JP6180030B2 - フェロニッケルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フェロニッケルの製造方法に関し、より詳しくは、ハンドリング性が良好なフェロニッケルを製造することができるフェロニッケルの製造方法に関する。

１９８０年以降、世界のステンレス鋼生産量は年率５％で伸びており、特に中国では２０１２年に１４００万トンに達し、世界の４割程度を占めている。中国においては、スクラップ使用率が低いこと、ＳＵＳ２００系ステンレス鋼の需給量が増加傾向にあることから、米国や日本とは異なるステンレス製造プロセスを有している。

日本等におけるステンレスの製造は、主に、スクラップ、ニッケル酸化鉱石から得られ精製工程を経たフェロニッケル又はフェロクロム等を原料として、電気炉による熔融工程、転炉・ＡＯＤ設備による精製工程、鋳造・圧延設備による成型工程によって行われる。

一方、例えば中国等におけるステンレス製造プロセスは、大きく２つに分類される。すなわち、１つ目は、鉄を１０〜３０％含有するニッケル酸化鉱石を原料として、キルン−電気炉法によって得られるフェロニッケル（精製工程を経ていないため、メタルあるいはクルードと呼ぶこともある）等を、ＡＯＤ設備による精製工程、鋳造・圧延設備による成型工程によって製造する方法である。

２つ目は、フェロニッケルを高炉一貫製鉄所の高炉で得た後、得られたフェロニッケルを転炉で精製し、精製されたフェロニッケルを、フェロクロムや銑鉄と共に電気炉による熔融工程、転炉・ＡＯＤ設備による精製工程、鋳造・圧延設備による成型工程によって製造する方法である。

上述した２つのプロセスにあるように、例えば中国等におけるステンレス製造プロセスの多くが脱硫工程を含む精製工程を有しているため、脱硫を含む精製されたフェロニッケルではなく、脱硫を含む精製を行っていないフェロニッケルが求められており、特に、ハンドリング性の良い脱硫を含む精製を行っていないフェロニッケルが求められている。

さて、近年では、容易に熔かすことができる等、取扱いが容易（ハンドリング性が良好）なことから、サイズの小さいショット状フェロニッケルが要求されており、ショット状フェロニッケルのサイズを安定的に小さくする技術が求められている。具体的には、例えば最大径が２０ｍｍ未満のショット状フェロニッケルの割合を９０％以上の割合で製造することが求められている。

しかしながら、フェロニッケルは高融点金属であり、しかも粘性が高いため、ショット状フェロニッケルのサイズを小さくすることは非常に困難であった。特に、上述したように、脱硫処理等の精製処理を行わないフェロニッケルでは、安定的に、サイズが小さく均一なショット状のフェロニッケルを製造することは困難であった。

特開平０５−０２５５３３号公報

そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、フェロニッケル製錬において、例えば硫黄品位が高い場合であっても、サイズが小さく均一な形状のハンドリング性が良好なフェロニッケルを製造することができるフェロニッケルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、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、電気炉から産出された粗フェロニッケルに対して、所定の脱酸剤を所定量添加する脱酸処理を行うことによって、例えば硫黄を０．０３質量％以上の割合で含有する場合であっても、安定的にハンドリング性の良好なフェロニッケルを製造できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のものを提供する。

（１）本発明は、ニッケル酸化鉱石を原料として、少なくとも電気炉を使用してフェロニッケルを製造する乾式製錬方法において、前記電気炉から産出された粗フェロニッケルに対し、アルミニウムを含む脱酸剤を、アルミニウム量０．１〜１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、珪素を含む脱酸剤を、珪素量０．１〜１．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、及び、マンガンを含む脱酸剤を、マンガン量０．２〜２．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加のうちの少なくとも１種の脱酸剤の添加による脱酸処理を行う脱酸工程と、前記脱酸処理を経て得られたフェロニッケルをショット状に鋳造する鋳造工程とを有することを特徴とするフェロニッケルの製造方法である。

（２）また本発明は、（１）に係る発明において、前記フェロニッケルの硫黄品位が０．０３質量％以上であることを特徴とするフェロニッケルの製造方法である。

（３）また本発明は、（１）又は（２）に係る発明において、前記鋳造工程では、ショット状となったフェロニッケルを、２０〜８０℃の温度の冷却水中で冷却することを特徴とするフェロニッケルの製造方法である。

（４）また本発明は、（１）乃至（３）のいずれかに係る発明において、前記電気炉から産出された粗フェロニッケルは、前記鋳造工程における鋳造前の温度で１３００〜１５００℃であることを特徴とするフェロニッケルの製造方法である。

（５）また本発明は、（１）乃至（４）のいずれかに係る発明において、前記鋳造工程では、フェロニッケルを単位時間当たり０．６〜１．５ｔ／ｍｉｎの速度で鋳造することを特徴とするフェロニッケルの製造方法である。

本発明によれば、例えば硫黄品位が高い場合であっても、サイズが小さく均一な形状のハンドリング性が良好なフェロニッケルを効果的に製造することができる。特に、例えば硫黄が０．０３質量％以上の割合で含まれているフェロニッケルであっても、安定的にハンドリング性の良好なフェロニッケルを製造することができる。

