JP2021167461A - Method for smelting oxide ore - Google Patents

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Takashi Izeki
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Abstract

To provide a method for smelting an oxide ore which can efficiently manufacture metal having high quality.SOLUTION: A method for smelting an oxide ore includes: a mixing step S1 of obtaining a mixture M containing an oxide ore and a carbonaceous reducer; and a reduction step S3 of subjecting the mixture M to reduction treatment in a reduction furnace 10 having a movable burner (burner)14, in which the reduction step S3 subjects the mixture M to the reduction treatment while changing a flame ejection position and/or a flame ejection direction ejected from the movable burner (burner) 14. The reduction step S3 preferably obtains a melt by subjecting the mixture M to the reduction treatment.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、酸化鉱石の乾式製錬方法に関するものであり、より詳しくは、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であるメタルを製造する製錬方法に関する。 The present invention relates to a pyrometallurgy method for oxide ore, and more specifically, smelting to produce a metal as a reduced product by reducing an oxide ore such as nickel oxide ore as a raw material with a carbonaceous reducing agent. Regarding the method.

酸化鉱石の一種であるリモナイトあるいはサプロライトと呼ばれるニッケル酸化鉱石の製錬方法として、熔錬炉を使用してニッケルマットを製造する乾式製錬方法、ロータリーキルンあるいは移動炉床炉を使用して鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルを製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用して高温高圧で酸浸出し、ニッケルやコバルトが混在した混合硫化物(ミックスサルファイド)を製造する湿式製錬方法等が知られている。 As a method for smelting nickel oxide ore called limonite or saprolite, which is a type of oxide ore, a pyrometallurgical method for producing nickel matte using a smelting furnace, iron and nickel using a rotary kiln or a mobile hearth furnace. Pyrometallurgical smelting method for producing ferronickel, which is an alloy of ing.

上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱石を還元して製錬する場合、反応を進めるために原料のニッケル酸化鉱石を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理が前処理として行われる。 Among the various methods described above, especially when the nickel oxide ore is reduced and smelted by using a pyrometallurgical method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size in order to proceed with the reaction. The process of agglomerating is performed as a pretreatment.

具体的に、ニッケル酸化鉱石を塊状物化する、すなわち粉状や微粒状の鉱石を塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱石と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤とを混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が10mm〜30mm程度の塊状物(ペレット、ブリケット等を指す。以下、単に「ペレット」という)とするのが一般的である。 Specifically, when the nickel oxide ore is agglomerated, that is, when the powdery or finely granular ore is agglomerated, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke. After the water content is adjusted, the mixture is charged into a lump manufacturing machine, and for example, a lump (pellet, briquette, etc.) having a side or a diameter of about 10 mm to 30 mm is simply referred to as "pellet". ) 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 in the form of agglomerates need to have a certain degree of air permeability in order to "fly" the contained moisture. 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, causing inconveniences such as metal being dispersed or unevenly distributed. Therefore, it is important to mix the mixture uniformly when producing the pellets and to maintain the temperature as uniform as possible when reducing the obtained pellets.

加えて、還元処理により生成するメタル(フェロニッケル)を粗大化させることも非常に重要な技術である。生成したフェロニッケルが、例えば数10μm〜数100μm以下の細かな大きさであった場合、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率(収率)が大きく低下してしまう。そのため、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。 In addition, coarsening the metal (ferronickel) produced by the reduction treatment is also a very important technique. When the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens of μm to several hundreds of μm or less, it becomes difficult to separate it from the slag produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. It ends up. 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加熱して塊成物に含まれる金属酸化物を還元熔融して粒状金属を製造するにあたり、粒状金属の生産性を一層高める技術を提案すること、を目的とする技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 describes that in producing a granular metal by heating an agglomerate containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent and reducing and melting the metal oxide contained in the agglomerate. A technology aimed at proposing a technology that further enhances productivity is disclosed.

具体的には、金属酸化物と炭素質還元剤とを含む塊成物を、移動床型還元熔融炉の炉床上に供給して加熱し、金属酸化物を還元熔融した後、得られる粒状金属を冷却してから炉外へ排出して回収する粒状金属の製造方法であって、その加熱では、塊成物中の酸化鉄を固体還元する炉の前半領域における炉内温度を1300〜1450℃とし、塊成物中の還元鉄を浸炭、熔融させ、凝集させる炉の後半領域における炉内温度を1400〜1550℃とすると共に、炉床上に敷き詰めた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し、炉床上に敷き詰めた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、炉床上における塊成物の敷密度を0.5以上0.8以下として加熱する際に、平均直径が19.5mm以上32mm以下の塊成物を炉床上に供給することを特徴とする粒状金属の製造方法が開示されている。 Specifically, a mass containing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent is supplied onto the hearth of a mobile bed type reduction melting furnace and heated to reduce and melt the metal oxide, and then the obtained granular metal is obtained. This is a method for producing a granular metal that is cooled and then discharged to the outside of the furnace to be recovered. When the temperature inside the furnace in the latter half region of the furnace where the reduced iron in the agglomerates is carburized, melted, and agglomerated is set to 1400 to 1550 ° C., and the distance between the agglomerates spread on the furnace bed is set to 0. When the relative value of the projected area ratio of the agglomerates spread on the hearth to the maximum projected area ratio of the agglomerates on the hearth is taken as the spread density, the agglomerates spread on the hearth. A method for producing a granular metal, which comprises supplying an agglomerate having an average diameter of 19.5 mm or more and 32 mm or less onto a hearth when heating with a density of 0.5 or more and 0.8 or less is disclosed. ..

また、特許文献1には、塊成物の敷密度と平均直径と併せて制御することによって、粒状金属鉄の生産性を向上できる、ことも示されている。 Further, Patent Document 1 also shows that the productivity of granular metallic iron can be improved by controlling the lump density and the average diameter of the agglomerates together.

しかしながら、特許文献1に記載の技術は、あくまで塊生物の外面側での反応に関する技術であるが、還元反応に最も重要な要素は、還元反応が起きる塊成物内の状態であることは言うまでもない。すなわち、塊成物の内部での還元反応が制御することによって、反応効率や均一な還元反応が実現し、その結果高品質のメタルを製造することができると考えられる。 However, although the technique described in Patent Document 1 is only a technique relating to the reaction on the outer surface side of the agglomerate, it goes without saying that the most important factor for the reduction reaction is the state in the agglomerate where the reduction reaction occurs. stomach. That is, it is considered that the reaction efficiency and uniform reduction reaction can be realized by controlling the reduction reaction inside the agglomerate, and as a result, high quality metal can be produced.

