JP2020076132A - Method of smelting oxide ore - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸化鉱石の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石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 smelting method for oxide ores, for example, a smelting method for obtaining a reduced product by reducing an oxide ore such as nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent.
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 smelting method of nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a type of oxide ore, a dry smelting method of producing a nickel mat using a smelting furnace, iron and nickel using a rotary kiln or a moving hearth furnace Alloy (hereinafter, iron-nickel alloy is also referred to as "ferronickel"), a mixed sulfide (mixed sulfide mixed with nickel and cobalt mixed by acid leaching at high temperature and pressure using an autoclave). ) Is known to produce a hydrometallurgical method.
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 by using the dry smelting method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to promote the reaction. A process for forming a lump is performed as a pretreatment.
具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が１０ｍｍ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 agglomerating the nickel oxide ore, that is, when a powdery or fine-grained ore is agglomerated, the nickel oxide ore and other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke is mixed. To form a mixture, and after further adjusting the water content, etc., the mixture is charged into a block manufacturing machine, and for example, a molded product (a pellet, briquette, etc.) having a side or diameter of 10 mm or more and 30 mm or less. Sometimes it is) and is common.
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 agglomerating require a certain degree of air permeability in order to "remove" 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 will be non-uniform, and there will be inconveniences such as metal dispersion and uneven distribution. Therefore, it is important to mix the mixture uniformly when producing 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) produced by the reduction treatment. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens of μm or more and several hundreds of μm or less, it becomes difficult to separate it from the slag that is produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel decreases significantly. I will end up. Therefore, a treatment for coarsening the ferronickel after reduction 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 the hearth of a moving bed type reduction melting furnace and heated to form a granular metal for reducing and melting the metal oxide. In the production method, when the relative value of the projected area ratio of the agglomerates to the hearth with respect to the maximum projected area ratio of the agglomerates to the hearth when the distance between the agglomerates is set to 0, A method is disclosed in which an agglomerate having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less is supplied onto the hearth and heated so that the bed density becomes 0.5 or more and 0.8 or less. In this method, it is described that the productivity of granular metallic iron can be increased by controlling the density of agglomerates and the average diameter together.
しかし、特許文献１に記載の技術のように、塊成物の直径が決められた範囲に限定されると、塊成物を製造する際の収率の低下が避けられず、その結果としてコストアップになる懸念がある。なお、塊成物の敷密度が０．５以上０．８以下の範囲では、細密充填でないうえ、塊成物を積層することも難しくなるため、効率の低い処理となってしまう。 However, if the diameter of the agglomerate is limited to a predetermined range as in the technique described in Patent Document 1, a decrease in the yield at the time of producing the agglomerate cannot be avoided, and as a result, the cost is reduced. There is a concern that it will be up. If the agglomeration density of the agglomerates is in the range of 0.5 or more and 0.8 or less, it is not densely packed and it is difficult to stack the agglomerates, resulting in low efficiency treatment.
上述したように、ニッケル酸化鉱石を混合、還元して、ニッケルと鉄とを含むメタルを製造するにあたって、生産性を高くすること、低コスト化すること、高品質化することは、重要な要素であるにもかかわらず、多くの問題があった。 As described above, in manufacturing a metal containing nickel and iron by mixing and reducing nickel oxide ore, it is an important factor to increase productivity, reduce cost, and improve quality. However, there were many problems.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a smelting method for producing a metal by reducing a mixture containing an oxide ore such as nickel oxide ore, which can enhance 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 oxidized ore capable of producing.
本発明者は、還元炉においてバーナーを用いた加熱還元処理を施す方法において、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施すことにより、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 problems can be solved by performing deoxidation treatment on the flame of a burner in a method of performing heat reduction treatment using a burner in a reduction furnace, and completes the present invention. Came to.
（１）本発明の第１は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を得る混合工程と、得られた混合物を還元炉に装入し、バーナーから噴出した火炎に対して脱酸素処理を施し、該脱酸素処理後の火炎により該混合物に加熱還元処理を施す還元工程と、を含む酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first aspect of the present invention is to perform a mixing step of obtaining a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and to charge the obtained mixture into a reducing furnace to deoxidize a flame ejected from a burner. And a reducing step of subjecting the mixture to a heating reduction treatment with a flame after the deoxidation treatment, and a smelting method of oxide ore.
（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、前記バーナーから噴出した火炎の付近で脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (2) A second aspect of the present invention is the smelting method of oxide ore according to the first aspect, wherein, in the reducing step, deoxidation treatment is performed in the vicinity of the flame ejected from the burner.
（３）本発明の第３は、第２の発明において、前記還元工程では、前記バーナーから噴出した火炎の付近に脱酸素剤を配置して脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (3) A third aspect of the present invention is the smelting method of oxide ore according to the second aspect, wherein, in the reducing step, a deoxidizer is placed near a flame ejected from the burner to perform deoxidation treatment. ..
