JP2024093548A - Method for smelting nickel oxide ore - Google Patents
Method for smelting nickel oxide oreInfo
- Publication number
- JP2024093548A JP2024093548A JP2022210003A JP2022210003A JP2024093548A JP 2024093548 A JP2024093548 A JP 2024093548A JP 2022210003 A JP2022210003 A JP 2022210003A JP 2022210003 A JP2022210003 A JP 2022210003A JP 2024093548 A JP2024093548 A JP 2024093548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixture
- pellets
- nickel
- nickel oxide
- reduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title claims abstract description 33
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 141
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 109
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 90
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 90
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 83
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 68
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 22
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 86
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 24
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 24
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 14
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 11
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Abstract
【課題】ニッケル酸化鉱石を含む混合物を還元することで有価メタルを製造する製錬方法において、ニッケル品位が高く、また品質の良好な有価メタルを効率よく製造することができるニッケル酸化鉱石の製錬方法を提供する。
【解決手段】２種類以上のニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤と、を含有する混合物を調製する混合物調製工程と、混合物からペレットを成形する混合物成形工程と、得られたペレットを所定の還元温度の範囲で加熱還元することにより、ニッケルを含有する有価メタルと、スラグと、を得る還元処理工程と、を含み、混合物調製工程では、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように混合物を調製する。
【選択図】図１
The present invention provides a method for smelting nickel oxide ore, which produces valuable metals by reducing a mixture containing nickel oxide ore, and which can efficiently produce valuable metals having a high nickel content and good quality.
[Solution] The method includes a mixture preparation step of preparing a mixture containing two or more types of nickel oxide ores and a carbonaceous reducing agent, a mixture forming step of forming pellets from the mixture, and a reduction treatment step of heating and reducing the obtained pellets within a predetermined reduction temperature range to obtain valuable metals containing nickel and slag. In the mixture preparation step, the mixture is prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment step is 52 mass% or more and 65 mass% or less.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、ニッケル酸化鉱石の製錬方法に関する。 The present invention relates to a method for smelting nickel oxide ore.
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には、熔錬炉を使用して硫黄と共に硫化焙焼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炭素質還元剤により還元することでニッケルを含有する合金を製造する乾式製錬方法、オートクレーブを使用して硫酸によりニッケルやコバルトを浸出して得られた浸出液に硫化剤を添加し混合硫化物（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。 Methods for smelting nickel oxide ores called limonite or saprolite include the dry smelting method, which uses a smelting furnace to roast the ore with sulfur to produce nickel matte, the dry smelting method, which uses a rotary kiln or moving hearth furnace to reduce the ore with a carbonaceous reducing agent to produce an alloy containing nickel, and the wet smelting method, which uses an autoclave to leach nickel and cobalt with sulfuric acid, and then adds a sulfurizing agent to the leachate to produce a mixed sulfide.
上述した種々の製錬方法の中で、炭素源と共にキルンや移動炉床炉に装入して還元処理することでニッケル酸化鉱石を製錬（乾式製錬方法）しようとする場合、還元処理により生成するニッケルメタルは粗大である方が生産性の観点から好ましい。これは、ニッケルを含むメタルが例えば数１０μｍ程度の細かな大きさであった場合には、同時に生成するスラグと分離することが困難となり、ニッケルの回収率（収率）が大きく低下するためである。 Among the various smelting methods mentioned above, when nickel oxide ore is smelted (pyrometallurgical smelting method) by charging it together with a carbon source into a kiln or moving hearth furnace and reducing it, it is preferable from the viewpoint of productivity that the nickel metal produced by the reduction process is coarse. This is because if the nickel-containing metal is fine, for example, on the order of a few tens of μm, it becomes difficult to separate it from the slag that is produced at the same time, and the recovery rate (yield) of nickel is significantly reduced.
粗大なニッケルメタルを得るには、ニッケル品位の高い鉱石を処理することが最も簡単な方法ではある。しかしながら、近年は世界的に資源事情が厳しく、高ニッケル品位の鉱石を得ることは容易でない。 The easiest way to obtain coarse nickel metal is to process high-nickel ore. However, in recent years, resource conditions have become severe around the world, and it is not easy to obtain high-nickel ore.
そこで、品位の低い鉱石（例えばニッケルの品位が１．０質量％以下の鉱石）から粗大なニッケルメタルを得るための研究が行われている。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ペレットを熔融炉で加熱して金属酸化物を還元熔融してニッケルメタル（粒状金属）を製造するにあたり、炉床上に供給するペレットの平均直径を１９．５ｍｍ以上、３２ｍｍ以下とし、炉床上でペレットを加熱するときのペレットの炉床への投影面積率から算出される敷密度を０．５以上、０．８以下に制御することにより、ニッケルメタルの生産性を向上させる方法が開示されている。 Therefore, research is being conducted into obtaining coarse nickel metal from low-grade ores (for example, ores with a nickel content of 1.0 mass% or less). For example, Patent Document 1 discloses a method for improving the productivity of nickel metal by heating pellets containing metal oxides and a carbonaceous reducing agent in a melting furnace to reduce and melt the metal oxides to produce nickel metal (granular metal), by controlling the average diameter of the pellets supplied onto the hearth to 19.5 mm or more and 32 mm or less, and the spread density calculated from the projected area ratio of the pellets onto the hearth when heating the pellets on the hearth to 0.5 or more and 0.8 or less.
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ペレットの作製にコストがかかったり、炉内におけるペレットの敷密度を特定の範囲に調整する必要があること等から、結果的に生産性が向上せず、ニッケルメタルの製造コストが高くなるという問題が生じる。 However, the technology described in Patent Document 1 requires costs for producing pellets and requires the pellet density in the furnace to be adjusted to a specific range, resulting in problems such as no improvement in productivity and high manufacturing costs for nickel metal.
このように、従来の技術では、ニッケル酸化鉱石等の酸化鉱石を混合及び還元して金属や合金を製造するにあたり、生産性を高めて製造コストを低減させ、品質を高めたメタルを得るという点で、多くの技術的課題が存在する。 As such, in conventional technology, when mixing and reducing oxide ores such as nickel oxide ore to produce metals and alloys, there are many technical challenges in terms of increasing productivity, reducing production costs, and obtaining metals of higher quality.
特開２０１１－２５６４１４号公報 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、ニッケル酸化鉱石を含む混合物を還元することで有価メタルを製造する製錬方法において、ニッケル品位が高く、また品質の良好な有価メタルを効率よく製造することができるニッケル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 light of these circumstances, and aims to provide a method for smelting nickel oxide ore that produces valuable metals by reducing a mixture containing nickel oxide ore, and that can efficiently produce valuable metals with high nickel content and good quality.
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、混合物を調製する混合物調製工程において、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合所定の範囲となるように混合物を調製し、その混合物（ペレット）に対して加熱還元の処理を施すことで、ニッケル品位が高く、品質の良好なメタルを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they have discovered that by preparing a mixture in a mixture preparation step such that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment step is within a predetermined range, and then subjecting the mixture (pellets) to a heating and reduction treatment, it is possible to produce a high-quality metal with a high nickel content, and have completed the present invention.
（１）本発明の第１は、２種類以上のニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤と、を含有する混合物を調製する混合物調製工程と、前記混合物からペレットを成形する混合物成形工程と、得られたペレットを所定の還元温度の範囲で加熱還元することにより、ニッケルを含有する有価メタルと、スラグと、を得る還元処理工程と、を含み、前記混合物調製工程では、前記還元処理工程での還元温度における前記ペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように前記混合物を調製する、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (1) The first aspect of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore, comprising a mixture preparation step of preparing a mixture containing two or more types of nickel oxide ores and a carbonaceous reducing agent, a mixture forming step of forming pellets from the mixture, and a reduction step of heating and reducing the obtained pellets within a predetermined reduction temperature range to obtain valuable metals containing nickel and slag, in which the mixture is prepared in the mixture preparation step so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction step is 52% by mass or more and 65% by mass or less.
（２）本発明の第２は、第１の発明において、前記混合物調製工程では、少なくとも、リモナイト鉱と、サプロライト鉱とを含む２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いて混合物を調製する請ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (2) The second aspect of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore according to the first aspect of the present invention, in which the mixture preparation step uses two or more types of nickel oxide ores including at least limonite ore and saprolite ore to prepare the mixture.