さらに、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0.5〜0.8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。 Further, as in the technique described in Patent Document 1, if the diameter of the agglomerate is limited to a predetermined range, a decrease in the yield when producing the agglomerate is unavoidable, and as a result, the cost is reduced. There is a concern that it will be up. In addition, when the spread density of the agglomerates is in the range of 0.5 to 0.8, it is not finely packed and it is difficult to stack the agglomerates, so that the treatment is inefficient.

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 mentioned above, in producing metal containing nickel and iron by mixing and reducing nickel oxide ore, it is important to increase productivity, reduce cost, and improve quality. Nevertheless, there were many problems.

特開2011−256414号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-256414

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、効率よく、かつ高品質のメタルを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 has been proposed in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for smelting an oxide ore capable of efficiently producing high-quality metal.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、バーナーを備えた還元炉を用いて、バーナーから噴出する火炎の噴出位置を変更しながら混合物に還元処理を施すことで、上述した課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by subjecting the mixture to a reduction treatment while changing the ejection position of the flame ejected from the burner using a reduction furnace equipped with a burner. We have found and completed the present invention.

(1)本発明の第1は、酸化鉱石と炭素質還元剤とを含む混合物を得る混合工程と、バーナーを備えた還元炉内において前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、前記還元工程では、前記バーナーから噴出される火炎の噴出位置を変更しながら前記混合物に還元処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first aspect of the present invention includes a mixing step of obtaining a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and a reduction step of reducing the mixture in a reduction furnace equipped with a burner. The reduction step is a method for smelting oxide ore in which the mixture is reduced while changing the ejection position of the flame ejected from the burner.

(2)本発明の第2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、バーナーを備えた還元炉内において前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、前記還元工程では、前記バーナーから噴出される火炎の噴出方向を変更しながら前記混合物に還元処理を施す酸化鉱石の製錬方法である。 (2) The second aspect of the present invention includes a mixing step of obtaining a mixture containing an oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and a reduction step of reducing the mixture in a reduction furnace equipped with a burner. The reduction step is a method for smelting oxide ore in which the mixture is reduced while changing the ejection direction of the flame ejected from the burner.

(3)本発明の第3は、第1又は第2の発明において、前記還元工程では、前記混合物に還元処理を施して熔融物を得る製錬方法である。 (3) The third aspect of the present invention is the smelting method according to the first or second invention, in which the reduction step is a smelting method in which the mixture is subjected to a reduction treatment to obtain a melt.

(4)本発明の第4は、第1から第3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り、前記ニッケル酸化鉱石を含む混合物に還元処理を施すことによりフェロニッケルを製造する酸化鉱石の製錬方法である。 (4) The fourth aspect of the present invention is that in any one of the first to third inventions, the oxide ore is a nickel oxide ore, and the mixture containing the nickel oxide ore is subjected to a reduction treatment to obtain ferronickel. This is a method for smelting oxidized ore to be produced.

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, high-quality metal can be efficiently produced.

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 process drawing which shows an example of the flow of the smelting method of nickel oxide ore. 還元炉の構成の一例を示す模式図であり、その還元炉における還元処理の様子を説明するための図である。It is a schematic diagram which shows an example of the structure of the reduction furnace, and is the figure for demonstrating the state of the reduction process in the reduction furnace.

以下、本発明について詳細に説明するが、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, the present invention will be described in detail, but 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.本発明の概要≫
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。
≪1. Outline of the present invention ≫
According to the present invention, for example, an oxide ore such as nickel oxide ore is used as a raw material, and the oxide obtained by mixing the oxide ore and a carbonaceous reducing agent is reduced to produce an oxide ore for producing a metal as a reduced product. It is a smelting method. For example, when nickel oxide ore is used as a raw material ore, ferronickel metal, which is an alloy of nickel of iron, is produced as a reduced product.

具体的に、本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、酸化鉱石と炭素質還元剤との混合物を、バーナーを有する還元炉(バーナー炉)に装入して、バーナーから噴出される火炎の噴出方向及び/又は噴出位置を変更しながら混合物に還元処理を施すことを特徴とする。 Specifically, in the method for smelting oxide ore according to the present invention, a mixture of oxide ore and a carbonaceous reducing agent is charged into a reduction furnace having a burner (burner furnace), and a flame ejected from the burner is used. It is characterized in that the mixture is subjected to a reduction treatment while changing the ejection direction and / or the ejection position.

このような方法によれば、火炎の噴出方向及び/又は噴出位置を変更しながら混合物に還元処理を施すことにより、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 quality of the obtained metal can be improved by subjecting the mixture to the reduction treatment while changing the ejection direction and / or the ejection position of the flame.

≪2.ニッケル酸化鉱石の製錬方法≫
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。
≪2. Nickel oxide ore smelting method ≫
In the following, as a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”), nickel oxide ore is used as a raw material ore, and nickel (nickel oxide) and iron (iron oxide) contained in the nickel oxide ore are used. ) And are subjected to a reduction treatment to produce a melt of an iron-nickel alloy (ferronickel), and a smelting method for producing ferronickel by separating the metal from the melt is described as an example. do.

なお、本発明において混合物に還元処理を施して熔融物を得ることは必須の態様ではないが、火炎の噴出方向及び/又は噴出位置を変更することで、混合物全体を均一に加熱することで混合物の熔融物を得ることで短時間の処理時間で有効に還元することが可能となることから、高品質のフェロニッケルをより安価にかつより生産性高く製造することができる。 In the present invention, it is not an essential aspect to subject the mixture to a reduction treatment to obtain a melt, but by changing the ejection direction and / or ejection position of the flame, the entire mixture is uniformly heated to obtain the mixture. Since it is possible to effectively reduce the mixture in a short treatment time by obtaining the melt of the above, high quality ferronickel can be produced at a lower cost and with higher productivity.

≪2−1.第1実施形態のニッケル酸化鉱石の製錬方法≫
図1は、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。図1に示すように、ニッケル酸化鉱石の製錬方法は、ニッケル酸化鉱石と炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合工程S1と、得られた混合物を乾燥する乾燥工程S2と、バーナーを備えた還元炉内において乾燥後の混合物に還元処理を施す還元工程S3と、得られた還元物であるメタルとスラグとを分離してメタルを回収する回収工程S4と、を有する。
≪2-1. Method for smelting nickel oxide ore of the first embodiment ≫
FIG. 1 is a process diagram showing an example of a flow of a nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the smelting method of the nickel oxide ore includes a mixing step S1 of mixing the nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, a drying step S2 of drying the obtained mixture, and a burner. It has a reduction step S3 in which a reduction treatment is performed on the mixture after drying in a reduction furnace provided with the above, and a recovery step S4 in which the obtained metal and slag are separated and the metal is recovered.