（４）本発明の第４は、第２の発明において、前記バーナーの火炎噴出孔の先端から所定範囲に投剤設備を設置し、該投剤設備から該バーナーの火炎に向けて脱酸素剤を投じることにより脱酸素処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (4) In a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, a propellant equipment is installed within a predetermined range from the tip of the flame ejection hole of the burner, and the oxygen scavenger is directed from the propellant equipment toward the flame of the burner. It is a method for smelting oxide ore in which deoxidation treatment is performed by throwing.
（５）本発明の第５は、第２乃至第４のいずれかの発明において、脱酸素剤は、炭素質還元剤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 smelting oxidized ore, which is the carbonaceous reducing agent according to any one of the second to fourth aspects.
（６）本発明の第６は、第１乃至第５のいずれかの発明において、前記還元工程では、前記加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度が０．５体積％以下となるようにする酸化鉱石の製錬方法である。 (6) According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, in the reducing step, the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment is 0.5 volume% or less. It is a method of smelting oxidized ore.
（７）本発明の第７は、第１乃至第６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。 (7) A seventh aspect of the present invention is the method for smelting oxide ore according to any one of the first to sixth aspects, wherein the oxide ore is nickel oxide ore.
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。 According to the method for smelting oxide ore according to the present invention, it is possible to efficiently produce high-quality metal.
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. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention. Further, in the present 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, raw ore oxide ore (oxide) 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混合物を得て、混合物に含まれるニッケルを優先的に還元し、また鉄を部分的に還元することで、鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。 For example, as an oxide ore, a nickel oxide ore containing nickel oxide or iron oxide is used as a raw material, the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, and nickel contained in the mixture is preferentially There is a method of producing ferronickel, which is an alloy of iron and nickel, by reducing or 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、還元炉におけるバーナーを用いた加熱還元処理の方法を採用し、そのとき、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎によりニッケル酸化鉱石を含む混合物に加熱還元処理を施すことを特徴としている。 And, in the smelting method of the oxide ore according to the present embodiment, a method of heat reduction treatment using a burner in a reduction furnace is adopted, at which time, the flame of the burner is subjected to deoxidation treatment and deoxidation. It is characterized in that the mixture containing nickel oxide ore is subjected to a heat reduction treatment by a flame after the treatment.
このような方法によれば、バーナーの火炎に含まれる酸素によって還元物が酸化されることを抑制し、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, it is possible to suppress the reduction product from being oxidized by oxygen contained in the flame of the burner, and to improve the quality of the obtained metal.
≪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 ferro-nickel using nickel oxide ore »
In the following, by reducing nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in the raw material ore, nickel oxide ore, a metal of an iron-nickel alloy is generated, and further, the metal is separated to remove the ferro-ferrite. 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、得られた混合物に還元処理を施す還元工程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, the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment was obtained by a mixing step S1 in which nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, as shown in FIG. It includes a reduction step S2 of performing reduction treatment on the mixture and a separation step S3 of separating metal and slag from the reduced product.
＜２−１．混合工程＞
混合工程Ｓ１は、ニッケル酸化鉱石と還元剤である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、混合工程Ｓ１では、まず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に、第１の還元剤である炭素質還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が０．１ｍｍ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。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
<2-1. Mixing process>
The mixing step S1 is a step of mixing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent which is a reducing agent to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, first, a carbonaceous reducing agent that is a first reducing agent is added to and mixed with a nickel oxide ore that is a raw material ore. Powders having a particle size of 0.1 mm or more and 0.8 mm or less, such as components and binders, are added and mixed to obtain a mixture. The mixing process can be performed using a mixer or the like.
原料鉱石であるニッケル酸化鉱石としては、特に限定されないが、リモナイト鉱、サプロライト鉱等を用いることができる。なお、ニッケル酸化鉱石は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）と、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを少なくとも含有する。 The nickel oxide ore that is the raw material ore is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore, and the like can be used. The nickel oxide ore contains at least nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ).
炭素質還元剤としては、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。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, but examples thereof include coal powder and coke powder. It is preferable that the carbonaceous reducing agent has a particle size and a particle size distribution similar to those of the raw material ore, that is, nickel oxide ore, because the carbonaceous reducing agent can be uniformly mixed and the reduction reaction can easily proceed 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質量％以下の割合とすることが好ましく、４０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。また、炭素質還元剤の混合量は、化学当量の合計値を１００質量％としたときに、１０質量％以上の割合とすることが好ましく、１５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 (content of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture), the chemical equivalent required for nickel metal reduction of the total amount of nickel oxide constituting nickel oxide ore, and iron oxide ( 50% by mass or less when 100% by mass is the total value of both (the ferric oxide) and the chemical equivalent required to reduce it to metallic iron (conveniently also referred to as “total value of chemical equivalent”). It is preferable to set it as a ratio, and it is more preferable to set it as a ratio of 40 mass% or less. It is possible to suppress the reduction amount of iron, improve the nickel grade, and manufacture high-quality ferro-nickel. Further, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more, when the total value of the chemical equivalents is 100% by mass. The reduction of nickel can be efficiently progressed, and the productivity is improved.
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 additive of an optional component, for example, iron ore having an iron quality of about 50% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, and the like can be used. Examples of the flux component include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like. Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, dehydrated cake and the like.