（３）本発明の第３は、第２の発明において、前記混合物調製工程では、混合した前記ニッケル酸化鉱石の合計を１００質量％としたとき、前記リモナイト鉱が１０．０質量％以上９０．０質量％以下での割合となるように混合する、ニッケル酸化鉱石の製錬方法である。 (3) The third aspect of the present invention is a method for smelting nickel oxide ore according to the second aspect of the present invention, in which, in the mixture preparation step, the limonite ore is mixed in an amount of 10.0 mass% or more and 90.0 mass% or less when the total amount of the mixed nickel oxide ores is taken as 100 mass%.
本発明によれば、ニッケル品位が高く、また品質の良好な有価メタルを効率よく製造することができる。 According to the present invention, valuable metals with high nickel content and good quality can be efficiently produced.
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」ともいう）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適宜変更が可能である。なお、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」のことを意味する。 Specific embodiments of the present invention (hereinafter also referred to as "present embodiments") will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified as appropriate without changing the gist of the present invention. In this specification, the expression "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) means "X or more and Y or less."
本実施の形態に係る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含有する混合物からペレットを作製し、そのペレットを加熱還元することにより、ニッケルを含む有価メタルを製造する方法である。 The nickel oxide ore smelting method according to this embodiment is a method for producing valuable metals containing nickel by preparing pellets from a mixture containing nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent, and then heating and reducing the pellets.
具体的に、この製錬方法は、少なくとも、２種類以上のニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤と、を含有する混合物を調製する混合物調製工程と、混合物からペレットを成形する混合物成形工程と、得られたペレットを加熱還元することによりニッケルを含有する有価メタルと、スラグと、を得る還元処理工程と、を含むものである。そして、混合物調製工程では、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように混合物を調製することを特徴としている。 Specifically, this smelting method includes a mixture preparation step of preparing a mixture containing at least two or more types of nickel oxide ores and a carbonaceous reducing agent, a mixture forming step of forming pellets from the mixture, and a reduction treatment step of obtaining valuable metals containing nickel and slag by heating and reducing the obtained pellets. The mixture preparation step is characterized in that the mixture is prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment step is 52% by mass or more and 65% by mass or less.
また、混合物調製工程では、好ましくは、少なくとも、リモナイト鉱と、サプロライト鉱とを含む２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いて混合物を調製する。 In addition, in the mixture preparation process, the mixture is preferably prepared using two or more types of nickel oxide ores, including at least limonite ore and saprolite ore.
そして、２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いて混合物を調製し、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように混合物を調製することで、ニッケルメタル化率やニッケル回収率を適切に向上させることができる。 Then, by preparing a mixture using two or more types of nickel oxide ores and preparing the mixture so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment process is 52 mass% or more and 65 mass% or less, the nickel metallization rate and nickel recovery rate can be appropriately improved.
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（以下、「本製錬方法」ともいう）の流れの一例を示す工程図である。図１に示すように、本製錬方法は、混合物を調製する混合物調製工程Ｓ１と、混合物をペレットに成形する混合物成形工程Ｓ２と、ペレットを加熱還元する還元処理工程Ｓ３と、生成した還元物から有価メタルを回収する回収工程Ｓ４と、を有する。 Figure 1 is a process diagram showing an example of the flow of a nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment (hereinafter also referred to as "the present smelting method"). As shown in Figure 1, the present smelting method includes a mixture preparation process S1 for preparing a mixture, a mixture forming process S2 for forming the mixture into pellets, a reduction treatment process S3 for heating and reducing the pellets, and a recovery process S4 for recovering valuable metals from the resulting reduction product.
［混合物調製工程］
混合物調製工程Ｓ１は、２種類以上のニッケル酸化鉱石と、炭素質還元剤と、を適量の水を添加しながら混合して混合物を調製する工程である。本製錬方法では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石として、２種類以上の酸化鉱石を用いて混合物を調製することを特徴としている。また、そのニッケル酸化鉱石としては、少なくとも、リモナイト鉱と、サプロライト鉱とを含む２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いることが好ましい。
[Mixture preparation process]
The mixture preparation step S1 is a step of preparing a mixture by mixing two or more kinds of nickel oxide ores and a carbonaceous reducing agent while adding an appropriate amount of water. The smelting method is characterized in that the mixture is prepared using two or more kinds of nickel oxide ores as the raw material ore. In addition, it is preferable to use two or more kinds of nickel oxide ores including at least limonite and saprolite as the nickel oxide ores.
下記表１に、リモナイト鉱と、サプロライト鉱のそれぞれの組成（質量％）の一例を示す。また、下記表２には、混合物の調製に用いられるニッケル酸化鉱石、炭素質還元剤、後述する鉄鉱石の組成（質量％）の一例を示す。なお、ニッケル酸化鉱石等の組成は、これに限定されない。 Table 1 below shows an example of the composition (mass%) of limonite ore and saprolite ore. Table 2 below shows an example of the composition (mass%) of nickel oxide ore, carbonaceous reducing agent, and iron ore (described later) used in preparing the mixture. Note that the composition of nickel oxide ore, etc. is not limited to this.
（ニッケル酸化鉱石）
ニッケル酸化鉱石は、ニッケルを、ニッケルの酸化物として含有する鉱石であれば、特に限定されず、ニッケル品位等の異なる２種類以上の鉱石を用いる。また、本製錬方法では、上述したように、少なくともリモナイト鉱とサプロライト鉱とを含む２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いることが好ましい。なお、リモナイト鉱とサプロライト鉱とに加えて、他の種類のニッケル酸化鉱石をさらに併用してもよい。
(nickel oxide ore)
The nickel oxide ore is not particularly limited as long as it contains nickel as an oxide of nickel, and two or more kinds of ores with different nickel grades are used. As described above, in the present smelting method, it is preferable to use two or more kinds of nickel oxide ores including at least limonite and saprolite. In addition to limonite and saprolite, other kinds of nickel oxide ores may be used in combination.
上記表１に示すように、これらのニッケル酸化鉱石は、代表的な構成成分として、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を含有する。また、上記表１に示すように、リモナイト鉱とサプロライト鉱とでは、ニッケル（Ｎｉ）の含有量が異なり、リモナイト鉱に比べてサプロライト鉱の方がニッケル含有量は高い。このように、例えばニッケル含有量の異なる２種類以上のニッケル酸化鉱石を用いて混合物を調製することにより、その混合物のニッケル含有量を的確にかつ簡易に調整することができる。 As shown in Table 1 above, these nickel oxide ores contain iron oxide (Fe 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), etc. as typical components. Also, as shown in Table 1 above, the nickel (Ni) content differs between limonite ore and saprolite ore, with saprolite ore having a higher nickel content than limonite ore. In this way, for example, by preparing a mixture using two or more types of nickel oxide ores having different nickel contents, the nickel content of the mixture can be accurately and easily adjusted.
ここで、ペレットを加熱還元することにより所定形状（ペレット状）の還元物を得るニッケル酸化鉱石の製錬方法では、混合物から成形されたペレットを加熱還元すると、まずペレットの表層部でニッケル酸化物（酸化ニッケル）の還元反応が進行して、ニッケルメタルあるいは鉄とニッケルの合金であるシェル（以下、「殻」ともいう）が形成される。 Here, in the smelting method of nickel oxide ore, in which pellets are heated and reduced to obtain a reduced product of a specified shape (pellet-like), when pellets formed from a mixture are heated and reduced, a reduction reaction of nickel oxide (nickel oxide) first proceeds on the surface of the pellet, forming a shell (hereinafter also referred to as the "shell") which is nickel metal or an alloy of iron and nickel.
このとき、加熱還元の温度上昇に伴い、まずメタルが熔融状態となりスラグの隙間を流れて伝わって凝集する。その後、処置時間が進むにつれて、スラグ成分の少なくとも一部も徐々に熔融して液相のスラグが生成するので、ペレットの殻の中では、液相の鉄－ニッケル合金等の有価メタルと、液相のスラグとが存在する状態になる。 At this time, as the temperature of the heating reduction rises, the metal first becomes molten and flows through the gaps in the slag, coagulating. Then, as the treatment time progresses, at least a portion of the slag components gradually melt and liquid slag is produced, so that valuable metals such as liquid iron-nickel alloys and liquid slag exist inside the shell of the pellet.