[混合工程]
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。
[Mixing process]
The mixing step S1 is a step of mixing the raw material powder containing nickel oxide ore to obtain a mixture. Specifically, in the mixing step S1, nickel oxide ore, which is a raw material ore, and a carbonaceous reducing agent are mixed, and as an additive of an optional component, iron ore, a flux component, a binder, etc., for example, have a particle size of 0. . Mix powders of about 1 mm to 0.8 mm to obtain a mixture.

混合に際して、所定量の水を添加して行うことができる。水を添加して混合することで、原料粉末の混合性を向上させることができる。なお、混合処理は、公知の混合機等を用いて行うことができる。 At the time of mixing, a predetermined amount of water can be added. By adding water and mixing, the mixability of the raw material powder can be improved. The mixing process can be performed using a known mixer or the like.

混合工程S1では、各原料粉末の混合を行うとともに、混合性を向上させるために混練を行ってよい。混練を行うことで、原料粉末を混合して得られた混合物にせん断力を加え、原料鉱石や炭素還元剤等の凝集を解くことができ、より均一に混合できるとともに各々の粒子間における空隙を減らすことができ、還元処理に供したときに均一な反応を生じさせることが可能となる。なお、混練は、二軸混練機等を用いて行うことができる。 In the mixing step S1, each raw material powder may be mixed and kneaded in order to improve the mixing property. By kneading, a shearing force is applied to the mixture obtained by mixing the raw material powders, and the agglomeration of the raw material ore, the carbon reducing agent, etc. can be released, and the mixture can be mixed more uniformly and the voids between the particles can be formed. It can be reduced and a uniform reaction can be produced when subjected to the reduction treatment. The kneading can be performed using a twin-screw kneader or the like.

ここで、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、構成成分として、酸化ニッケル(NiO)と酸化鉄(Fe)とを含有する。 Here, the nickel oxide ore as the raw material ore is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore and the like can be used. The nickel oxide ore contains nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) as constituents.

ニッケル酸化鉱石を用いるに際しては、所定の大きさに分級、粉砕等を行ってよい。分級、粉砕等を行うことで、ある程度の範囲に粒径を揃えることができ、粉砕等により大きなサイズの鉱石を無くすことで、炭素質還元剤等との混合性を高め、また還元処理に際しての均一性を向上させることができる。 When using nickel oxide ore, it may be classified or pulverized to a predetermined size. By classifying, crushing, etc., the particle size can be made uniform within a certain range, and by eliminating large-sized ores by crushing, etc., the miscibility with carbonaceous reducing agents, etc. can be improved, and in the reduction treatment. Uniformity can be improved.

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、炭素質還元剤は、上述した原料鉱石であるニッケル酸化鉱石の粒度と同等のものであることが好ましい。これにより、ニッケル酸化鉱石との混合性を高め、還元処理に際しての均一性を向上させることができる。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include coal powder and coke powder. The carbonaceous reducing agent preferably has a particle size equivalent to that of the nickel oxide ore, which is the raw material ore described above. As a result, the mixing property with the nickel oxide ore can be improved, and the uniformity during the reduction treatment can be improved.

炭素質還元剤の混合量としては、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケルと酸化鉄とを過不足なく還元するのに必要な炭素質還元剤の量を100質量%としたとき、80質量%以下の割合とすることが好ましく、60質量%以下とすることがより好ましい。このように炭素質還元剤の混合量を、化学当量の合計値100質量%に対して80質量%以下の割合とすることで、還元反応を効率的に進行させることができる。また、炭素質還元剤の混合量の下限値としては、特に限定されないが、化学当量の合計値100質量%に対して15質量%以上の割合とすることが好ましく、20質量%以上の割合とすることがより好ましい。 The mixing amount of the carbonaceous reducing agent is 80% by mass or less when the amount of the carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide and iron oxide constituting the nickel oxide ore in just proportion is 100% by mass. The ratio is preferably 60% by mass or less, more preferably 60% by mass or less. By setting the mixing amount of the carbonaceous reducing agent to 80% by mass or less with respect to the total value of 100% by mass of chemical equivalents in this way, the reduction reaction can be efficiently promoted. The lower limit of the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is not particularly limited, but is preferably 15% by mass or more, preferably 20% by mass or more, based on 100% by mass of the total chemical equivalent. It is more preferable to do so.

なお、酸化ニッケルと酸化鉄とを過不足なく還元するのに必要な炭素質還元剤の量とは、酸化ニッケルの全量をニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、酸化鉄を鉄メタルに還元するのに必要な化学当量との合計値(以下、「化学当量の合計値」ともいう)と言い換えることができる。 The amount of carbonaceous reducing agent required to reduce nickel oxide and iron oxide in just proportion is the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide to nickel metal, and iron oxide is iron metal. It can be rephrased as the total value with the chemical equivalent required for reduction to (hereinafter, also referred to as "total value of chemical equivalent").

任意成分の添加剤である鉄鉱石としては、特に限定されないが、例えば、鉄品位が50質量%程度以上の鉄鉱石や、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬により得られるヘマタイト等を用いることができる。 The iron ore as an additive of an optional component is not particularly limited, and for example, iron ore having an iron grade of about 50% by mass or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, or the like can be used.

バインダーとしては、例えば、ベントナイト、多糖類、樹脂、水ガラス、脱水ケーキ等を挙げることができる。また、フラックス成分としては、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化珪素等を挙げることができる。 Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glasses, dehydrated cakes and the like. Moreover, as a flux component, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like can be mentioned.

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(重量%)の一例を示す。なお、原料粉末の組成としてはこれに限定されない。 Table 1 below shows an example of the composition (% by weight) of some of the raw material powders to be mixed in the mixing step S1. The composition of the raw material powder is not limited to this.

Figure 2021167461
Figure 2021167461

[乾燥工程]
乾燥工程S2は、得られた混合物を乾燥する工程である。本実施の形態においては、乾燥工程S2を設けることは必須ではないが、還元処理に先立って混合物を乾燥させることで、その混合物に対して均一に還元処理を施すことができるとともに、混合物を確実に熔融温度以上に加熱して還元することができる。
[Drying process]
The drying step S2 is a step of drying the obtained mixture. In the present embodiment, it is not essential to provide the drying step S2, but by drying the mixture prior to the reduction treatment, the reduction treatment can be uniformly applied to the mixture and the mixture is surely ensured. It can be reduced by heating above the melting temperature.

このように乾燥工程S2にて処理が施した場合、乾燥後の混合物が、還元炉に装入されて、次に還元工程S3における処理に供される。 When the treatment is performed in the drying step S2 in this way, the dried mixture is charged into the reduction furnace and then subjected to the treatment in the reduction step S3.