混合工程Ｓ１では、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。下記表１に、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。 In the mixing step S1, a raw material powder containing nickel oxide ore is uniformly mixed to obtain a mixture. Table 1 below shows an example of the composition (mass%) of a part of the raw material powder to be mixed in the mixing step S1, but the composition of the raw material powder is not limited to this.
混合に際しては、混合性を高めるために混練を同時に行ってもよく、混合後に混練を行ってもよい。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。混合物を混練することによって、その混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や原料粉末等の凝集を解いて均一に混合できるとともに、各々の粒子の密着性を向上させ、また空隙を減少させることができる。これにより、その混合物において還元反応が起りやすくなるとともに均一に反応させることができ、還元反応の反応時間を短縮することができる。また、品質のばらつきを抑えることができる。 At the time of mixing, kneading may be carried out at the same time in order to improve the mixing property, or kneading may be carried out after mixing. The kneading can be performed using a batch kneader such as Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single-screw kneader, a twin-screw kneader, and the like. By kneading the mixture, a shearing force is applied to the mixture so that the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, and the like can be disintegrated and uniformly mixed, and the adhesion of each particle can be improved and the voids can be reduced. You can As a result, a reduction reaction easily occurs in the mixture and a uniform reaction can be performed, and the reaction time of the reduction reaction can be shortened. Further, it is possible to suppress variations in quality.
また、混合を行った後、あるいは混合及び混練を行った後、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。 Further, after mixing, or after mixing and kneading, extrusion may be performed using an extruder. As a result, pressure (shearing force) is applied to the mixture, and the aggregate of the carbonaceous reducing agent, the raw material powder, etc. is released, and the mixture can be brought into a more uniformly mixed state. In addition, voids in the mixture can be reduced. From these facts, the reduction reaction of the mixture is likely 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 shearing force, and examples thereof include a single screw extruder and a twin screw extruder. In particular, it is preferable to have a twin-screw extruder. By kneading the mixture under high pressure and high shear, the mixture of the raw material powders can be deaggregated, the kneading can be effectively performed, and the strength of the mixture can be increased. Further, by using the one equipped with the twin-screw extruder, the mixture can be continuously obtained while maintaining high productivity.
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 molded into a molded product (pellet) having a predetermined shape. The shape of the molded product can be, for example, spherical, rectangular parallelepiped, cubic, or cylindrical. Since such a shape is a simple shape and is not complicated, it is possible to suppress the generation of defective products while suppressing the molding cost, the quality of the obtained molded product is 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. Since it is a spherical molded product, the reduction treatment is uniformly performed, and it is possible to perform smelting with little variation and high productivity. When the shape of the molded product is spherical, the molded product can be molded to have a diameter of 10 mm or more and 30 mm or less. Further, in the case of a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a columnar shape, etc., it can be molded so that the inner dimensions in the vertical and horizontal directions 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８０００ｍｍ３以上であることが好ましい。成形物の体積が８０００ｍｍ３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 further, the ratio of the surface area occupying the entire molded product is reduced, so that the reduction treatment is uniformly performed, the variation is small, and the productivity is low. Can perform high smelting.
また、得ら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やすくなり、ロスを抑制することができる。 Further, the obtained mixture may be filled in a predetermined container for reduction. By performing the reduction treatment while the mixture filled in the container is still filled in the container, the metal reduced in the separation step S3, which will be described later, can be easily separated and recovered by a process such as magnetic separation, which causes a loss. Can be suppressed.
混合工程Ｓ１では、得られた混合物に乾燥処理を施してもよい。混合物は、混練や成形物の成形等において上記混合物を多量の水と共に混合する。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、多量の水を含む混合物に乾燥処理を施すことにより、後述する還元処理において水分の気化に伴う混合物の膨張を防ぐことができる。 In the mixing step S1, the obtained mixture may be dried. The mixture is obtained by mixing the above mixture with a large amount of water in kneading, molding of a molded product, or the like. Although it is not essential to perform the drying treatment in the present embodiment, by performing the drying treatment on the mixture containing a large amount of water, it is possible to prevent the mixture from expanding due to the vaporization of water in the reduction treatment described later. ..
さらに、混合物に乾燥処理を施すことで、還元炉内における混合物に起因する水分混入を抑制することができる。これにより、還元炉内の雰囲気気体に含まれる水分量をより効果的に減らすことができ、還元物に含まれるメタルの酸化をより効果的に抑制することができる。 Further, by performing a drying process on the mixture, it is possible to suppress the mixing of water due to the mixture in the reduction furnace. This makes it possible to more effectively reduce the amount of water contained in the atmospheric gas in the reducing furnace and more effectively suppress the oxidation of the metal contained in the reduced product.