ところが、スラグが比較的低温で熔融状態となってしまうと、メタルの熔融とともにスラグも熔融することとなり、メタルの凝集が妨げられることがある。さらに、スラグが流れ出し炉床と反応してメタルを回収できなかったりするのでニッケル回収率が低下してしまうことがある。 However, if the slag becomes molten at a relatively low temperature, it will melt along with the metal, which can prevent the metal from coagulating. Furthermore, the slag may flow out and react with the hearth, making it impossible to recover the metal, which can result in a decrease in nickel recovery rate.
そこで、この混合物調製工程では、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように前記混合物を調製することで、後述する還元処理工程において、スラグ液相割合を適切な範囲をすることが可能となって、生成するメタルが凝集し易くなり、メタルを効果的に粗大化できるようになる。さらに、熔融したスラグが流れ出し炉床と反応してメタルを回収できなくなることを効果的に抑制することができる。 Therefore, in this mixture preparation process, the mixture is prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment process is 52% by mass or more and 65% by mass or less. This makes it possible to keep the slag liquid phase ratio within an appropriate range in the reduction treatment process described below, making it easier for the generated metal to aggregate and effectively coarsening the metal. Furthermore, it is possible to effectively prevent the molten slag from flowing out and reacting with the hearth, making it impossible to recover the metal.
ここで、本明細書において、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合は、ペレット全量中の熔融スラグの含有量である。還元温度における還元処理後の還元物には、熔融スラグと、固相状態のスラグと、メタルと、を含有する。ニッケル酸化鉱石の還元反応により生成されるスラグを構成する組成物の割合は、シミュレーションにより算出することができる。ニッケル酸化鉱石の還元反応により生成されるスラグの固相は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる各元素が２個以下であり、かつこれらの合計の２個がＳｉＯ４と結合した形態の化合物と定義される「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）と、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｉ、Ｓｉ、Ｆｅ等から選ばれる各元素が３個以下であり、かつこれらの合計３個がなるＸ元素と、ＳｉＯ６と結合した形態のからなる化合物と定義される「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）と、から構成される。 Here, in this specification, the slag liquid phase ratio of the pellet at the reduction temperature is the content of molten slag in the total amount of the pellet. The reduction product after the reduction treatment at the reduction temperature contains molten slag, solid-phase slag, and metal. The ratio of the composition constituting the slag generated by the reduction reaction of nickel oxide ore can be calculated by simulation. The solid phase of the slag generated by the reduction reaction of nickel oxide ore is composed of "olivine" (olivine) defined as a compound in which each element selected from Ca, Mg, Fe, Co, and Ni is two or less, and the total of two of these elements are bonded to SiO 4 , and "clinopyroxene" (clinopyroxene) defined as a compound consisting of X element, which is composed of three or less elements selected from Ca, Mg, Ai, Si, Fe, etc., and the total of three of these elements are bonded to SiO 6 .
シミュレーションによりそれぞれの組成の固相線温度及び液相線温度を算出することができる。例えば、上記の「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）の組成がＭｇ２ＳｉＯ４である場合には、融点は１８８８℃となり、上記の「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）の組成がＦｅ２ＳｉＯ４である場合には、融点は１２１１℃となる。 The solidus and liquidus temperatures of each composition can be calculated by simulation. For example, when the composition of the above "Olivine" is Mg 2 SiO 4 , the melting point is 1888°C, and when the composition of the above "Olivine" is Fe 2 SiO 4 , the melting point is 1211°C.
また、上記の「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）の組成がＭｇ２ＳｉＳｉＯ６（または、Ｍｇ２ＳｉＯ６）である場合には、液相線温度は１５６５℃となる。 Furthermore, when the composition of the above-mentioned "Clinopyroxene" is Mg 2 SiSiO 6 (or Mg 2 SiO 6 ), the liquidus temperature is 1565°C.
このようにニッケル酸化鉱石を還元処理して得られるスラグは、上記の「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）及び「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）を含み、これらはスラグ中に固相状態として存在することとなる。そこで、混合物に含有する各主成分及び還元温度から「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）と「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）との含有割合をシミュレーションにより算出することで還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を算出することができる。 The slag obtained by reducing nickel oxide ore in this way contains the above-mentioned "olivine" and "clinopyroxene," which exist in the slag in a solid phase. Therefore, by calculating the content ratio of "olivine" and "clinopyroxene" from each main component contained in the mixture and the reduction temperature through simulation, the slag liquid phase ratio of the pellet at the reduction temperature can be calculated.
具体的には、まず混合物に含有する各主成分の含有割合を変更してそれぞれの混合物から得られるペレットの固相線温度及び液相線温度を求める。そして、この固相線温度及び液相線温度から還元温度における「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）と「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）との含有割合を算出する。さらに、還元温度における熔融スラグの含有量及びメタルの含有量を算出する。これらのパラメータから「熔融スラグの含有量／（「Ｏｌｉｖｉｎｅ」の含有量＋「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」の含有量＋メタルの含有量）×１００」によりスラグ液相割合を算出することが可能である。 Specifically, the ratio of each main component contained in the mixture is first changed, and the solidus and liquidus temperatures of the pellets obtained from each mixture are obtained. Then, the ratio of "olivine" (olivine) and "clinopyroxene" (clinopyroxene) at the reduction temperature is calculated from the solidus and liquidus temperatures. Furthermore, the molten slag content and metal content at the reduction temperature are calculated. From these parameters, it is possible to calculate the slag liquid phase ratio by "molten slag content / ("olivine" content + "clinopyroxene" content + metal content) x 100".
例えば、２種類以上のニッケル酸化鉱石としてリモナイト鉱とサプロライト鉱とを用いる場合、リモナイト鉱とサプロライト鉱の含有割合を所定範囲になるようにすることで還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を所望する範囲に調整することができる。このことは、リモナイト鉱とサプロライト鉱とを含む２種類以上のニッケル酸化鉱石を混ぜ合わせることで、上述した範囲のスラグ液相割合を有するペレットを成形可能な混合物をより効率的に調製することが可能となり、そのペレットを加熱還元の処理に供することで、生成するメタルが凝集し易くなるためであると推測される。そして、メタルを効果的に粗大化できることにより、ニッケル回収率をさらに向上させることができる。 For example, when limonite and saprolite are used as the two or more types of nickel oxide ores, the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature can be adjusted to a desired range by adjusting the content ratio of limonite and saprolite to fall within a predetermined range. This is presumably because by mixing two or more types of nickel oxide ores including limonite and saprolite, it is possible to more efficiently prepare a mixture capable of forming pellets having a slag liquid phase ratio within the above-mentioned range, and by subjecting the pellets to a heating reduction process, the resulting metal becomes more likely to aggregate. Furthermore, by effectively coarsening the metal, the nickel recovery rate can be further improved.
具体的には、リモナイト鉱とサプロライト鉱との混合比率は、混合したニッケル酸化鉱石の合計を１００質量％としたとき、リモナイト鉱を１０．０質量％以上の割合となるように混合することが好ましく、２０．０質量％以上の割合となるように混合することがより好ましい。また、混合したニッケル酸化鉱石の合計を１００質量％としたとき、リモナイト鉱を９０．０質量％以下の割合となるように混合することが好ましく、８０．０質量％以下の割合となるように混合することがより好ましい。リモナイト鉱をこのような割合となるように混合することで、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を所望する範囲に調整ことができる。 Specifically, the mixing ratio of limonite ore and saprolite ore is preferably 10.0% by mass or more, and more preferably 20.0% by mass or more, when the total of the mixed nickel oxide ores is 100% by mass. Also, when the total of the mixed nickel oxide ores is 100% by mass, the mixing ratio of limonite ore is preferably 90.0% by mass or less, and more preferably 80.0% by mass or less. By mixing limonite ore in such a ratio, the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature can be adjusted to a desired range.
