a diameter of 5.0 cm or less. In addition, by performing a sieving process on a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85% by mass) using a sieve having a diameter of 2.0 cm, a lump of carbonaceous reducing agent having a diameter of 2.0 cm or less is obtained. I got something.

得られたニッケル酸化鉱石の塊状物と、炭素質還元剤の塊状物とを、同一の粉砕装置に供給し、それらの塊状物を一緒に粉砕することにより、実施例1〜11の混合物を得た。なお、炭素質還元剤(石炭粉)は、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27質量%の割合となる量で含有させた。 The lump of the obtained nickel oxide ore and the lump of the carbonaceous reducing agent are supplied to the same pulverizer, and the lump is pulverized together to obtain a mixture of Examples 1 to 11. Was. 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 oxide ore without excess or deficiency is 27% by mass. It was contained in such an amount as to be a percentage by mass.

<比較例>
上記の実施例と同様に、直径5.0cm以下のニッケル酸化鉱石の塊状物と、直径2.0cm以下の炭素質還元剤の塊状物とを得たのち、それぞれ別々の粉砕装置に供給して、ニッケル酸化鉱石の塊状物のみの粉砕と、炭素質還元剤の塊状物のみを粉砕とを、それぞれ行った。これにより、一の粉砕装置からニッケル酸化鉱石の粉末を得て、他の粉砕装置から炭素質還元剤の粉末を得た。
<Comparative example>
In the same manner as in the above example, a lump of nickel oxide ore having a diameter of 5.0 cm or less and a lump of carbonaceous reducing agent having a diameter of 2.0 cm or less were obtained, and then supplied to separate pulverizers. The grinding of only the lump of the nickel oxide ore and the grinding of only the lump of the carbonaceous reducing agent were performed. Thus, a powder of nickel oxide ore was obtained from one pulverizer, and a powder of the carbonaceous reducing agent was obtained from another pulverizer.

その後、得られたニッケル酸化鉱石の粉末と、炭素質還元剤の粉末とを、混合機内に装入し、適量の水を添加しながら混合して比較例1〜5の混合物を得た。   Thereafter, the obtained nickel oxide ore powder and the carbonaceous reducing agent powder were charged into a mixer and mixed while adding an appropriate amount of water to obtain mixtures of Comparative Examples 1 to 5.

[還元処理]
得られた実施例1〜11及び比較例1〜5の混合物を、適宜水分を添加してパン型造粒機を使って直径15±0.5mmの球状の混合物(試料)を得たのち、各試料を還元炉に装入して、表3に示す条件で還元処理を施した。なお、還元炉の炉床には予め灰(主成分はSiO、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、その上に混合物試料を載置するようにした。
[Reduction treatment]
The obtained mixtures of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 were appropriately added with water to obtain a spherical mixture (sample) having a diameter of 15 ± 0.5 mm using a bread granulator. Each sample was charged in a reduction furnace and subjected to a reduction treatment under the conditions shown in Table 3. In addition, the hearth of the reduction furnace is preliminarily laid with ash (containing SiO 2 as a main component and small amounts of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components), and the mixture sample is placed on the ash. I made it.

[分離処理]
還元処理により得られた還元物を還元炉から取り出し、冷却した後、実施例1〜11及び比較例1〜5の試料を粉砕し、磁力選別によってメタルを回収した。
[Separation processing]
After the reduced product obtained by the reduction treatment was taken out of the reduction furnace and cooled, the samples of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 were pulverized, and the metal was recovered by magnetic separation.

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, the nickel metallization ratio and the nickel content in the metal were calculated by analysis using an ICP emission spectrometer (SHIMAZU S-8100).

ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタルの回収率は、以下の式(1)、(2)により算出した。
ニッケルメタル化率=メタル中のニッケルの質量÷(還元物中の全てのニッケルの質量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中ニッケル含有率=メタル中のニッケルの質量÷(メタル中のニッケルと鉄の合計質量)×100(%) ・・・(2)式
The nickel metal conversion rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate were calculated by the following equations (1) and (2).
Nickel metallization rate = mass of nickel in metal ÷ (mass of all nickel in reduced product) × 100 (%) Formula (1) Nickel content in metal = mass of nickel in metal ÷ (metal Total mass of nickel and iron in the material) x 100 (%) ... (2)

Figure 2020050905
Figure 2020050905

表3の結果からわかるように、実施例1〜11では、比較例1〜5と比べてニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びメタル回収率がいずれも高くなった。このことは、還元処理に供する混合物の調製にあたり、ニッケル酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給してそれら塊状物を一緒に粉砕するようにしたことで、粒度や粒度分布が略同等の成分により混合物が構成されるようになったことから、混合物中の還元反応が均一に起こるようになったためと考えられる。   As can be seen from the results in Table 3, in Examples 1 to 11, the nickel metallization ratio, the nickel content in the metal, and the metal recovery ratio were all higher than in Comparative Examples 1 to 5. This is because, in preparing the mixture to be subjected to the reduction treatment, the lump of nickel oxide ore and the lump of carbonaceous reducing agent are supplied to the same grinding device to pulverize the lump together. It is considered that since the mixture was composed of components having substantially the same particle size and particle size distribution, the reduction reaction in the mixture began to occur uniformly.

1 粉砕装置(ジョークラッシャー)
11 固定刃板
12 振動刃板
a 酸化鉱石の塊状物
b 炭素質還元剤の塊状物
C 混合物
1 crusher (jaw crusher)
Reference Signs List 11 fixed blade plate 12 vibrating blade plate a lump of oxide ore b lump of carbonaceous reducing agent C mixture

Claims (4)

酸化鉱石の塊状物と炭素質還元剤の塊状物とを同一の粉砕装置に供給し、それらの塊状物を粉砕して混合物を得る粉砕混合工程と、
得られた混合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 crushing and mixing step of supplying the lump of the oxide ore and the lump of the carbonaceous reducing agent to the same crusher, and crushing the lumps to obtain a mixture;
A reduction step of performing a reduction treatment on the obtained mixture to obtain a reduced product containing metal and slag,
For smelting oxide ores containing
前記粉砕装置はジョークラッシャー、ロールミル、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、及びダブルロールクラッシャーのいずれか1種である
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to claim 1, wherein the crushing device is any one of a jaw crusher, a roll mill, a hammer crusher, a roll crusher, and a double roll crusher.
前記粉砕混合工程において、得られた混合物を混練する
請求項1又は2に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The smelting method of an oxide ore according to claim 1 or 2, wherein the obtained mixture is kneaded in the pulverizing and mixing step.
前記酸化鉱石はニッケル酸化鉱石である
請求項1から3のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
The method for refining an oxide ore according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5343027A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Sumitomo Metal Mining Co Method of reductive roasting of oxide ores containing nickel
JP2009062557A (en) * 2007-09-04 2009-03-26 Jfe Steel Kk Method for operating mobile hearth furnace

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