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、この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することができる。 The method of drying the mixture is not particularly limited, and a method of maintaining the mixture at a predetermined drying temperature (for example, 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower), a method of blowing hot air of a predetermined drying temperature onto the mixture, and the like are dried. Conventionally known means can be used. By such a drying treatment, for example, the solid content of the mixture is about 70 mass% and the water content is about 30 mass%. The temperature of the mixture itself during this drying treatment is preferably less than 100 ° C., whereby rupture of the mixture due to bumping of water 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 carried out continuously at once, or may be carried out in plural times. The rupture of the mixture can be more effectively suppressed by performing the drying treatment in plural times. In addition, when the drying process is performed in plural times, the drying temperature after the second time is preferably 150 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. By drying within this range, it becomes possible to dry without proceeding the reduction reaction.
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 in the mixture after the drying treatment. The composition of the molded product is not limited to this.
＜２−２．還元工程＞
還元工程Ｓ２は、得られた混合物を還元炉に装入して、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工程である。還元工程Ｓ２における還元処理により、混合物中の炭素質還元剤に基づいて製錬反応（還元反応）が進行して、混合物中では、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。
<2-2. Reduction process>
The reduction step S2 is a step of charging the obtained mixture into a reduction furnace and subjecting the mixture to a reduction treatment to obtain a reduced product containing metal and slag. By the reduction treatment in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds based on the carbonaceous reducing agent in the mixture, and ferronickel metal (hereinafter, simply referred to as “metal”) and ferronickel in the mixture. Slag (hereinafter, simply referred to as "slug") is generated separately.
具体的に、還元工程Ｓ２では、バーナーを備えた還元炉を使用し、そのバーナーにより所定の還元温度まで加熱して還元処理を施す。 Specifically, in the reduction step S2, a reduction furnace provided with a burner is used, and the reduction treatment is performed by heating to a predetermined reduction temperature by the burner.
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, for example, in a short time of about 1 minute, first, nickel oxide ore and iron oxide in the mixture are reduced and metallized into ferronickel in the vicinity of the surface of the mixture where the reduction reaction easily proceeds, and a shell is formed. Form. On the other hand, in the shell, as the shell is formed, the slag component gradually melts to form liquid-phase slag. As a result, the metal and the slag are produced separately 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。 Then, when the treatment time passes for about 10 minutes, excess carbonaceous reducing agent not involved in the reduction reaction is taken into the metal to lower the melting point, and the metal also becomes a liquid phase.
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 in the reduction treatment (reduction temperature) is not particularly limited, but is preferably 1200 ° C or higher and 1450 ° C or lower, and more preferably 1300 ° C or higher and 1400 ° C or lower. By reducing in such a temperature range, a reduction reaction can be caused to occur uniformly, and ferronickel whose quality variation is suppressed can be generated. Further, more preferably, reduction is carried out at a reduction temperature in the range of 1300 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, whereby 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 for the reduction treatment (treatment time) is set according to the temperature of the reduction furnace, but it is preferably 10 minutes or longer, more preferably 15 minutes or longer.
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。高品質なメタルを効率的に製造することができる。 The amount of heat required for the reduction, which is obtained by multiplying the reduction temperature (° C.) and the reduction time (minutes), is preferably in the range of 20000 (° C. × min) to 40,000 (° C. × min). High quality metal can be manufactured efficiently.
従来、酸化鉱石の製錬方法の一つとして、還元炉においてバーナーを用いた加熱して還元処理を施す方法が採られている。バーナーによって加熱することで、少ないエネルギーで加熱して還元処理を施すことができ、効率的な製錬操業を行うことが可能となる。なお、バーナーの燃料としては、例えば、ＬＰＧガス（液化石油ガス）、ＬＮＧガス（天然ガス）、石炭、コークス、微粉炭等を用いることができる。これらの燃料のコストは非常に安価であり、設備費やメンテナンス費に関しても電気炉等と比較して格段に安価に抑えることができる。 Conventionally, as one of the methods for smelting oxide ores, a method of performing reduction treatment by heating using a burner in a reduction furnace has been adopted. By heating with a burner, the reduction treatment can be performed by heating with a small amount of energy, and efficient smelting operation can be performed. As the burner fuel, for example, LPG gas (liquefied petroleum gas), LNG gas (natural gas), coal, coke, pulverized coal or the like can be used. The cost of these fuels is very low, and the facility cost and maintenance cost can be significantly reduced as compared with an electric furnace or the like.
さて、バーナーを用いて加熱する還元処理においては、バーナーの不完全燃焼を避けるために、そのバーナーにおいて燃料と共に空気を過剰に供給して加熱するようにしていた。しかしながら、そのような場合には、未反応の酸素がバーナーの火炎中に含まれるようになるため、そのような火炎により混合物に加熱還元処理を施すと、還元反応が阻害されるという問題や一度生成したメタルの一部がその酸素によって再び酸化されてしまうという問題がある。 Now, in the reduction treatment in which the burner is used for heating, in order to avoid incomplete combustion of the burner, excess air is supplied together with the fuel in the burner to heat the burner. However, in such a case, unreacted oxygen will be contained in the flame of the burner, so if the mixture is heated and reduced by such a flame, the reduction reaction is hindered or There is a problem that a part of the produced metal is oxidized again by the oxygen.
