JP2022070031A - 酸化鉱石の製錬方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、前記混合工程では、前記還元剤として植物由来還元剤を含有する還元剤を使用する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を還元することで、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)とをメタル化して鉄-ニッケル合金(フェロニッケル)を生成させる製錬方法を例に挙げて説明する。
混合工程S1は、ニッケル酸化鉱石と還元剤とを混合して混合物を得る。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、還元剤を添加して混合し、また任意成分の添加剤として、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー等の、例えば粒径が0.2mm以上0.8mm以下程度の粉末を添加して混合し、混合物を得る。なお、混合処理は、混合機等を用いて行うことができる。
塊状化工程S2は、得られる混合物を所定の形状に成形して塊状物(ペレット)とする。塊状化工程は必須の工程ではないが、混合物を所定の形状に成形することで取り扱い性を向上させることができる。塊状物(ペレット)の形状としては、還元炉の炉床に積層できる形状であればよいが、例えば、球状、直方体状、立方体状、円柱状等の形状であることが好ましい。混合物をこのような形状に成形することで、混合物の成形が容易になるため、成形にかかるコストを抑えることができる。また、成形する形状が複雑でないため、成形不良のペレットの発生を低減することができる。
乾燥工程S3は、塊状化工程S2で得られた塊状物を乾燥する。乾燥工程は必須の工程ではないが、先述した混合工程S1や塊状化工程S2での混練や塊状物の成形等において混合物を多量の水とともに混合した場合には、塊状物(混合物)に乾燥処理を施すことで、還元炉内の雰囲気気体に含まれる水分量を減らすことができる。また、澱粉を含有する還元剤を使用する場合には、塊状物に乾燥処理を施して塊状物中の澱粉が加熱されると、澱粉を構成する水素や酸素の少なくとも一部がH2Oを生成して抜けることとなる。塊状化工程S2で得られた塊状物を乾燥することにより、塊状物からなるペレットが崩壊することを防ぐことができ、それにより還元炉からの取り出しが困難になることを防ぐことができる。また、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、塊状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。
還元工程S4は、乾燥工程で得られた塊状物(混合物)に還元処理を施す。具体的には、得られた塊状物(混合物)を還元炉に装入し、混合物に加熱還元処理を施す。還元工程S2における加熱還元処理により、混合物中の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。
回収工程S5は、還元工程S4で得られた還元物からメタルを回収する。具体的には、加熱還元処理によって得られた、メタル相とスラグ相とを含む還元物(混合物)を冷却し、必要に応じて粉砕して粉末化して、メタル(メタル粉末粒子)を分離して回収する。
各試料について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、及び還元剤を、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。還元剤には植物由来還元剤(澱粉)もしくは微粉炭(石炭)を使用して、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)とを必要な化学当量100質量%に対して、表4に示す割合となる量で含有させた。
次に混合工程で得られた混合物に適宜水分を添加してペレタイザーにより球状に成形された直径15±0.3mmの塊状物(試料)を得た。
次に塊状化工程で得られた塊状物に対して、固形分が70質量%程度、水分が30質量%程度となるように、200℃~250℃の熱風を吹き付けて乾燥処理を施した。下記表3に、乾燥処理後の塊状物(試料)の固形分組成(炭素を除く)を示す。
次に、乾燥工程で得られた塊状物(試料)を、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気下にした還元炉に各々装入した。なお、還元炉内の装入時の温度条件は、500±20℃とした。
還元加熱処理後の各還元物(試料)について、湿式処理よる粉砕後、磁力選別によってメタルを回収した。そして、ニッケルメタル化率、メタル中ニッケル含有率を、ICP発光分光分析器(SHIMAZU S-8100型)により分析して算出した。
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
Claims (4)
- 酸化鉱石と、還元剤と、を含有する混合物を得る混合工程と、
前記混合物に還元処理を施す還元工程と、を有し、
前記混合工程では、前記還元剤として植物由来還元剤を含有する還元剤を使用する
酸化鉱石の製錬方法。 - 前記植物由来還元剤は澱粉である
請求項1に記載の酸化鉱石の製錬方法。 - 前記混合物中の前記還元剤の含有量を、前記酸化鉱石を還元するために必要な化学当量100質量%に対して20質量%以上80質量%以下の割合となるように混合する
請求項1又は2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。
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