乾燥温度としては、特に限定されないが、150℃以上400℃以下の範囲とすることが好ましい。このような範囲で乾燥処理を施すことで、その処理において混合物の反応が進むことを抑制しながら、効率的に混合物を乾燥させることができる。また、混合物を所定の形状に成形して還元処理に供するような場合でも、上記の温度範囲で乾燥しておくことで、成形物が還元処理により急減に加熱され破裂してしまうことを防ぐことができる。 The drying temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 150 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. By performing the drying treatment in such a range, the mixture can be efficiently dried while suppressing the reaction of the mixture from proceeding in the treatment. Further, even when the mixture is molded into a predetermined shape and subjected to the reduction treatment, by drying in the above temperature range, it is possible to prevent the molded product from being rapidly heated by the reduction treatment and bursting. Can be done.

乾燥方法としては、特に限定されない。例えば、内部が所定の乾燥温度に調整された乾燥設備に混合物を装入し、所定の時間に亘保持することによって乾燥させる方法や、所定の乾燥温度の熱風を混合物に吹き付けて乾燥させる方法等を挙げることができる。 The drying method is not particularly limited. For example, a method of charging the mixture into a drying facility whose inside is adjusted to a predetermined drying temperature and holding the mixture for a predetermined time to dry the mixture, a method of blowing hot air having a predetermined drying temperature onto the mixture to dry the mixture, and the like. Can be mentioned.

あるいは、加熱還元を行う還元炉にて発生する排ガスを利用して乾燥してもよい。還元処理を経て発生する排ガスは、非常に高温であるため、ニッケル酸化鉱石を含む混合物の乾燥に適している。また、高温であることからガス流量を抑えた乾燥処理を行うことができ、それにより、乾燥処理でのダスト発生率を抑えることができる。還元炉からの排ガスを利用する場合、還元炉と乾燥設備との間を配管で繋ぐように構成して、還元炉から発生した排ガスを乾燥設備に直接移送することが好ましい。 Alternatively, the exhaust gas generated in the reduction furnace that performs heat reduction may be used for drying. Since the exhaust gas generated through the reduction treatment has a very high temperature, it is suitable for drying a mixture containing nickel oxide ore. Further, since the temperature is high, the drying treatment can be performed while suppressing the gas flow rate, and thereby the dust generation rate in the drying treatment can be suppressed. When the exhaust gas from the reduction furnace is used, it is preferable to connect the reduction furnace and the drying equipment with a pipe and directly transfer the exhaust gas generated from the reduction furnace to the drying equipment.

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

Figure 2021167461
Figure 2021167461

なお、上述した混合工程S1において混合と同時に乾燥処理を施してもよく、このような混合工程S1にて乾燥も行う場合や、乾燥が必要のない鉱石を原料とする場合等では、乾燥工程S2を省略することもできる。また、例えば付着性の強い鉱石を原料とする場合には、乾燥を行った後に混合を行ってよく、鉱石、炭素質還元剤等の性状に応じて適宜、工程を選択すればよい。 In addition, the drying treatment may be performed at the same time as the mixing in the above-mentioned mixing step S1, and in the case where the drying is also performed in such a mixing step S1 or when the ore that does not need to be dried is used as a raw material, the drying step S2 Can be omitted. Further, for example, when an ore having a strong adhesiveness is used as a raw material, it may be mixed after being dried, and the process may be appropriately selected according to the properties of the ore, the carbonaceous reducing agent and the like.

[還元工程]
還元工程S3は、混合物を還元炉に装入し、混合物を還元することによってメタルとスラグとを生成させる工程である。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では、バーナーを備えた還元炉(以下、「バーナー炉」ともいう)を用い、混合物をバーナーにより加熱することによって酸化鉱石を還元する。
[Reduction process]
The reduction step S3 is a step of charging the mixture into a reduction furnace and reducing the mixture to produce metal and slag. Specifically, in the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, a reduction furnace equipped with a burner (hereinafter, also referred to as “burner furnace”) is used, and the oxide ore is reduced by heating the mixture with a burner. do.

ここで、還元工程S3におけるバーナー炉を用いた還元処理では、炉内に装入した混合物に対するバーナーによる加熱に伴って徐々にニッケル酸化鉱石の還元反応が進行するため、混合物が熔融状態となる前の固体状態においても還元反応が生じている。バーナー炉内では、ニッケル酸化鉱石に対する還元反応の進行と共に、次第に混合物がバーナー加熱によって固体状態から液体状態、すなわち熔融状態へと変化していき、最終的にはバーナーによる加熱還元処理により生成した、熔融状態のメタルとスラグとが得られる。 Here, in the reduction treatment using the burner furnace in the reduction step S3, the reduction reaction of the nickel oxide ore gradually proceeds with the heating of the mixture charged in the furnace by the burner, so that the mixture is not in a molten state. The reduction reaction also occurs in the solid state of. In the burner furnace, as the reduction reaction to the nickel oxide ore progressed, the mixture gradually changed from the solid state to the liquid state by the burner heating, that is, the molten state, and finally produced by the heat reduction treatment by the burner. A molten metal and slag can be obtained.

バーナーを用いた加熱では、電気等を用いた加熱に比べて格段に安価に処理を行うことができ、経済効率性を高めることもできる。具体的に、バーナー炉においては、燃料として、例えばLPGガス、LNGガス、石炭、コークス、微粉炭等が用いられるが、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。 In heating using a burner, processing can be performed at a significantly lower cost than heating using electricity or the like, and economic efficiency can be improved. Specifically, in the burner furnace, for example, LPG gas, LNG gas, coal, coke, pulverized coal, etc. are used as fuel, but the cost of these fuels is very low, and the equipment cost and maintenance cost are also high. It can be suppressed at a much lower cost than an electric furnace or the like.

また、バーナー炉では、メンテナンスが非常に容易であり、連続操業も有効に行うことができ、キルン等に比較して操業効率が高めることができる。例えば、キルンを用いた操業の場合では、炉内に鉱石が半熔融状態になって付着し、成長していくため、2週間に一度程度の頻度で操業を停止させて付着物の除去作業等を行うことが必要になる。それに対して、バーナー炉では、装入した鉱石を短時間の処理で還元してメタル及びスラグとして全量排出できるため、炉内に半熔融物が付着することを抑制できる。また、エルケム法の電気炉よりも、構造が簡易であって付属設備が少ないため、操業コストや定期メンテナンスのコスト等を低減することができる。 Further, in the burner furnace, maintenance is very easy, continuous operation can be effectively performed, and operation efficiency can be improved as compared with a kiln or the like. For example, in the case of an operation using a kiln, the ore adheres to the furnace in a semi-melted state and grows, so the operation is stopped about once every two weeks to remove the deposits, etc. Will need to be done. On the other hand, in the burner furnace, the charged ore can be reduced in a short time and the entire amount can be discharged as metal and slag, so that the semi-melt can be suppressed from adhering to the inside of the furnace. In addition, since the structure is simpler and the number of attached equipment is smaller than that of the electric furnace of the Elchem method, it is possible to reduce the operation cost and the cost of regular maintenance.