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、バーナーを用いた加熱により還元処理を施すにあたり、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎により混合物を加熱することを特徴としている。このようにバーナー火炎に対して脱酸素処理を施すことで、還元処理を施す空間内に未反応の酸素が流入することを抑制することができ、生成したメタルの一部が酸化されてしまうことを防ぐことができる。 Therefore, in the smelting method of nickel oxide ore according to the present embodiment, in performing the reduction treatment by heating with a burner, the flame of the burner is subjected to deoxidation treatment, and the mixture is produced by the flame after the deoxidation treatment. It is characterized by heating. By performing deoxidation treatment on the burner flame in this way, it is possible to suppress the flow of unreacted oxygen into the space where the reduction treatment is performed, and some of the produced metal is oxidized. Can be prevented.
ここで、脱酸素処理の位置として、バーナーの火炎の付近において行うことが重要である。火炎の付近で脱酸素処理を施すことでその火炎中に含まれる酸素が還元炉内の混合物まで流入することを防ぐことができる。これにより、混合物の還元反応が阻害されて生成したメタルの一部が酸化されてしまうことを防ぐことができる。 Here, it is important that the deoxidation treatment is performed near the burner flame. By performing the deoxidation treatment near the flame, it is possible to prevent oxygen contained in the flame from flowing into the mixture in the reduction furnace. As a result, it is possible to prevent the reduction reaction of the mixture from being hindered and a part of the produced metal from being oxidized.
さらに、脱酸素処理の位置はバーナーの火炎の先端付近であることが好ましい。バーナーの火炎はその先端が最も加熱されており発生する熱を利用して脱酸素反応を促進させることができるためである。これにより、バーナーの火炎中の未反応の酸素をより効果的に取り除くことができるとともに、還元炉における還元処理を行う空間内への酸素の流入をより適切に抑制することができる。 Further, the position of the deoxidizing treatment is preferably near the tip of the flame of the burner. This is because the flame of the burner has its tip most heated and the generated heat can be used to accelerate the deoxygenation reaction. As a result, unreacted oxygen in the flame of the burner can be more effectively removed, and the inflow of oxygen into the space in the reduction furnace where the reduction process is performed can be suppressed more appropriately.
バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す方法としては、脱酸素剤を用いた処理を挙げることができる。脱酸素剤を用いた処理では、例えば、バーナーの火炎を脱酸素剤に接触させることによって火炎中の酸素と反応させて取り除く。 As a method for performing deoxidizing treatment on the flame of the burner, a treatment using a deoxidizing agent can be mentioned. In the treatment using the oxygen scavenger, for example, the flame of the burner is brought into contact with the oxygen scavenger to react with oxygen in the flame and remove the oxygen.
図２は、還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す具体的な態様例（脱酸素剤を用いた脱酸素処理の例）を説明するための図であり、脱酸素処理のための構成を含む還元炉の断面図である。図２に示すように、還元炉１では、バーナー１０の火炎噴出孔１０ｓから所定範囲に載置台１２上に脱酸素剤１１を配置されている。このような還元炉１では、バーナー１０から噴出した火炎１０ｆが、火炎噴出孔１０ｓから所定範囲に配置した脱酸素剤１１と接触して、火炎１０ｆ中の未反応の酸素と反応する。これにより、火炎１０ｆ中の未反応の酸素が取り除かれる（脱酸素される）。そして、このような脱酸素処理後のバーナー火炎を用いて、還元炉１内の炉床１３に載置された混合物Ｐを加熱することにより、未反応の酸素が還元炉１における還元処理を行う空間１ｒ内に流入することを抑制することができ、混合物Ｐに対して適切に還元処理を施すことができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a specific mode example (an example of deoxidizing treatment using a deoxidizing agent) for performing deoxidizing treatment on a flame of a burner in a reducing furnace. It is a cross-sectional view of a reduction furnace including the configuration of. As shown in FIG. 2, in the reduction furnace 1, the
また、図３は、還元炉においてバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施す他の態様例を説明するための図である。図３に示す例では、還元炉２内において、バーナー２０の火炎２０ｆに向けて粉末状の脱酸素剤２１を噴出して脱酸素処理を行っている。より具体的に、還元炉２では、バーナー２０からの火炎２０ｆの噴出空間の上部に投剤設備２２が備えられており、この投剤設備２２からバーナー２０の火炎２０ｆに向けて粉末状の脱酸素剤２１が投じられるように構成されている。このような還元炉２では、バーナー２０から噴出した火炎２０ｆが、その火炎２０ｆに向けて投じられた脱酸素剤２１と接触して、火炎２０ｆ中の未反応の酸素と反応する。これにより、火炎２０ｆ中の未反応の酸素が取り除かれる（脱酸素される）。そして、このような脱酸素処理後のバーナー火炎を用いて、還元炉２内の炉床２３に載置された混合物Ｐを加熱することにより、未反応の酸素が還元炉２における還元処理を行う空間２ｒ内に流入することを抑制することができ、混合物Ｐに対して適切に還元処理を施すことができる。
Further, FIG. 3 is a diagram for explaining another example of a mode in which deoxidizing treatment is performed on the flame of the burner in the reduction furnace. In the example shown in FIG. 3, in the reduction furnace 2, a
脱酸素剤を用いた脱酸素処理において、その脱酸素剤としては、火炎中の未反応の酸素を取り除く（脱酸素する）ことができれば特に制限されないが、例えば、炭素質還元剤を用いることができる。脱酸素剤として炭素質還元剤を用いた場合、火炎中の未反応の酸素と炭素質還元剤に含まれる炭素とが反応し、その酸素が一酸化炭素又は二酸化炭素へと置き換わることとなり、火炎中の未反応の酸素を効果的に取り除くことが可能となる。 In the deoxidation treatment using the oxygen scavenger, the oxygen scavenger is not particularly limited as long as it can remove (deoxygenate) unreacted oxygen in the flame. For example, a carbonaceous reducing agent may be used. it can. When a carbonaceous reducing agent is used as the oxygen scavenger, unreacted oxygen in the flame reacts with carbon contained in the carbonaceous reducing agent, and the oxygen is replaced by carbon monoxide or carbon dioxide, which causes the flame It becomes possible to effectively remove the unreacted oxygen inside.