また、リモナイト鉱とサプロライト鉱の含有割合を所定範囲に調整する手段以外により還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を調整してもよい。例えば、鉄鉱石等のニッケル酸化鉱石とは異なる酸化鉱石の含有割合を所定以上の割合となるように混合することで還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を所望する範囲に調整してもよい。また、炭素質還元剤やフラックス成分、バインダー等のその他の成分の含有割合を所定以上の割合となるように混合することで還元温度におけるペレットのスラグ液相割合を所望する範囲に調整してもよい。 The slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature may be adjusted by a method other than adjusting the content ratio of limonite ore and saprolite ore to a predetermined range. For example, the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature may be adjusted to a desired range by mixing an oxide ore other than nickel oxide ore, such as iron ore, so that the content ratio is a predetermined ratio or more. The slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature may be adjusted to a desired range by mixing other components, such as carbonaceous reducing agents, flux components, and binders, so that the content ratio is a predetermined ratio or more.
還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％未満であると、還元処理工程において、スラグが十分に熔融せずに、ペレット中において鉄－ニッケル等の合金（メタル）を十分に凝集させることができない。還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が６５質量％を超えると、メタルの熔融とともにスラグも熔融することとなり、メタルの凝集が妨げられ、さらに、スラグが流れ出し炉床と反応してメタルを回収できなかったりするのでニッケル回収率が低下する。 If the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature is less than 52% by mass, the slag does not melt sufficiently during the reduction process, and alloys (metals) such as iron-nickel cannot be fully agglomerated in the pellets. If the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature exceeds 65% by mass, the slag melts along with the metal, preventing the metal from agglomerating. Furthermore, the slag flows out and reacts with the hearth, making it impossible to recover the metal, resulting in a decrease in nickel recovery rate.
なお、混合するニッケル酸化鉱石の大きさは、混合物の成形に影響を与えない程度の大きさであれば、特に限定されない。例えば、粒径が０．０１～２０ｍｍ程度のものが好ましく、０．０１～１０ｍｍ程度のものがより好ましく、０．０２～５ｍｍ程度のものと特に好ましい。また、ニッケル酸化鉱石の粒径は、単一粒子の粒子径であってもよいし、単一粒子が凝集した凝集粒子の粒子径であってもよい。例えば、ニッケル酸化鉱石を粉砕したものを篩（目開き０．１ｍｍ）にかければ、篩を通過した粉状のニッケル酸化鉱石（粒径（粒子の長径）がおおよそ０．０３～０．３ｍｍ）を得ることができる。 The size of the nickel oxide ore to be mixed is not particularly limited as long as it does not affect the shaping of the mixture. For example, a particle size of about 0.01 to 20 mm is preferable, about 0.01 to 10 mm is more preferable, and about 0.02 to 5 mm is particularly preferable. The particle size of the nickel oxide ore may be the particle size of a single particle, or may be the particle size of an agglomerated particle formed by agglomerating single particles. For example, by pulverizing the nickel oxide ore and passing it through a sieve (mesh opening 0.1 mm), powdered nickel oxide ore that has passed through the sieve (particle size (long diameter of the particle) is about 0.03 to 0.3 mm) can be obtained.
（炭素質還元剤）
炭素質還元剤は、上述したニッケル酸化鉱石と共に混合物を構成するものであり、混合物を成形して得られるペレットに対して加熱還元する際に、還元剤として作用する。具体的に、炭素質還元剤としては、石炭粉、コークス粉等が挙げられる。また、その炭素質還元剤の一部又は全てを、植物由来成分、例えば澱粉や木炭等で構成してもよい。
(Carbonaceous Reductant)
The carbonaceous reducing agent constitutes a mixture together with the nickel oxide ore described above, and acts as a reducing agent when the mixture is molded into pellets and then heated and reduced. Specific examples of the carbonaceous reducing agent include coal powder and coke powder. In addition, a part or the whole of the carbonaceous reducing agent may be composed of a plant-derived component, such as starch or charcoal.
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を用いることが好ましい。このような大きさであると、混合する際に均一に混合し易くなり、還元反応も均一に進み易くなる。具体的には、粒径が０．０１～２０ｍｍ程度のものが好ましく、０．０１～１０ｍｍ程度のものがより好ましく、０．０２～５ｍｍ程度のものと特に好ましい。 It is preferable to use a carbonaceous reducing agent with a particle size and particle size distribution equivalent to that of the raw material nickel oxide ore. Such a size makes it easier to mix uniformly and makes it easier for the reduction reaction to proceed uniformly. Specifically, a particle size of about 0.01 to 20 mm is preferable, about 0.01 to 10 mm is more preferable, and about 0.02 to 5 mm is particularly preferable.
炭素質還元剤の混合割合は、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄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％としたとき、５０％以下となるように混合する。また、好ましくは４０％以下である。一方、炭素質還元剤の混合量の下限値は、とくに限定されないが、例えば、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄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％としたときに、２０％以上とすることが好ましく、２３％以上とすることがより好ましい。 The mixing ratio of the carbonaceous reducing agent is 50% or less, when the amount of the carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide, cobalt oxide, and iron oxide that constitute the nickel oxide ore without excess or deficiency is taken as 100%, and is preferably 40% or less. On the other hand, the lower limit of the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is not particularly limited, but for example, when the amount of the carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide, cobalt oxide, and iron oxide that constitute the nickel oxide ore without excess or deficiency is taken as 100%, it is preferably 20% or more, and more preferably 23% or more.
なお、酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄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、後述する還元処理工程Ｓ３において混合物を成形して得られるペレットに含まれる酸化ニッケル、酸化コバルトの全量をそれぞれニッケルメタル、コバルトメタルに還元するのに必要な化学当量と、ペレットに含まれる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）と定義する。 The amount of carbonaceous reducing agent required to reduce nickel oxide, cobalt oxide, and iron oxide without excess or deficiency is defined as the sum of the chemical equivalents required to reduce the total amount of nickel oxide and cobalt oxide contained in the pellets obtained by molding the mixture in the reduction treatment step S3 described below to nickel metal and cobalt metal, respectively, and the chemical equivalent required to reduce the iron oxide contained in the pellets to iron metal (hereinafter also referred to as the "total value of chemical equivalents").
炭素質還元剤の混合割合は、ニッケル酸化鉱石を構成する酸化ニッケル、酸化コバルト、及び酸化鉄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％としたとき、２０％以上５０％以下の割合とすることにより、還元処理工程Ｓ３における還元反応を効率的に進行させることができる。これにより、ニッケル含有量の高い有価メタルを効率的に製造でき、ニッケル回収率を高めることができる。 The mixing ratio of the carbonaceous reducing agent is set to 20% or more and 50% or less, assuming that the amount of carbonaceous reducing agent required to reduce the nickel oxide, cobalt oxide, and iron oxide that make up the nickel oxide ore without excess or deficiency is 100%, so that the reduction reaction in the reduction treatment step S3 can proceed efficiently. This allows valuable metals with a high nickel content to be produced efficiently, and the nickel recovery rate to be increased.
なお、炭素質還元剤の混合割合（％）の単位は、モル比であっても質量比であってもよい。つまり、炭素質還元剤の混合割合（％）は、モル比又は質量比において上記範囲内であればよい。 The mixing ratio (%) of the carbonaceous reducing agent may be expressed in molar ratio or mass ratio. In other words, the mixing ratio (%) of the carbonaceous reducing agent may be within the above range in terms of molar ratio or mass ratio.
（その他の成分）
混合物調製工程Ｓ１では、ニッケル酸化鉱石及び炭素質還元剤の他に、鉄鉱石や、フラックス成分、バインダー等の成分を混合して混合物を調製してもよい。
(Other ingredients)
In the mixture preparation step S1, in addition to the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent, iron ore, a flux component, a binder, and other components may be mixed to prepare the mixture.
具体的に、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。 Specific examples of iron ore that can be used include iron ore with an iron content of about 50% by mass or more, and hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore.
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。 Flux components include, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide, etc.
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。 Examples of binders include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, dehydrated cake, etc.
これらの成分の大きさは、混合物の成形に影響を与えない程度の大きさであれば、特に限定されないが、ニッケル酸化鉱石の大きさと同等程度であることが好ましい。具体的には、粒径が０．０１～２０ｍｍ程度のものが好ましく、０．０１～１０ｍｍ程度のものがより好ましく、０．０２～５ｍｍ程度のものと特に好ましい。 The size of these components is not particularly limited as long as it does not affect the molding of the mixture, but it is preferable that they are approximately the same size as the nickel oxide ore. Specifically, particle sizes of about 0.01 to 20 mm are preferable, about 0.01 to 10 mm are more preferable, and about 0.02 to 5 mm are particularly preferable.