さて、従来のニッケル酸化鉱石を還元処理する方法では、混合物全体を均一に加熱できないことから、メタル粒が成長するのに長時間要してしまい得られるメタルの品位を高めることができず、長時間要してしまうことでコストが高くなるという問題があった。 By the way, in the conventional method of reducing nickel oxide ore, since the entire mixture cannot be heated uniformly, it takes a long time for the metal grains to grow, and the quality of the obtained metal cannot be improved. There was a problem that the cost was high because it took time.

さらに、混合物全体を均一に加熱できないと混合物が部分的に半熔融状態となってしまい、これにより、還元炉内に半熔融物が付着することがある。この半熔融物が還元炉内で成長してしまうと、メンテナンスのための操業を停止しなければならず、操業効率が著しく低下するという問題があった。 Further, if the entire mixture cannot be heated uniformly, the mixture is partially in a semi-melted state, which may cause the semi-melt to adhere to the reduction furnace. If this semi-melt grows in the reduction furnace, the operation for maintenance must be stopped, and there is a problem that the operation efficiency is significantly lowered.

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、バーナーから噴出される火炎の噴出位置を変更しながら混合物に還元処理を施すことを特徴としている。これにより、短時間の処理時間で有効に還元することが可能となり、操業が十分可能な炉内雰囲気制御によってニッケルを略100%の割合で還元することができる。また、短時間の処理によって還元することができるため、生成したメタルの酸化等による組成ばらつきが生じ難くなる。 Therefore, the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment is characterized in that the mixture is subjected to a reduction treatment while changing the ejection position of the flame ejected from the burner. As a result, it is possible to effectively reduce the nickel in a short processing time, and nickel can be reduced at a rate of approximately 100% by controlling the atmosphere in the furnace, which enables sufficient operation. In addition, since it can be reduced by a short-time treatment, composition variation due to oxidation of the produced metal is less likely to occur.

さらに、バーナーから噴出する火炎の噴出位置を変更しながら混合物に還元処理を施すことで炉内に半熔融物が付着することをより効果的に抑制するので、メンテナンスが簡単でトラブルが減少し、その分のコストを減少することができる。さらに混合物を均一に熔融できることで、操業が安定化する。これにより、高品質のフェロニッケルを安価にかつ生産性高く製造することができる。 Furthermore, by reducing the mixture while changing the position of the flame ejected from the burner, it is possible to more effectively prevent the semi-melt from adhering to the inside of the furnace, which makes maintenance easier and reduces troubles. The cost can be reduced accordingly. Furthermore, the operation is stabilized because the mixture can be melted uniformly. As a result, high-quality ferronickel can be produced inexpensively and with high productivity.

図2は、バーナーを有する還元炉の構成例を模式的に示す図(断面図)である。図2に示すように、還元炉10は、混合物Mを加熱して還元処理を施す処理部11と、処理部11に混合物Mを装入する装入口12と、還元処理により得られたメタルM1を排出する排出口13と、を備えている。 FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) schematically showing a configuration example of a reduction furnace having a burner. As shown in FIG. 2, in the reduction furnace 10, the processing unit 11 that heats the mixture M to perform the reduction treatment, the charging inlet 12 that charges the mixture M into the processing unit 11, and the metal M1 obtained by the reduction treatment. It is provided with a discharge port 13 for discharging the above.

そして、還元炉10の処理部11においては、その上部に可動式バーナー14が設けられており、この可動式バーナー14の火炎の噴出方向を鉛直下方向に固定したまま上下方向(鉛直方向)に移動可能である。そして、処理部11では、可動式バーナー14による加熱によって、還元反応を生じさせるとともに、その還元反応の進行と共に混合を熔融状態としていく。このとき、可動式バーナー14を上下方向(鉛直方向)に移動させることにより火炎の噴出位置を変更させて混合物に還元処理を施す。このようにバーナーから噴出される火炎の噴出位置を上下方向(鉛直方向)に変更しながら混合物に還元処理を施すことにより、還元炉内を均一に加熱することが可能となって短時間の処理時間で有効に還元することができるようになる。これにより、高品質のフェロニッケルを安価にかつ生産性高く製造することができる。なお、上下方向(鉛直方向)は略上下方向(略鉛直方向)であればよい。 Then, in the processing section 11 of the reduction furnace 10, a movable burner 14 is provided above the movable burner 14, and the flame ejection direction of the movable burner 14 is fixed in the vertical downward direction and in the vertical direction (vertical direction). It is movable. Then, in the processing unit 11, a reduction reaction is caused by heating by the movable burner 14, and the mixture is brought into a molten state as the reduction reaction progresses. At this time, by moving the movable burner 14 in the vertical direction (vertical direction), the position where the flame is ejected is changed and the mixture is reduced. By applying the reduction treatment to the mixture while changing the ejection position of the flame ejected from the burner in the vertical direction (vertical direction) in this way, it is possible to uniformly heat the inside of the reduction furnace, which is a short-time treatment. You will be able to effectively reduce it in time. As a result, high-quality ferronickel can be produced inexpensively and with high productivity. The vertical direction (vertical direction) may be substantially the vertical direction (substantially vertical direction).

特に、火炎の噴出位置を上下方向(鉛直方向)に変更しながら混合物に還元処理を施すことにより、還元炉内の下部の混合物Mのみならず還元炉内の上部も有効に加熱されて、還元炉内の上部に半熔融物が付着して成長することをより効果的に抑制することができる。 In particular, by reducing the mixture while changing the flame ejection position in the vertical direction (vertical direction), not only the lower mixture M in the reduction furnace but also the upper part in the reduction furnace is effectively heated and reduced. It is possible to more effectively suppress the growth of the semi-melt adhering to the upper part of the furnace.

火炎の噴出位置を上下方向(鉛直方向)に移動可能な可動式バーナーは、バーナーを上下方向(鉛直方向)に延在したレールに固定し、レールに固定されたバーナーを手動又は電動等で上下方向(鉛直方向)に移動可能なものであってもよいし、火炎噴出口を備えるシャフト自体が手動又は電動等で延伸可能なものであってもよい。 A movable burner that can move the flame ejection position in the vertical direction (vertical direction) fixes the burner to a rail extending in the vertical direction (vertical direction), and the burner fixed to the rail is moved up and down manually or electrically. It may be movable in the direction (vertical direction), or the shaft itself provided with the flame ejection port may be extendable manually or electrically.