脱酸素剤としての炭素質還元剤は、例えば、石炭粉、コークス粉が挙げられる。なお、還元処理の対象である混合物に含まれている炭素質還元剤と同一のものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。 Examples of the carbonaceous reducing agent as an oxygen scavenger include coal powder and coke powder. The carbonaceous reducing agent contained in the mixture to be reduced may be the same as or different from the carbonaceous reducing agent.
なお、脱酸素剤としては、炭素質還元剤に限定されず、例えば、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、鉄粉等を用いてもよい。 The oxygen scavenger is not limited to the carbonaceous reducing agent, and, for example, sulfite, bisulfite, thiosulfate, iron powder and the like may be used.
また、図２、図３では、脱酸素剤を用いた脱酸所処理の例を示して説明したが、脱酸素処理としては脱酸素剤を用いることに限られない。例えば、酸素を吸着するフィルターを還元炉内の火炎の噴出空間の所定の位置に設置することによって、バーナーの火炎がフィルターを通過する際に脱酸素処理が施されるような態様であってもよい。 In addition, in FIGS. 2 and 3, an example of the deoxidizing treatment using a deoxidizing agent has been described, but the deoxidizing treatment is not limited to using the deoxidizing agent. For example, by installing a filter that adsorbs oxygen at a predetermined position in the flame ejection space in the reduction furnace, even if the flame of the burner is subjected to deoxygenation treatment when passing through the filter. Good.
このように、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施し、脱酸素処理後の火炎により混合物を加熱して還元処理を施すようにすることにより、還元処理の空間内に未反応の酸素が流入することを抑制することができるとともに、当然に、還元処理後の還元炉内に残存することになる酸素量を有効に減らすことができ、得られるメタルの品位を高めることができる。具体的には、還元処理後の還元炉内の酸素濃度として０．５体積％以下の状態になるようにして還元処理を施すことができる。また、還元炉内の酸素濃度が０．３体積％以下の状態になるようにして還元処理を施すことがより好ましい。ここで、還元処理後の還元炉内の酸素濃度は、バーナー火炎に対する脱酸素処理の程度に依存することから、バーナーに供給された空気量及び脱酸素剤の量によって調整することができる。 In this way, by performing deoxidation treatment on the flame of the burner, and heating the mixture by the flame after deoxidation treatment to perform reduction treatment, unreacted oxygen flows into the reduction treatment space. It is possible to suppress this, and naturally, it is possible to effectively reduce the amount of oxygen remaining in the reduction furnace after the reduction treatment, and it is possible to improve the quality of the obtained metal. Specifically, the reduction treatment can be performed such that the oxygen concentration in the reduction furnace after the reduction treatment is 0.5 volume% or less. Further, it is more preferable to perform the reduction treatment so that the oxygen concentration in the reduction furnace is 0.3 volume% or less. Here, since the oxygen concentration in the reducing furnace after the reduction treatment depends on the degree of the deoxidation treatment for the burner flame, it can be adjusted by the amount of air supplied to the burner and the amount of the oxygen scavenger.
＜２−３．分離工程＞
分離工程Ｓ３は、還元工程Ｓ２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。
<2-3. Separation process>
The separation step S3 is a step of separating metal and slag from the reduced product obtained in the reduction step S2. Specifically, the metal phase is separated and recovered from the mixture (mixture) containing the metal phase and the slag phase, which is obtained by the 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 for separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid, for example, in addition to removing unnecessary substances by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, etc. 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。 In addition, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to poor wettability, and for example, a large drop obtained by the reduction treatment is dropped with a predetermined head. Alternatively, the metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture by giving an impact such as a predetermined vibration during sieving.
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。 In this way, the metal is recovered by separating the metal phase and the slag phase.
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing 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７５μｍ）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（Ｆｅ２Ｏ３）とを過不足なく還元するのに必要な量を１００質量％としたときに２８質量％の割合となる量で含有させた。そして、得られた混合物を１４個の試料に均等に取り分けた。
<Example 1, Comparative Example 1>
Nickel oxide ore as a raw material ore, iron ore, silica sand and limestone which are flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85 mass%, average particle size: about 75 μm) are appropriately added. Was added using a mixer while adding water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% To 28% by mass. Then, the obtained mixture was evenly divided into 14 samples.