混合物調製工程Ｓ１において、ニッケル酸化鉱石等を混合する方法は、特に限定されない。例えば、市販の混合機を用いて混合し、混合物を調製することができる。 In the mixture preparation step S1, the method for mixing the nickel oxide ore, etc. is not particularly limited. For example, the mixture can be prepared by mixing using a commercially available mixer.
また、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。混練では、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。このように、混合物を混練することで、その混合物にせん断力を加え、炭素質還元剤や粉状のニッケル酸化鉱石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、還元反応が起こり易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。 In addition, when mixing, kneading may be performed simultaneously to improve mixability, or after mixing. Kneading can be performed using a batch kneader such as a Brabender, a Banbury mixer, a Henschel mixer, a helical rotor, a roll, a single-shaft kneader, or a twin-shaft kneader. By kneading the mixture in this way, a shear force is applied to the mixture, which breaks down the agglomerations of the carbonaceous reducing agent and powdered nickel oxide ore, allowing for uniform mixing, improving the adhesion of each particle, and reducing voids. This makes it easier for the reduction reaction to occur and allows the reaction to occur uniformly, shortening the reaction time of the reduction reaction. It also reduces quality variation.
［混合物成形工程］
混合物成形工程Ｓ２では、混合物調製工程Ｓ１で調製した混合物を成形してペレットにする工程である。
[Mixture molding process]
In the mixture molding step S2, the mixture prepared in the mixture preparation step S1 is molded into pellets.
成形するペレットの形状としては、後述する還元処理工程Ｓ３で使用する還元炉の炉床に積層できる形状であれば、特に限定されない。例えば、楕円状、立方体状、直方体状、円柱状、又は球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、成形コストを抑えることができる。しかも、不良品の発生を抑制でき、得られる成形物（ペレット）の品質も均一にできるので、歩留り低下を抑えることができる。さらに、強度も維持し易くなる。 The shape of the pellets to be molded is not particularly limited as long as they can be stacked on the hearth of the reduction furnace used in the reduction treatment step S3 described below. For example, they can be elliptical, cubic, rectangular, cylindrical, or spherical. Such shapes are simple and not complicated, so molding costs can be reduced. Moreover, the occurrence of defective products can be reduced, and the quality of the obtained molded products (pellets) can be made uniform, so a decrease in yield can be suppressed. Furthermore, strength can be easily maintained.
その中でも、ペレットの形状としては、球状が好ましい。ペレットが球状であることにより、加熱還元の処理を均一に施すことができ、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。球状のペレットとする場合には、例えば、直径が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度となるようにすることができる。また、直方体状、立方体状、円柱状等のペレットとする場合には、概ね、縦、横の内寸が５００ｍｍ以下程度となるようにすることができる。 Among these, the pellet shape is preferably spherical. By making the pellets spherical, the heating and reduction process can be performed uniformly, and smelting can be performed with less variation and high productivity. When making the pellets spherical, the diameter can be, for example, about 10 mm or more and 30 mm or less. When making the pellets rectangular, cubic, cylindrical, etc., the inner dimensions in length and width can be about 500 mm or less.
また、ペレットの大きさとしては、特に限定されないが、例えばペレットの体積が８０００ｍｍ３以上であることが好ましい。ペレットの体積が８０００ｍｍ３以上であることにより、成形コストが抑えられる。さらに、ペレット全体に占める表面積の割合が低くなるため、加熱還元の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 pellet is not particularly limited, but it is preferable that the pellet volume is 8000 mm3 or more. By making the pellet volume 8000 mm3 or more, the molding cost can be suppressed. Furthermore, since the ratio of the surface area of the pellet to the entire pellet is low, the heating and reduction process is uniformly performed, and smelting with less variation and high productivity can be performed.
混合物成形工程Ｓ２において、混合物からペレットを成形する方法としては、特に限定されない。例えば、ブリケット装置、ペレタイザーや押出機等の成形装置を用いて混合物から成形物（ペレット）を成形することができる。成形装置としては、例えば、高圧、高せん断力で混合物を混練して成形できる装置を用いることが好ましい。高圧、高せん断で混合物を混練することで混合物の凝集を解くことができ、また効果的に混練できるうえ、得られる成形物の強度を高めることができる。また、ブリケットプレスを用いて成形することも可能である。設備や成形物強度、収率等を考慮して適宜、装置選定を行えばよい。 In the mixture molding step S2, the method of molding the mixture into pellets is not particularly limited. For example, a molding device such as a briquetting device, pelletizer, or extruder can be used to mold the mixture into a molded product (pellets). As the molding device, for example, a device capable of kneading and molding the mixture at high pressure and high shear force is preferably used. Kneading the mixture at high pressure and high shear can break up the agglomerations of the mixture, and can effectively knead the mixture, while also increasing the strength of the molded product obtained. It is also possible to mold the mixture using a briquette press. The device can be selected appropriately taking into consideration the equipment, the strength of the molded product, the yield, etc.
なお、混合物成形工程Ｓ２は、成形したペレットを乾燥する乾燥工程を含んでいてもよい。ペレットには、例えば５０質量％程度と過剰な割合で水分が含まれることがある。ペレットが過剰の水分を含む場合、後述する加熱還元の処理において急激に加熱されると、内部の水分が一気に気化し、膨張して破壊することがある。そのため、成形したペレットを乾燥工程に供して乾燥処理を施すことが好ましい。 The mixture molding process S2 may include a drying process for drying the molded pellets. The pellets may contain an excessive amount of moisture, for example, about 50% by mass. If the pellets contain excessive moisture, when they are suddenly heated in the heating reduction process described below, the moisture inside may vaporize all at once, causing them to expand and break. For this reason, it is preferable to subject the molded pellets to a drying process for drying.
乾燥工程では、固形分が６０質量％以上程度、水分が４０質量％以下程度となるようにペレットを乾燥処理する。より好ましくは、水分が３０質量％程度もしくはそれ以下となるように乾燥する。 In the drying process, the pellets are dried so that the solid content is about 60% by mass or more and the moisture content is about 40% by mass or less. More preferably, the pellets are dried so that the moisture content is about 30% by mass or less.
このように、ペレットに対して乾燥処理を施して水分含有量を低減することで、還元処理工程Ｓ３における加熱還元の処理でペレットが崩壊することを防ぐことができ、還元炉から取り出す際における取り扱いが容易となる。また、ペレットは、過剰な水分によりベタベタした状態となっていることが多いため、その点でも、乾燥処理を施すことで取り扱いを容易にすることができる。さらに、還元処理工程Ｓ３において還元炉内のペレットに起因する水分混入を抑制することができ、これにより、炉内の雰囲気気体に含まれる水分量をより効果的に低減でき、還元物に含まれるメタルの酸化を抑制することができる。 In this way, by drying the pellets to reduce their moisture content, it is possible to prevent the pellets from collapsing during the heating and reduction process in the reduction process step S3, and they become easier to handle when removed from the reduction furnace. In addition, since the pellets are often sticky due to excess moisture, the drying process also makes them easier to handle. Furthermore, it is possible to suppress the intrusion of moisture due to the pellets in the reduction furnace in the reduction process step S3, which makes it possible to more effectively reduce the amount of moisture contained in the atmospheric gas in the furnace and suppress the oxidation of the metals contained in the reduced product.
乾燥処理は、ペレットの水分含有量が３０質量％以下程度となるように処理できれば、特に限定されない。例えば、７０～４００℃の熱風をペレットに対して吹き付けて乾燥させることができる。特に、乾燥処理を行う際のペレットの温度を１００℃未満に維持しながら処理すれば、処理中のペレットの破壊を抑制しながら乾燥することができる。 There are no particular limitations on the drying process, so long as the moisture content of the pellets is approximately 30% by mass or less. For example, the pellets can be dried by blowing hot air at 70 to 400°C onto them. In particular, if the temperature of the pellets during the drying process is maintained below 100°C, the pellets can be dried while preventing damage to the pellets during the process.