なお、酸化鉱石の製錬方法において、可動式バーナーを上下方向(鉛直方向)に移動させる火炎の噴出位置を変更する態様に限定されず、例えば、火炎の噴出方向を鉛直下方向に固定して可動式バーナーを水平方向に並進移動させて火炎の噴出位置を変更する態様であってもよい。混合物全体をより均一に加熱することが可能となることで短時間の処理時間で有効に還元することができるようになる。なお、上下方向(鉛直方向)かつ水平方向に火炎の噴出位置を変更してもよい。また、水平方向は略水平方向であればよい。 The method for smelting oxide ore is not limited to changing the position of the flame ejected by moving the movable burner in the vertical direction (vertical direction). For example, the flame ejected direction is fixed in the vertical downward direction. The movable burner may be moved in the horizontal direction in a translational manner to change the position of the flame ejected. By making it possible to heat the entire mixture more uniformly, it becomes possible to effectively reduce the mixture in a short treatment time. The flame ejection position may be changed in the vertical direction (vertical direction) and in the horizontal direction. Further, the horizontal direction may be a substantially horizontal direction.

火炎の噴出位置を水平方向に移動可能な可動式バーナーは、例えば、バーナーを水平方向に延在したレールに固定し、レールに固定されたバーナーを手動又は電動等で水平方向に移動可能なものであればよい。 A movable burner that can move the flame ejection position in the horizontal direction is, for example, one in which the burner is fixed to a horizontally extending rail and the burner fixed to the rail can be moved horizontally by manual or electric operation. It should be.

可動式バーナー14による加熱によって、還元反応の進行と共に混合物が熔融状態となっていき、最終的に熔融状態のメタルM1とスラグM2とが生成する。また、比重差によって熔融状態のメタル(熔融メタル)M1がスラグM2の下に堆積した状態になると、炉内雰囲気において酸素分圧やCO分圧に変動が生じたとしても、スラグM2の下の炉底に溜まったメタルM1の組成への影響を抑制することができる。 By heating with the movable burner 14, the mixture becomes a molten state as the reduction reaction progresses, and finally the molten metal M1 and the slag M2 are formed. Further, when the molten metal (molten metal) M1 is deposited under the slag M2 due to the difference in specific gravity, even if the oxygen partial pressure and the CO partial pressure fluctuate in the furnace atmosphere, the metal under the slag M2 is under the slag M2. The influence of the metal M1 accumulated on the bottom of the furnace on the composition can be suppressed.

排出口13からは、比重差により分離した熔融状態のメタルが排出される。排出口13は、還元物における下層を構成するメタルM1(メタル層)が存在する位置に設けられ、比重差により分離しているメタルM1を選択的に排出して回収することができる。なお、排出口13よりも上方に、スラグ排出口を設けてもよい。 The molten metal separated by the difference in specific gravity is discharged from the discharge port 13. The discharge port 13 is provided at a position where the metal M1 (metal layer) constituting the lower layer of the reduced product exists, and the metal M1 separated by the difference in specific gravity can be selectively discharged and recovered. A slag discharge port may be provided above the discharge port 13.

また、バーナーを用いた加熱においては、バーナーの空燃比を所定の範囲に制御して行うことが好ましい。スラグの下の炉底に溜まったメタルM1の酸化は比較的進行しにくい状態ではあるがバーナーの空燃比を所定の範囲に制御することによって、炉内雰囲気における酸素濃度を低下させ、より一層メタルM1の酸化を抑えることができ、高品質のフェルニッケルを安定的に製造することが可能となる。 Further, in heating using a burner, it is preferable to control the air-fuel ratio of the burner within a predetermined range. Oxidation of metal M1 accumulated in the bottom of the furnace under the slag is relatively difficult to proceed, but by controlling the air-fuel ratio of the burner within a predetermined range, the oxygen concentration in the atmosphere inside the furnace is reduced, and the metal is further reduced. Oxidation of M1 can be suppressed, and high-quality fernick can be stably produced.

具体的には、バーナーの空燃比を、好ましくは0.8以上1.1以下の範囲、より好ましくは0.85以上0.95以下の範囲に制御して混合物を加熱する。なお、空燃比とは、燃料に対する空気の質量比率をいう。 Specifically, the air-fuel ratio of the burner is controlled to be preferably in the range of 0.8 or more and 1.1 or less, more preferably in the range of 0.85 or more and 0.95 or less to heat the mixture. The air-fuel ratio refers to the mass ratio of air to fuel.

ここで、バーナーを用いた還元処理においては、得られるメタルM1とスラグM2のそれぞれの温度が1300℃以上1700℃以下の範囲となるように加熱することが好ましい。特に、得られるメタルM1の温度が1400℃以上1600℃以下の範囲であり、スラグM2の温度が1480℃以上1680℃以下の範囲となるよう加熱することが好ましい。メタルM1とスラグM2の温度がこのような範囲となるように加熱することで、還元反応を効果的に進行させて、ニッケル含有量の高い高品質なメタルM1を製造することができる。 Here, in the reduction treatment using a burner, it is preferable to heat the obtained metal M1 and the slag M2 so that the respective temperatures are in the range of 1300 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower. In particular, it is preferable to heat the obtained metal M1 so that the temperature is in the range of 1400 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower, and the temperature of the slag M2 is in the range of 1480 ° C. or higher and 1680 ° C. or lower. By heating the metal M1 and the slag M2 so that the temperatures are in such a range, the reduction reaction can be effectively promoted, and a high-quality metal M1 having a high nickel content can be produced.

なお、得られるメタルM1とスラグM2の温度の制御は、バーナーにおける燃料加熱量を増減する等して加熱温度を制御して行うことができる。 The temperatures of the obtained metal M1 and slag M2 can be controlled by controlling the heating temperature by increasing or decreasing the fuel heating amount in the burner.

[回収工程]
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、可動式バーナーを用いた混合物を熔融状態にして還元するため、熔融メタルM1と熔融スラグM2とが生成する。メタルM1はスラグM2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M2はメタルM1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M1とスラグM2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。
[Recovery process]
The recovery step S4 is a step of separating the metal obtained by reduction and the slag and recovering the metal. As described above, in the reduction treatment in the reduction step S3, the mixture using the movable burner is brought into a molten state and reduced, so that the molten metal M1 and the molten slag M2 are produced. Since the metal M1 has a larger specific gravity and is heavier than the slag M2, each of them naturally separates due to the difference in specific gravity, and the metal accumulates in the bottom of the reduction furnace. Therefore, only the metal can be selectively recovered by removing the metal from the vicinity of the bottom of the reduction furnace and recovering the metal. On the other hand, since the slag M2 floats on the metal M1, it can be recovered by pulling it out from the furnace wall, for example. Since the obtained metal M1 and slag M2 are in a molten state as described above, they can be easily separated and recovered due to the difference in specific gravity.