次に、パン型造粒機により、得られた混合物に適宜水分を添加して球状に成形された直径１５．０±０．５ｍｍの混合物（試料）を１４（実施例１−１〜１−１２、比較例１−１、１−２）得た。 Next, using a pan-type granulator, 14 (Examples 1-1 to 1- 1) of a mixture (sample) having a diameter of 15.0 ± 0.5 mm formed into a spherical shape by appropriately adding water to the obtained mixture was used. 12, Comparative Examples 1-1, 1-2) were obtained.
次に、実施例１−１〜１−１２の混合物（試料）を還元炉に装入して、バーナーから噴出した火炎の先端付近に表３に記載した供給量の脱酸素剤（石炭粉）を配置することによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施した。そして、脱酸素処理後の火炎により混合物（試料）に加熱還元処理を施した（表３中、「脱酸素処理」について「有り」と表記。）。なお、表３中の「脱酸素剤の供給量（質量％）」とは、バーナーに供給された余剰酸素量を全て反応するのに必要な脱酸素剤の化学当量を１００質量％としたときの値を意味する。 Next, the mixture (sample) of Examples 1-1 to 1-12 was charged into a reduction furnace, and the supply amount of the oxygen scavenger (coal powder) described in Table 3 was provided near the tip of the flame ejected from the burner. Was arranged to deoxidize the burner flame. Then, the mixture (sample) was subjected to a heat reduction treatment with a flame after the deoxidation treatment (in Table 3, "deoxidation treatment" is described as "present"). The "supply amount (mass%) of the oxygen scavenger" in Table 3 means when the chemical equivalent of the oxygen scavenger necessary to react all the excess oxygen amount supplied to the burner is 100 mass%. Means the value of.
一方、比較例１−１、１−２の試料については、還元炉に装入して、バーナーの火炎に対して脱酸素処理を施さずに、混合物（試料）を加熱して還元処理を施した（表３中、「脱酸素処理」について「無し」と表記。）。 On the other hand, with respect to the samples of Comparative Examples 1-1 and 1-2, the mixture (sample) was placed in a reduction furnace, and the mixture (sample) was heated and subjected to the reduction treatment without deoxidizing the flame of the burner. (In Table 3, "deoxidation treatment" is described as "none").
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例１−１〜１−１２及び比較例１−１、１−２の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such reduction treatment, the samples of Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 after cooling of the obtained reduced products were crushed, and then the metal was recovered by magnetic separation.
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、メタル回収率を、ＩＣＰ発光分光分析器（ＳＨＩＭＡＺＵ Ｓ−８１００型）により分析して算出した。 The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the metal recovery rate of each sample after the reduction heating treatment were analyzed and calculated by an ICP emission spectroscopic analyzer (SHIMAZU S-8100 type).
ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率は、以下の式（１）、（２）、（３）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
ニッケルメタル回収率＝回収されたニッケルの量／（投入した鉱石の量×鉱石中のニッケル含有割合）×１００ ・・・（３）式
The nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate were calculated by the following equations (1), (2) and (3).
Nickel metalization rate = mass of nickel in metal / (mass of all nickel in reduced product) x 100 (%) (1) Equation Nickel content in metal = mass of nickel in metal / (metal (Total mass of nickel and iron in) x 100 (%) ... (2) Nickel metal recovery rate = amount of nickel recovered / (amount of ore input x nickel content in ore) x 100 ..Formula (3)
下記表３に、加熱還元処理後の還元炉内の酸素濃度、それぞれの試料における、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率、ニッケルメタル回収率を示す。 Table 3 below shows the oxygen concentration in the reducing furnace after the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel metal recovery rate in each sample.
表３の結果からわかるように、バーナーから噴出した火炎の先端付近に脱酸素剤（石炭粉）を配置することによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施して、脱酸素処理後の火炎により加熱還元処理を施した実施例１−１〜１−１２では、比較例１−１、１−２と比較してニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びニッケル回収率がいずれも高くなった。 As can be seen from the results in Table 3, the deoxidizing agent (coal dust) is placed near the tip of the flame ejected from the burner to deoxidize the burner flame, and In Examples 1-1 to 1-12 subjected to the heat reduction treatment, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel recovery rate were all higher than those in Comparative Examples 1-1 and 1-2. ..
＜実施例２＞
上記実施例１、比較例１と同様に、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７５μｍ）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（Ｆｅ２Ｏ３）とを過不足なく還元するのに必要な量を１００質量％としたときに２８質量％の割合となる量で含有させた。
<Example 2>
Similar to Example 1 and Comparative Example 1 described above, nickel oxide ore, iron ore, silica sand and limestone that are flux components, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 85 mass%, average particle size) (Diameter: about 75 μm) was mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. When the amount of carbonaceous reducing agent (coal powder) required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in nickel oxide ore, which is a raw material ore, is 100 mass% To 28% by mass.