また、体積の大きなペレットを乾燥させる場合には、乾燥前や乾燥後にひびや割れが入っていてもよい。ペレットの体積が大きい場合には、加熱還元の際に熔融して収縮するため、ひびや割れが生じることが多いが、ひびや割れによって生じる表面積の増加等の影響は僅かであるため、大きな問題は生じ難い。一方、ペレットに破壊が生じない態様となっていれば、乾燥処理を省略してもよいのはいうまでもない。 In addition, when drying large pellets, it is acceptable for them to have cracks or breaks before or after drying. When pellets have a large volume, they melt and shrink during heating and reduction, which often results in cracks and breaks, but the impact of the increase in surface area caused by the cracks and breaks is minimal, so this is unlikely to cause a major problem. On the other hand, it goes without saying that if the pellets are designed in a way that will not cause damage, the drying process can be omitted.
下記表３に、乾燥処理後のペレットにおける固形分中組成（質量％）の一例を示す。なお、ペレットの組成としては、これに限定されるものではない。 Table 3 below shows an example of the solid composition (mass%) of the pellets after drying. Note that the pellet composition is not limited to this.
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で、ペレットの破裂をより効果的に抑えることができる。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で、還元反応が進むことなく乾燥することが可能となる。 The drying process may be carried out continuously in one go, or in multiple separate steps. By carrying out the drying process in multiple separate steps, pellet bursting can be more effectively prevented. When the drying process is carried out in multiple separate steps, the drying temperature for the second and subsequent steps is preferably 150°C or higher and 400°C or lower. Drying within this range makes it possible to dry without the reduction reaction proceeding.
［還元処理工程］
還元処理工程Ｓ３は、混合物成形工程Ｓ２で得られたペレットを還元炉（製錬炉）に装入し、所定の温度まで昇温することによって加熱して還元処理（加熱還元処理）する工程である。この加熱還元処理により、ニッケルを含有するニッケル系合金（例えば、フェロニッケル）である有価メタルと、スラグと、を含み、所定形状（ペレット状）の還元物が得られる。なお、この還元処理工程Ｓ３は、ペレットに対して加熱還元処理を施すことで所定形状（ペレット状）の還元物を得るものであり、ニッケル酸化鉱石を含む混合物を熔融還元して熔融状態（つまり、形状が無い状態）のメタルと熔融状態のスラグを得る熔融還元処理とは異なる。
[Reduction treatment step]
The reduction process S3 is a process in which the pellets obtained in the mixture molding process S2 are loaded into a reduction furnace (smelting furnace) and heated to a predetermined temperature for reduction (heat reduction process). This heat reduction process produces a reduced product having a predetermined shape (pellet-like) including valuable metals, which are nickel-based alloys (e.g., ferronickel) containing nickel, and slag. Note that the reduction process S3 is a process in which a reduced product having a predetermined shape (pellet-like) is obtained by subjecting the pellets to heat reduction process, and is different from the melt reduction process in which a mixture containing nickel oxide ore is melt reduced to obtain metal in a molten state (i.e., shapeless state) and slag in a molten state.
還元処理工程Ｓ３において、還元炉に装入したペレットを加熱する方法は特に限定されない。例えば、ペレットを還元炉の炉床上に積層し、そのペレットの積層体を加熱する。なお、ペレットと炉床との反応を抑制するために、炉床にアルミナ粒等の床敷材を敷いた上にペレットを載置するようにしてもよい。 In the reduction treatment step S3, the method of heating the pellets loaded into the reduction furnace is not particularly limited. For example, the pellets are stacked on the hearth of the reduction furnace, and the stack of pellets is heated. Note that, in order to suppress the reaction between the pellets and the hearth, a bedding material such as alumina particles may be laid on the hearth, and the pellets may then be placed on top of the bedding material.
加熱還元処理において、加熱温度についても特に限定されない。例えば、好ましくは１３００～１４５０℃程度の温度、より好ましくは１３００～１４００℃程度とする。また、加熱還元の処理時間についても特に限定されない。処理時間は、例えば還元炉の温度に応じて設定することができる。例えば、好ましくは１０分以上とし、より好ましくは１５分以上とする。なお、処理時間の上限は、製造コストの上昇を抑える観点から、好ましくは５０分以下とし、より好ましくは４０分以下とする。 In the heating reduction process, the heating temperature is not particularly limited. For example, it is preferably about 1300 to 1450°C, more preferably about 1300 to 1400°C. The heating reduction process time is also not particularly limited. The process time can be set according to the temperature of the reduction furnace, for example. For example, it is preferably 10 minutes or more, more preferably 15 minutes or more. The upper limit of the process time is preferably 50 minutes or less, more preferably 40 minutes or less, from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing costs.
ここで、本製錬方法では、上述したように、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調製し、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように混合物を調製している。そして、その混合物から加熱還元の処理に供するペレットを作製している。このようなペレットでは、スラグ液相割合が適切な範囲となるように混合物（ペレット）中の含有成分の種類や含有割合が調整されており、ニッケル回収率を効果的に向上させることができる。 In this smelting method, as described above, nickel oxide ore and a carbonaceous reducing agent are mixed to prepare a mixture, and the mixture is prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature is 52% by mass or more and 65% by mass or less. Then, pellets are produced from the mixture to be subjected to the heating reduction process. In such pellets, the types and content ratios of the components contained in the mixture (pellets) are adjusted so that the slag liquid phase ratio is in an appropriate range, and the nickel recovery rate can be effectively improved.
また、２種類以上のニッケル酸化鉱石を原料として用いることで、単独鉱石を原料として用いた場合に比べ、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合をさらに好ましい範囲に調整することができる。すなわち、例えば、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が高い場合にはスラグ液相割合が下がるように他の種類の鉱石を調合することで、生成したメタルが凝集し易くなり、メタルを粗大化させることができる。これにより、ニッケル回収率をさらに向上させることができる。 In addition, by using two or more types of nickel oxide ores as raw materials, the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature can be adjusted to a more preferable range than when a single ore is used as a raw material. That is, for example, if the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature is high, mixing another type of ore to lower the slag liquid phase ratio makes it easier for the generated metal to aggregate, and the metal can be coarsened. This can further improve the nickel recovery rate.
加熱還元処理においては、ペレットの表層部で、ニッケル酸化物（酸化ニッケル）の還元反応と共に鉄酸化物（酸化鉄）の還元反応が進行していく。そして、反応開始から僅か１分～数分程度の処理時間で、ペレット表層部にて、ペレットに含まれる酸化ニッケル及び一部の酸化鉄が還元されメタル化が進んでニッケルメタルあるいは鉄とニッケルの合金であるシェル（以下、「殻」ともいう）が形成される。このペレットには、上述したように２種類以上のニッケル酸化鉱石が含有されているため、ニッケルが高品位（質量％）の状態で存在する。そのため、ペレット内部（つまり、殻の中）では、その殻の形成に伴って、鉄とニッケルとの有価メタル（例えば、鉄－ニッケル等の合金）が形成され、温度上昇に伴い熔融状態となりスラグの隙間を流れて伝わって凝集し、粒径の大きな有価メタルが形成されていく。 In the heat reduction process, the reduction reaction of iron oxide (iron oxide) proceeds along with the reduction reaction of nickel oxide (nickel oxide) on the surface of the pellet. Then, in just one to several minutes from the start of the reaction, the nickel oxide and some of the iron oxide contained in the pellet are reduced and metallized on the surface of the pellet, forming a shell (hereinafter also referred to as the "shell") which is nickel metal or an alloy of iron and nickel. As described above, this pellet contains two or more types of nickel oxide ore, so nickel is present in a high-grade state (mass%). Therefore, inside the pellet (i.e., inside the shell), valuable metals of iron and nickel (for example, alloys of iron and nickel) are formed as the shell is formed, and as the temperature rises, they become molten and flow through the gaps in the slag, coagulating to form valuable metals with large particle sizes.
一方、処置時間が進むにつれて、スラグ成分も徐々に熔融して液相のスラグが生成する。そして、例えば反応開始から１０分程度を経過すると、ペレットの殻の中では、液相の鉄－ニッケル合金等の有価メタルと、液相のスラグとが存在する状態になる。つまり、加熱還元処理により、ペレット中において鉄－ニッケル等の合金（メタル）を凝集させることができるため、一般的なニッケル酸化鉱石の製錬方法と比べて、より大きな粒径を有する有価メタルを形成し回収することができる。 Meanwhile, as the treatment time progresses, the slag components gradually melt and liquid slag is produced. Then, for example, after about 10 minutes have passed since the start of the reaction, valuable metals such as liquid iron-nickel alloys and liquid slag are present inside the pellet shells. In other words, the heating and reduction process can agglomerate alloys (metals) such as iron-nickel within the pellets, making it possible to form and recover valuable metals with larger particle sizes than with typical nickel oxide ore smelting methods.