あるいは、メタルM1とスラグM2とを、還元炉の1カ所の穴から混在した状態で回収してよい。このようにすることで、還元炉10の構造を簡単なものとすることができ、作業性を向上させることもできる。1つの穴からメタルM1とスラグM2とが混在した状態で抜き出した場合、回収したメタルM1とスラグM2とは冷却し、固化して、その後、磁選等で分離することでメタルを回収することができる。なお、メタルM1とスラグM2とは熔融状態にあるときに既に分離しているため、基本的には固体の状態でもメタルM1とスラグM2とが分離した状態が維持されており、磁選等の方法でも容易にメタルM1を回収することができる。 Alternatively, the metal M1 and the slag M2 may be recovered in a mixed state from one hole in the reduction furnace. By doing so, the structure of the reduction furnace 10 can be simplified and the workability can be improved. When the metal M1 and the slag M2 are extracted from one hole in a mixed state, the recovered metal M1 and the slag M2 can be recovered by cooling, solidifying, and then separating by magnetic separation or the like. can. Since the metal M1 and the slag M2 are already separated when they are in the molten state, the metal M1 and the slag M2 are basically maintained in a separated state even in the solid state, and a method such as magnetic separation is used. However, the metal M1 can be easily recovered.

なお、メタルM1とスラグM2とは熔融状態にあるときに既に分離しているため、基本的には固体の状態でもメタルM1とスラグM2とが分離した状態が維持されており、磁選等の方法でも容易にメタルM1を回収することができる。 Since the metal M1 and the slag M2 are already separated when they are in the molten state, the metal M1 and the slag M2 are basically maintained in a separated state even in the solid state, and a method such as magnetic separation is used. However, the metal M1 can be easily recovered.

このようにしてメタルM1とスラグM2を簡単に分離することによって、高い回収率でメタルM1を回収することができる。 By easily separating the metal M1 and the slag M2 in this way, the metal M1 can be recovered with a high recovery rate.

≪2−2.第2実施形態のニッケル酸化鉱石の製錬方法≫
第1実施形態のニッケル酸化鉱石の製錬方法とは異なる第2実施形態のニッケル酸化鉱石の製錬方法について説明する。この実施形態では、バーナーの態様が異なる点を除いて、第1実施形態と同一に構成される。
≪2-2. Method of smelting nickel oxide ore of the second embodiment ≫
A method for smelting nickel oxide ore of the second embodiment, which is different from the method for smelting nickel oxide ore of the first embodiment, will be described. This embodiment is configured in the same manner as the first embodiment, except that the mode of the burner is different.

この実施形態では、バーナーから噴出される火炎の噴出位置を変更することに代えて、火炎の噴出方向を変更しながら混合物に還元処理を施すことを特徴としている。これにより、第1実施形態のニッケル酸化鉱石の製錬方法と同等の効果を奏することが可能となる。 This embodiment is characterized in that, instead of changing the ejection position of the flame ejected from the burner, the mixture is subjected to the reduction treatment while changing the ejection direction of the flame. As a result, it is possible to obtain the same effect as the method for smelting nickel oxide ore of the first embodiment.

還元炉10の処理部11においては、その上部にバーナー14が設けられており、バーナー14は、還元炉内に1点で固定されている。そして、このバーナー14自体は1点を中心に手動又は電動等で回転させることでバーナー14自体を固定したまま、火炎噴出口の配向方向を変化させることが可能であり、これにより火炎の噴出方向を変更することができる。このとき、火炎の噴出方向を変更しながら混合物に還元処理を施すことにより、混合物全体をより均一に加熱することができて短時間の処理時間で有効に還元することが可能となる。 In the processing section 11 of the reduction furnace 10, a burner 14 is provided above the processing section 11, and the burner 14 is fixed in the reduction furnace at one point. Then, the burner 14 itself can be manually or electrically rotated around one point to change the orientation direction of the flame ejection port while the burner 14 itself is fixed, whereby the flame ejection direction can be changed. Can be changed. At this time, by performing the reduction treatment on the mixture while changing the ejection direction of the flame, the entire mixture can be heated more uniformly, and the mixture can be effectively reduced in a short treatment time.

なお、本発明の酸化鉱石の製錬方法は、バーナーから噴出される火炎の噴出位置及び噴出方向のいずれかを変更しながら混合物に還元処理を施す態様に限定はされず、バーナーから噴出される火炎の噴出位置及び火炎の噴出方向のいずれをも変更しながら混合物に還元処理を施す態様であってもよい。 The method for smelting the oxide ore of the present invention is not limited to a mode in which the mixture is reduced while changing either the ejection position or the ejection direction of the flame ejected from the burner, and is ejected from the burner. The mixture may be reduced while changing both the flame ejection position and the flame ejection direction.

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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.

≪実施例、比較例≫
(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:82質量%、平均粒径:約63μm)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(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。
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(Mixing process)
Nickel oxide ore as a raw material ore, iron ore, silica sand and limestone as a flux component, a binder, and a carbonaceous reducing agent (coal powder, carbon content: 82% by mass, average particle size: about 63 μm) are added to an appropriate amount of water. Was added and mixed using a mixer to obtain a mixture. Regarding the carbonaceous reducing agent, when the amount required to reduce nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel oxide ore in just proportion is 100% by mass, 27 It was contained in an amount of mass%.

(乾燥工程、還元工程)
得られた混合物を成形せずにそのまま乾燥設備に装入して180℃以上の温度で1時間の乾燥処理を施し、乾燥後の混合物を、バーナーを備える還元炉(バーナー炉)に装入した。バーナーとしては気体燃料を用いたガスバーナーを用いた。バーナー炉では、装入した混合物をバーナーにより加熱して熔融状態にして還元処理を施した。この還元処理により、バーナー炉では熔融状態にあるメタルとスラグとが生成し、比重差によってスラグが上層に、メタルが下層にそれぞれ分離した。なお、還元処理では、操業を実施例1〜9と、比較例10〜11に分け、それぞれの操業における還元温度として、得られるメタルとスラグの温度が下記表3に示す温度となるように混合物を加熱して還元した。
(Drying process, reduction process)
The obtained mixture was charged into a drying facility as it was without being molded, dried at a temperature of 180 ° C. or higher for 1 hour, and the dried mixture was charged into a reduction furnace (burner furnace) equipped with a burner. .. As the burner, a gas burner using gaseous fuel was used. In the burner furnace, the charged mixture was heated by a burner to be in a molten state and subjected to a reduction treatment. By this reduction treatment, metal and slag in a molten state were generated in the burner furnace, and the slag was separated into the upper layer and the metal was separated into the lower layer due to the difference in specific gravity. In the reduction treatment, the operations were divided into Examples 1 to 9 and Comparative Examples 10 to 11, and the mixture was prepared so that the temperature of the obtained metal and slag was the temperature shown in Table 3 below as the reduction temperature in each operation. Was heated and reduced.

