JP2021167460A - 酸化鉱石の製錬方法 - Google Patents
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Abstract
Description
乾燥炉により前記混合物に乾燥処理を施す乾燥工程と、前記乾燥工程を経た混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、前記乾燥工程では、前記乾燥炉として、処理空間と、該処理空間の外側に位置するガス流通空間と、を備える二重構造の乾燥炉を使用して、前記混合物を前記処理空間に装入し、高温ガスを前記ガス流通空間に流通させることにより、該混合物に乾燥処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。
本発明は、例えばニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を原料として、その酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して得られる混合物を還元することによって、還元物であるメタルを製造する酸化鉱石の製錬方法である。例えば、原料鉱石としてニッケル酸化鉱石を用いる場合、還元物として鉄のニッケルの合金であるフェロニッケルメタルを製造する。
以下では、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)として、原料鉱石にニッケル酸化鉱石を用い、その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)とを還元処理を施して、鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)の熔融物を生成させ、さらに、その熔融物から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。
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。具体的に、混合工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤とを混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.1mm〜0.8mm程度の粉末を混合して混合物を得る。
乾燥工程S2は、乾燥炉により混合物に乾燥処理を施す工程である。これにより、後述する還元工程S3において混合物に含まれる水分に基づく酸化を抑制することができ、得られるメタルの品位を高めることができる。
還元工程S3は、乾燥後の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S3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。
回収工程S4は、還元により得られたメタルとスラグとを分離してメタルを回収する工程である。上述したように、還元工程S3における還元処理では、混合物を熔融状態にして還元するため、熔融メタルと熔融スラグとが生成する。メタルはスラグと比較して比重が大きく重いため、それぞれは比重差によって自然に分離し、メタルは還元炉の炉底に溜まる。そのため、還元炉の炉底付近からメタルを抜いて回収することで、メタルのみを選択的に回収することができる。一方、スラグはメタルの上に浮くため、例えば炉壁から抜いて回収することができる。このように、得られたメタルとスラグとは熔融状態にあるため、その比重差によって容易に分離させて回収することができる。
(混合工程)
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱石、鉄鉱石、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:80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。なお、炭素質還元剤については、ニッケル酸化鉱石に含まれる酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe2O3)とを過不足なく還元するのに必要な量を100質量%としたときに32質量%の割合となる量で含有させた。
実施例1〜9の混合物については、図2に模式的に示す二重構造の乾燥炉により混合物に乾燥処理を施した。具体的には、実施例1〜9の混合物を成形せずにそのまま装入口から処理空間に装入し、1時間の乾燥処理を施した。その後、混合物を排出口から排出した。このとき、下記表に記載の燃料を用いたバーナーから噴出した火炎の燃焼ガスを高温ガスとして使用し、混合物が移動する方向と向流する方向に高温ガスをガス流通空間に流通させた。このときの高温ガスの温度を表3に記載した。
各試料について乾燥中に排ガスとともに乾燥炉から流れ出たダストを集塵機で回収し、装入した混合物の量からダスト発生率を算出した。また、乾燥後の混合物の水分測定を行った。
11 装入口
12 排出口
13 ガス流入口
14 ガス流出口
A 処理空間
G ガス流通空間
D1 混合物の移動方向
D2 高温ガスの流通方向
Claims (6)
- 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、
乾燥炉により前記混合物に乾燥処理を施す乾燥工程と、
前記乾燥工程を経た混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、
前記乾燥工程では、
前記乾燥炉として、処理空間と、該処理空間の外側に位置するガス流通空間と、を備える二重構造の乾燥炉を使用して、
前記混合物を前記処理空間に装入し、高温ガスを前記ガス流通空間に流通させることにより、該混合物に乾燥処理を施す
酸化鉱石の製錬方法。 - 前記還元工程における還元処理後の雰囲気ガスの一部を、前記乾燥工程における前記高温ガスとして用いて、前記混合物に乾燥処理を施す
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。 - 前記乾燥炉は、前記混合物を前記処理空間に装入する装入口と、該処理空間にて乾燥処理が施された混合物を排出する排出口と、を有し、
前記乾燥工程では、前記装入口から前記排出口へと移動する前記混合物の移動の流れの方向とは向流する方向に、前記高温ガスを前記ガス流通空間に流通させて乾燥処理を施す
請求項1又は2に記載の酸化鉱石の製錬方法。 - 前記乾燥工程では、300℃以上1000℃以下の温度の高温ガスを流通させて前記混合物に乾燥処理を施す
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。 - 前記還元工程では、前記乾燥工程を経た混合物に還元処理を施すことにより熔融物を得る
請求項1から4のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。 - 前記酸化鉱石はニッケル酸化鉱石であり、
前記還元工程では、前記混合物に還元処理を施すことによりフェロニッケルを得る
請求項1から5のいずれかに記載の酸化鉱石の製錬方法。
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