なお、本製錬方法で得られる有価メタルは、純度の高いメタルであることから、例えばフェロニッケルを製造する際の原料として有効に利用することができる。 The valuable metals obtained by this smelting method are of high purity and can be effectively used, for example, as raw materials for producing ferronickel.
また、加熱還元処理では、還元剤である炭素質還元剤を追加的に添加してもよい。追加的に添加する炭素質還元剤の割合は、特に限定されず、例えば、加熱還元処理に供するペレットに含まれる炭素質還元剤を１００質量％としたとき１質量％以上３０質量％以下程度の範囲とする。このような範囲で追加添加することで、生成したメタルの酸化を効率的に抑制できるとともに、過還元となることも防ぐことができる。 In addition, in the thermal reduction process, a carbonaceous reducing agent may be added as a reducing agent. The proportion of the carbonaceous reducing agent to be added is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 1% by mass to 30% by mass, assuming that the carbonaceous reducing agent contained in the pellets to be subjected to the thermal reduction process is 100% by mass. By adding the carbonaceous reducing agent in such a range, oxidation of the generated metal can be efficiently suppressed and over-reduction can be prevented.
また、加熱還元処理に使用する還元炉は、特に限定されず、例えば、回転炉床炉や移動炉床炉等の炉を用いることができる。 The reduction furnace used for the heating and reduction process is not particularly limited, and furnaces such as rotary hearth furnaces and moving hearth furnaces can be used.
なお、還元炉の炉床にペレットを積層させて載置する場合、そのペレット積層隊は大きな所定形状のメタルとスラグとの混成物（還元物）になる。見かけ上の体積の大きなペレットに対して加熱還元処理を行うことで、所定形状の大きな塊のメタルが形成され易くなる。このため、還元炉から回収する際における手間を低減させることができ、メタル回収率（ニッケル回収率）の低下を有効に抑えることができる。なお、得られる混成物の体積は、装入するペレット積層体と比較すると、５０～６０体積％程度に収縮する。 When pellets are stacked on the hearth of the reduction furnace, the stack of pellets becomes a large mixture of metal and slag (reduced product) of a specified shape. By subjecting pellets with a large apparent volume to a heating and reducing process, it becomes easier to form large lumps of metal of a specified shape. This reduces the effort required to recover the pellets from the reduction furnace, and effectively prevents a decrease in the metal recovery rate (nickel recovery rate). The volume of the resulting mixture shrinks to about 50 to 60% by volume compared to the pellet stack that is charged.
［回収工程］
回収工程Ｓ４は、還元処理工程Ｓ３にて生成した有価メタルを回収する工程である。具体的には、回収工程Ｓ４では、ペレットに対する加熱還元処理によって得られた、有価メタル相（有価メタル固相）とスラグ相（スラグ固相）とを含む所定形状の還元物から有価メタル相を分離して回収する。
[Recovery process]
The recovery step S4 is a step of recovering the valuable metal generated in the reduction treatment step S3. Specifically, in the recovery step S4, the valuable metal phase is separated and recovered from a reduction product having a predetermined shape, which is obtained by the thermal reduction treatment of the pellets and contains a valuable metal phase (solid phase of valuable metal) and a slag phase (solid phase of slag).
回収方法としては、還元物から有価メタルを分離して回収できれば、特に限定されない。例えば、固体として得られた所定形状の還元物から有価メタル相とスラグ相とを分離する方法としては、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。 There are no particular limitations on the recovery method, so long as the valuable metals can be separated and recovered from the reduced product. For example, methods for separating the valuable metal phase and the slag phase from the reduced product of a given shape obtained as a solid can include, in addition to removing unnecessary materials by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, and the like.
特に、本製錬方法では、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合所定の範囲となるように混合物を調製することで、粗大化した、平均粒径が大きな有価メタルを得ることができることから、所定形状の還元物に対して衝撃を付与することで、有価メタル相とスラグ相とを容易に分離することができる。しかも、得られる有価メタル相とスラグ相とは濡れ性が悪いことから、両者を容易に分離することができる。このような振動を付与して分離する方法としては、例えば、所定の落差を設けた位置から還元物を落下させたり、篩い分けの際に所定の振動を与える等の方法を採用することができる。 In particular, in this smelting method, by preparing a mixture so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature falls within a specified range, it is possible to obtain valuable metals that are coarse and have a large average particle size. Therefore, by applying an impact to the reduced material of a specified shape, the valuable metal phase and the slag phase can be easily separated. Moreover, since the obtained valuable metal phase and slag phase have poor wettability, the two can be easily separated. Examples of methods for separating the two by applying vibration include dropping the reduced material from a position with a specified drop, or applying a specified vibration when sieving.
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Note that the present invention is not limited to the following examples.
［実施例・比較例］
（混合物調製工程）
ニッケル酸化鉱石としてリモナイト鉱とサプロライト鉱とを準備し、また、炭素質還元剤として石炭を準備して、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合した。混合に際しては、２種類のニッケル酸化鉱石の混合割合を変えながら、下記表４に示す割合で混合物を調製した。なお、表４中の「原料鉱石割合」は、混合した混合物中のニッケル酸化鉱石の合計を１００質量％としたときの含有割合を意味する。
[Examples and Comparative Examples]
(Mixture preparation process)
Limonite and saprolite ores were prepared as nickel oxide ores, and coal was prepared as a carbonaceous reducing agent. The ores were mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water. During mixing, the mixing ratio of the two types of nickel oxide ores was changed to prepare a mixture at the ratio shown in Table 4 below. Note that the "raw ore ratio" in Table 4 refers to the content ratio when the total amount of nickel oxide ores in the mixed mixture is taken as 100 mass%.
ニッケル酸化鉱石は共に、平均粒径が０．０８～０．１０ｍｍのものを用いた。ニッケル含有量は、リモナイト鉱が０．７５質量％であり、サプロライト鉱が１．４２質量％であった。また、炭素質還元剤には、平均粒径が約１５０μｍの石炭粉（炭素含有量：５２質量％）を用いた。なお、ニッケル酸化鉱石及び炭素質還元剤の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定した。 The nickel oxide ores used had an average particle size of 0.08 to 0.10 mm. The nickel content was 0.75 mass% for limonite ore and 1.42 mass% for saprolite ore. The carbonaceous reducing agent used was coal powder with an average particle size of approximately 150 μm (carbon content: 52 mass%). The average particle sizes of the nickel oxide ore and the carbonaceous reducing agent were measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer.
炭素質還元剤は、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（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％としたときに、３９％の割合となるように混合した。 The carbonaceous reducing agent was mixed in an amount of 39% when the amount required for reducing the nickel oxide (NiO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) contained in the nickel oxide ore, which is the raw material ore, exactly was taken as 100%.
そして、それぞれの混合物に含まれる成分含有率から還元温度（１３８０℃）におけるペレットのスラグ液相割合を算出した。具体的には、多成分系の熱力学的平衡状態を予測するデータベースであるＦａｃｔＳａｇｅ（ｖｅｒ．８．１）を使用して、固相線温度及び液相線温度を求めて、還元温度における「Ｏｌｉｖｉｎｅ」（カンラン石）と「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」（単斜輝石）との含有割合を算出し、熔融スラグの含有量／（「Ｏｌｉｖｉｎｅ」の含有量＋「Ｃｌｉｎｏｐｙｒｏｘｅｎｅ」の含有量＋メタルの含有量）×１００によりスラグ液相割合を算出した。 Then, the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature (1380°C) was calculated from the component contents of each mixture. Specifically, the solidus temperature and liquidus temperature were obtained using FactSage (ver. 8.1), a database that predicts the thermodynamic equilibrium state of a multi-component system, and the content ratios of "olivine" and "clinopyroxene" at the reduction temperature were calculated, and the slag liquid phase ratio was calculated by the molten slag content / ("olivine" content + "clinopyroxene" content + metal content) x 100.