実施例1〜11においては図2に示すように、バーナーを炉内(処理部11)の上部にバーナー(可動式バーナー14)を配置した。そして、実施例1〜9においては可動式バーナー14の火炎噴出口は鉛直下方向に配向して、火炎の噴出方向を固定したまま火炎の鉛直方向(上下方向)に噴出位置を変更して混合物に還元処理を施した。また、実施例10、11においては可動式バーナー14の火炎噴出口は鉛直下方向を基準(0°)として、火炎の噴出方向を0°から下記表3に示した可動域の角度まで変更しながら混合物に還元処理を施した。 In Examples 1 to 11, as shown in FIG. 2, a burner (movable burner 14) was arranged above the inside of the furnace (processing unit 11). Then, in Examples 1 to 9, the flame ejection port of the movable burner 14 is oriented in the vertical downward direction, and the ejection position is changed in the vertical direction (vertical direction) of the flame while the flame ejection direction is fixed, and the mixture is mixed. Was reduced. Further, in Examples 10 and 11, the flame ejection direction of the movable burner 14 is changed from 0 ° to the angle of the movable range shown in Table 3 below with the vertical downward direction as a reference (0 °). However, the mixture was subjected to a reduction treatment.

一方、比較例1〜3においては火炎の噴出位置及び噴出方向を固定して混合物に還元処理を施した(表3中、バーナーに「固定」と表記)。また炉内の点検口から炉の内壁に混合物の半熔融物の付着がないか確認した。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the flame ejection position and the ejection direction were fixed, and the mixture was reduced (indicated as "fixed" on the burner in Table 3). In addition, it was confirmed from the inspection port in the furnace that there was no semi-melted mixture adhering to the inner wall of the furnace.

(回収工程)
バーナー炉の炉底付近から熔融したメタルを抜き出して回収した。
(Recovery process)
The molten metal was extracted from the vicinity of the bottom of the burner furnace and recovered.

(得られたメタルの分析)
以上のようにして得られた各メタル試料について、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有量(ニッケル品位)、及びメタル回収率をそれぞれ分析した。下記表3に、分析結果を示す。
(Analysis of the obtained metal)
For each metal sample obtained as described above, the nickel metallization rate, the nickel content in the metal (nickel grade), and the metal recovery rate were analyzed. The analysis results are shown in Table 3 below.

ここで、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100)を用いてメタル中のニッケル含有量を測定し、ニッケルメタル率については下記(1)式により、メタル中ニッケル含有率については下記(2)式により算出した。 Here, the nickel content in the metal was measured using an ICP emission spectrophotometer (SHIMAZU S-8100), the nickel metal content was measured by the following formula (1), and the nickel content in the metal was described in the following (2). Calculated by the formula.

ニッケルメタル化率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(混合物中の全てニッケルの量)×100(%) ・・・(1)式
メタル中ニッケル含有率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(混合物中のメタルしたニッケルと鉄の合計量)×100(%) ・・・(2)式
Nickel metallization rate = Amount of metallized Ni in pellets ÷ (Amount of all nickel in the mixture) × 100 (%) ・ ・ ・ Equation (1) Nickel content in metal = Metallicized Ni in pellets Amount ÷ (total amount of metallic nickel and iron in the mixture) × 100 (%) ・ ・ ・ Eq. (2)

Figure 2021167461
Figure 2021167461

表3の結果に示されるように、バーナーから噴出する火炎の噴出位置や噴出方向を変更しながら混合物に還元処理を施した実施例1〜11では、ニッケルメタル化率、及びメタル中ニッケル含有率において良好な結果が得られた。このことから、本発明に係る酸化鉱石の製錬方法は、高品質なメタルを効率的に製造することができることが分かる。 As shown in the results of Table 3, in Examples 1 to 11 in which the mixture was reduced while changing the ejection position and ejection direction of the flame ejected from the burner, the nickel metallization rate and the nickel content in the metal were obtained. Good results were obtained in. From this, it can be seen that the method for smelting oxidized ore according to the present invention can efficiently produce high-quality metal.

さらに、実施例1〜11では、還元処理を施した後の炉の内壁には混合物の半熔融物の付着は確認できなかった。このことから、混合物に還元処理を施して熔融物を得た場合であっても、火炎の噴出位置や噴出方向を変更しながら混合物に還元処理を施することにより、半熔融物が付着して成長することにより操業効率の低下を抑制できることが分かる。 Further, in Examples 1 to 11, it was not possible to confirm the adhesion of the semi-melted mixture to the inner wall of the furnace after the reduction treatment. From this, even when the mixture is reduced to obtain a melt, the semi-melt adheres to the mixture by reducing the mixture while changing the flame ejection position and the ejection direction. It can be seen that the decrease in operational efficiency can be suppressed by growing.

10 還元炉
11 処理部
12 装入口
13 排出口
14 可動式バーナー(バーナー)
M 混合物
M1 メタル
M2 スラグ

10 Reduction furnace 11 Processing unit 12 Equipment inlet 13 Discharge port 14 Movable burner (burner)
M mixture M1 metal M2 slag

Claims (4)

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、
バーナーを備えた還元炉内において前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、
前記還元工程では、前記バーナーから噴出される火炎の噴出位置を変更しながら前記混合物に還元処理を施す
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,
It has a reduction step of applying a reduction treatment to the mixture in a reduction furnace equipped with a burner.
In the reduction step, a method for smelting an oxidized ore in which the mixture is reduced while changing the ejection position of the flame ejected from the burner.
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、
バーナーを備えた還元炉内において前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、
前記還元工程では、前記バーナーから噴出される火炎の噴出方向を変更しながら前記混合物に還元処理を施す
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,
It has a reduction step of applying a reduction treatment to the mixture in a reduction furnace equipped with a burner.
In the reduction step, a method for smelting an oxidized ore in which the mixture is reduced while changing the ejection direction of the flame ejected from the burner.
前記還元工程では、前記混合物に還元処理を施して熔融物を得る
請求項1又は2に記載の酸化鉱石の製錬方法。
The method for smelting an oxidized ore according to claim 1 or 2, wherein in the reduction step, the mixture is subjected to a reduction treatment to obtain a melt.
前記酸化鉱石は、ニッケル酸化鉱石であり、
前記ニッケル酸化鉱石を含む混合物に還元処理を施すことによりフェロニッケルを製造する
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 oxide ore is a nickel oxide ore.
The method for smelting an oxide ore according to any one of claims 1 to 3, wherein a ferronickel is produced by subjecting the mixture containing the nickel oxide ore to a reduction treatment.
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