次に、得られた混合物に適宜水分を添加してパン型造粒機を使うことにより、球状に成形された直径１５．０±０．５ｍｍの混合物（試料）を１２個（実施例２−１〜２−１２）得た。 Next, by appropriately adding water to the obtained mixture and using a pan-type granulator, 12 spherically shaped mixtures (samples) having a diameter of 15.0 ± 0.5 mm (Example 2-). 1-2-12) was obtained.
次に、実施例２−１〜２−１２の混合物（試料）を還元炉に装入して、投剤設備から表４に記載した供給量の粉末状の脱酸素剤（炭素質還元剤）をバーナーから噴出した火炎の先端付近に投じることによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施した。そして、脱酸素処理後の火炎により混合物（試料）に加熱還元処理を施した（表３中、「脱酸素処理」について「有り」と表記。）。表４中の「脱酸素剤の供給量（質量％）」とは、バーナーに供給された余剰酸素量を全て反応するのに必要な脱酸素剤の化学当量を１００質量％としたときの値を意味する。なお、投剤設備は、図３に示すように還元炉内のバーナー２０よりも上部に取り付けられており、この投剤設備２２から粉末状の脱炭素剤（炭素質還元剤）をふりかけて火炎の先端付近に投じた。
Next, the mixture (sample) of Examples 2-1 to 2-12 was charged into a reduction furnace, and the powder-type oxygen scavenger (carbonaceous reducing agent) of the supply amount described in Table 4 from the propellant equipment. Was applied near the tip of the flame ejected from the burner to deoxidize the burner flame. Then, the mixture (sample) was subjected to a heat reduction treatment with a flame after the deoxidation treatment (in Table 3, "deoxidation treatment" is described as "present"). The "supply amount (mass%) of the oxygen scavenger" in Table 4 is a value when the chemical equivalent of the oxygen scavenger necessary to react all the excess oxygen amount supplied to the burner is 100 mass%. Means The propellant equipment is installed above the
なお、還元処理においては、還元炉の炉床に予め炉床保護剤（主成分はＳｉＯ２であり、その他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物を少量含有する）を敷き詰め、その上に試料を載置して還元処理を施した。 In the reduction treatment, the hearth of the reduction furnace is preliminarily spread with a hearth protection agent (main component is SiO 2 and contains a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and MgO as other components). The sample was placed on the top and reduction processing was performed.
このような還元処理の後、得られた還元物冷却後の実施例２−１〜２−１２の試料を粉砕し、その後磁力選別によってメタルを回収した。 After such reduction treatment, the samples of Examples 2-1 to 2-12 after cooling of the obtained reduced product were crushed, and then the metal was collected by magnetic force selection.
表４の結果からわかるように、投剤設備から粉末状の脱炭素剤を投じることによりバーナーの火炎に対して脱酸素処理を施して、脱酸素処理後の火炎により加熱還元処理を施した実施例２−１〜２−１２では、表３の比較例１−１、１−２と比較してニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率及びニッケル回収率がいずれも高くなった。 As can be seen from the results in Table 4, the burner flame was deoxidized by injecting a powdery decarbonizing agent from the propellant equipment, and the heat reduction treatment was performed by the flame after the deoxygenation treatment. In Examples 2-1 to 2-12, the nickel metallization rate, the nickel content rate in the metal, and the nickel recovery rate were higher than those of Comparative Examples 1-1 and 1-2 in Table 3.
１、２ 還元炉
１０、２０ バーナー
１０ｓ、２０ｓ 火炎噴出孔
１０ｆ、２０ｆ 火炎
１１、２１ 脱酸素剤
１２ 設置台
２２ 投剤設備
１３、２３ 炉床
Ｐ 混合物
１ｒ、２ｒ 還元処理を行う空間
1, 2
Claims (7)
得られた混合物を還元炉に装入し、バーナーから噴出した火炎に対して脱酸素処理を施し、該脱酸素処理後の火炎により該混合物に加熱還元処理を施す還元工程と、を含む
酸化鉱石の製錬方法。 A mixing step of obtaining a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent,
A reducing step of charging the obtained mixture into a reduction furnace, subjecting the flame ejected from the burner to deoxidation treatment, and subjecting the mixture to heat reduction treatment with the flame after the deoxidation treatment Smelting method.
請求項１に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 1, wherein in the reducing step, deoxidation treatment is performed in the vicinity of a flame ejected from the burner.
請求項２に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 2, wherein in the reducing step, a deoxidizer is placed near a flame ejected from the burner to perform deoxidation treatment.
請求項２に記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 2, wherein in the reducing step, deoxidizing treatment is performed by throwing a deoxidizer from a propellant equipment toward a flame of the burner.
請求項２から４のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 The method for smelting oxide ore according to claim 2, wherein the oxygen scavenger is a carbonaceous reducing agent.
請求項１乃至５のいずかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 In the reduction step, the oxygen concentration in the reduction furnace after the heat reduction treatment is set to 0.5% by volume or less, and the method for smelting oxide ore according to any one of claims 1 to 5.
請求項１乃至６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 claim 1, wherein the oxide ore is a nickel oxide ore.
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