（混合物成形工程）
調製した混合物を、円柱形状のペレットに成形した。成形には、ペレタイザーを用いた。また、得られたペレットを篩別処理に供し、直径が１５±２ｍｍのペレットを作製した。調製したペレットに対して１５０～２００℃の窒素の熱風を吹き付けて乾燥処理を施し、固形分が７０質量％程度、水分が２５質量％程度となるようにした。
(Mixture molding process)
The prepared mixture was molded into cylindrical pellets using a pelletizer. The obtained pellets were sieved to produce pellets with a diameter of 15±2 mm. The prepared pellets were dried by blowing hot nitrogen air at 150 to 200° C. to a solid content of about 70% by mass and a moisture content of about 25% by mass.
（還元処理工程）
調製したペレット（乾燥後のペレット）を、窒素雰囲気にした還元炉に装入した。なお、還元炉内の装入時の温度は５００±２０℃とした。
(Reduction treatment step)
The prepared pellets (dried pellets) were charged into a reduction furnace with a nitrogen atmosphere. The temperature in the reduction furnace at the time of charging was 500±20° C.
炉床にアルミナ粒を敷き詰め、その上にペレットを載置して、加熱還元処理を施した。加熱還元処理は、下記表４に示す温度（表中の「還元温度」）、時間（表中の「還元時間」）の条件で行った。還元処理後は、所定形状の還元処理物を窒素雰囲気中で速やかに室温まで冷却して、炉から取り出した。 Alumina particles were spread on the hearth, the pellets were placed on top of them, and a heating reduction treatment was performed. The heating reduction treatment was performed under the temperature ("Reduction temperature" in the table) and time ("Reduction time" in the table) conditions shown in Table 4 below. After the reduction treatment, the reduced product of the specified shape was quickly cooled to room temperature in a nitrogen atmosphere and removed from the furnace.
炉から取り出した還元処理物について、ニッケルメタル化率、メタル中のニッケル含有率を測定した。測定には、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＳＨＩＭＡＺＵ Ｓ－８１００型）を用いた。なお、ニッケルメタル化率、有価メタル中のニッケル含有率については、測定値に基づいて下記式より算出した。
＜ニッケルメタル化率＞
ニッケルメタル化率（％）＝（メタル中のＮｉ量／混合物中の全てのＮｉ量）×１００
＜メタル中のニッケル含有率＞
メタル中のニッケル含有率（％）＝（メタル中のＮｉ合計量／メタルの合計量）×１００
The reduction treatment product was removed from the furnace and the nickel metallization rate and the nickel content in the metal were measured. An ICP emission spectrometer (Shimazu S-8100 type) was used for the measurements. The nickel metallization rate and the nickel content in the valuable metal were calculated from the measured values using the following formula.
<Nickel metallization rate>
Nickel metallization rate (%) = (Ni amount in metal / total Ni amount in mixture) x 100
<Nickel content in metal>
Nickel content in metal (%)=(total amount of Ni in metal/total amount of metal)×100
（メタルの回収工程）
還元処理物には、有価メタルとスラグが含まれているため、還元処理物から有価メタルを分離選別して回収した。具体的には、還元処理物を粉砕処理した後、得られた粉砕物を磁選装置を用いて磁選し、酸化マグネシウムやシリカ等を含むスラグを非磁着物として、ニッケル等の有価成分を含む有価メタルを磁着物として、選別し回収した。
(Metal recovery process)
The reduction product contains valuable metals and slag, so the valuable metals were separated and collected from the reduction product. Specifically, after the reduction product was pulverized, the pulverized product was magnetically separated using a magnetic separator, and the slag containing magnesium oxide, silica, etc. was separated as non-magnetic matter, and the valuable metals containing valuable components such as nickel were separated as magnetic matter and collected.
還元炉に装入したペレット積層体における原料の含有量と、原料におけるニッケル含有率と、回収されたニッケルメタル量からメタル回収率を算出した。なお、メタル回収率（ニッケルメタル回収率）は、以下の式により算出した。
＜メタル回収率＞
メタル回収率（％）＝｛回収されたニッケルメタル量／（装入した原料の量×酸化鉱石中のニッケル含有率）｝×１００（％）
The metal recovery rate was calculated from the raw material content in the pellet stack charged into the reduction furnace, the nickel content in the raw material, and the amount of recovered nickel metal. The metal recovery rate (nickel metal recovery rate) was calculated using the following formula.
<Metal recovery rate>
Metal recovery rate (%) = {amount of recovered nickel metal / (amount of charged raw material x nickel content in oxide ore)} x 100 (%)
また、回収した有価メタルの平均粒径を、Ｘ線ＣＴ（株式会社リガク製）を用いて測定した（表４中、「メタル粒径」と表記）。 The average particle size of the recovered valuable metals was also measured using an X-ray CT scanner (manufactured by Rigaku Corporation) (shown as "Metal particle size" in Table 4).
表４の結果に示されるように、還元処理工程での還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように混合物を調製し、その混合物のペレットに対して還元処理を施した実施例１～６では、ニッケルメタル化率、ニッケルメタルの回収率が向上することが確認できた。 As shown in the results in Table 4, in Examples 1 to 6, in which a mixture was prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction process was 52% by mass or more and 65% by mass or less, and the pellets of the mixture were subjected to reduction treatment, it was confirmed that the nickel metallization rate and nickel metal recovery rate were improved.
それに対して、還元温度におけるペレットのスラグ液相割合が上述した範囲から外れる比較例１では、ニッケルメタル化率、ニッケルメタルの回収率が相対的に低いものであった。
In contrast, in Comparative Example 1, in which the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature was outside the above-mentioned range, the nickel metallization rate and the nickel metal recovery rate were relatively low.
Claims (3)
前記混合物からペレットを成形する混合物成形工程と、
得られたペレットを所定の還元温度の範囲で加熱還元することにより、ニッケルを含有する有価メタルと、スラグと、を得る還元処理工程と、を含み、
前記混合物調製工程では、前記還元処理工程での還元温度における前記ペレットのスラグ液相割合が５２質量％以上６５質量％以下となるように前記混合物を調製する、
ニッケル酸化鉱石の製錬方法。 A mixture preparation step of preparing a mixture containing two or more types of nickel oxide ores and a carbonaceous reductant;
a mixture forming step of forming pellets from the mixture;
A reduction treatment step of heating and reducing the obtained pellets at a predetermined reduction temperature range to obtain valuable metals containing nickel and slag,
In the mixture preparation step, the mixture is prepared so that the slag liquid phase ratio of the pellets at the reduction temperature in the reduction treatment step is 52 mass% or more and 65 mass% or less.
A method for smelting nickel oxide ores.
請求項１に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。 2. The method for smelting nickel oxide ore according to claim 1, wherein in the mixture preparation step, the mixture is prepared using two or more types of nickel oxide ores including at least limonite ore and saprolite ore.
請求項２に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。 In the mixture preparation step, the limonite ore is mixed in an amount of 10.0 mass% or more and 90.0 mass% or less when the total amount of the mixed nickel oxide ores is 100 mass%.
The method for smelting nickel oxide ore according to claim 2.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024093548A true JP2024093548A (en) | 2024-07-09 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3252178B1 (en) | Method for smelting saprolite ore | |
| WO2016056362A1 (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| WO2016013355A1 (en) | Method for producing pellets and method for producing iron-nickel alloy | |
| JP7439540B2 (en) | Oxidized ore smelting method | |
| WO2016017348A1 (en) | Method for producing pellets and method for producing iron-nickel alloy | |
| JP2018150571A (en) | Oxide ore smelting method, and production method of pellet and container | |
| JP2017197813A (en) | Pellet production method, and method of refining nickel oxide ore | |
| WO2018194165A1 (en) | Method for smelting metal oxide | |
| JP2024093548A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| WO2024122482A1 (en) | Method for smelting nickel oxidized ore | |
| JP2024093546A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2024093547A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2024093549A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2024093544A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2024093545A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2024082533A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP7196461B2 (en) | Method for smelting oxide ore | |
| JP2021021090A (en) | Smelting method of oxide ore | |
| JP2023147087A (en) | Nickel oxide ore smelting method | |
| JP2023155718A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2023176596A (en) | Refining method for nickel oxide ore, and pellet production method | |
| JP2023180318A (en) | Method for smelting nickel oxide ore | |
| JP2018197383A (en) | Method for smelting oxide ore | |
| JP7415369B2 (en) | Oxidized ore smelting method | |
| JP6798079B2 (en) | Oxidized ore smelting method |