以下、本発明に係るフェロニッケルの製造方法の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
１．フェロニッケルの製造方法
２．脱酸工程について
３．鋳造工程について

≪１．フェロニッケルの製造方法≫
本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法は、ニッケルを含有するサポロライト鉱石等のニッケル酸化鉱石を原料として、電気炉による還元熔融処理を行うことによってフェロニッケルを製造する方法である。そして、本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法は、電気炉における還元熔融処理を経て産出された粗フェロニッケルに対して、脱酸処理を施す脱酸工程を有することを特徴としている。

具体的に、その脱酸工程では、電気炉から産出された粗フェロニッケルに対し、アルミニウムを含む脱酸剤をアルミニウム量で０．１〜１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔ（トン）で添加、珪素を含む脱酸剤を珪素量で０．１〜１．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔ（トン）で添加、及び、マンガンを含む脱酸剤をマンガン量で０．２〜２．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔ（トン）で添加、のうちの少なくとも１種の脱酸剤の添加による脱酸処理を行う。このフェロニッケルの製造方法では、このような脱酸工程を経たのちに、熔融フェロニッケルを鋳造する鋳造工程において、得られたフェロニッケル（熔融フェロニッケル）をショット状に鋳造する。

このようなフェロニッケルの製造方法によれば、容易に熔かすことができる等のハンドリング性が良好な、小さなサイズで且つ形状も均一なショット状のフェロニッケルを容易に得ることができる。

ここで、一般的に、鉄とニッケルの合金であるフェロニッケルは、ニッケル酸化鉱石を原料鉱石として、乾燥工程、焼成及び部分還元工程（予備還元工程）、還元熔解工程、及び鋳造工程を有する乾式製錬方法により製造される。

具体的に、先ず、乾燥工程では、ロータリードライヤーを用いて所定の調合品位となるようニッケル酸化鉱石を配合した後、水分の一部を除去する。

次に、焼成及び部分還元工程では、ニッケル酸化鉱石をロータリーキルンに投入し、石炭等の還元剤と必要に応じて熔剤を添加して、ニッケル酸化鉱石中の残りの水分を完全に除去するとともに、部分的に還元された焼成鉱石（焼鉱）を得る。

次に、還元熔解工程では、得られた焼鉱を還元炉である電気炉内で還元熔解して、粗フェロニッケルとスラグとを得る。電気炉から産出される粗フェロニッケルは、還元剤の添加量を調整することで、ニッケル品位が１５〜２５重量％に制御される。この粗フェロニッケルは、主にニッケルと鉄とからなり、不純物としてコバルトや硫黄等を含有する。また、スラグは、主に酸化鉄、二酸化ケイ素、及び酸化マグネシウムからなり、製鉄業における熔剤、アルファルト用細骨材、及びコンクリート用細骨材等として利用される。

そして、鋳造工程では、電気炉から産出された粗フェロニッケル（熔融フェロニッケル）を、インゴット、あるいはショット状（フレーク形状）のフェロニッケル（フェロニッケルショット）の形態に成形する。インゴットは、熔融フェロニッケルを鋳型に鋳造することで得ることができる。一方で、ショット状のフェロニッケルは、熔融フェロニッケルを、冷却水が収容された水槽のおよそ中央に水面より高い位置に設けられた円盤に注湯し、この円盤を回転させることで熔融フェロニッケルをショット状に飛散させ、水槽内の冷却水中に落下させて冷却することで得ることができる。

鋳造工程における鋳造方法は、製品の形状により異なるが、例えばステンレス製造においては、ハンドリング性が良好であることが望まれおり、このことから、インゴットよりも比表面積が大きいショット状の方が、炉に装入したときの熔解性が良いという点で好ましい。しかも、そのショット状のサイズとしては、より一層に熔解性が優れる点から、サイズが小さく、均一であることが好ましく、例えば最大径が２０ｍｍ未満のものを均一に且つ安定的に鋳造できることが好ましい。

さて、還元熔解工程における電気炉から産出された粗フェロニッケルには、原料、燃料、及び還元剤由来の硫黄分が含まれており、例えば、粗フェロニッケル中には、例えば０．０３質量％以上の硫黄が含有されている。このことから、粗フェロニッケルは、製品スペックに応じて、取鍋を用いた機械攪拌式の脱硫工程又は電磁誘導攪拌式精製炉を用いた脱硫処理を施す脱硫工程に移される。なお、脱硫工程では、所望の硫黄含有量となるように、粗フェロニッケルに対しカルシウムカーバイド等の脱硫剤を添加し、粗フェロニッケル中の硫黄を硫化カルシウム（ＣａＳ）として脱硫スラグ中に固定することで除去する。

ところが、近年では、脱硫を含む精製を行っていないフェロニッケルが求められており、脱硫工程を経ずに鋳造処理を行う鋳造工程に移行することがある。しかしながら、このような脱硫を含む精製を行わないフェロニッケルは、硫黄品位が高いことから、上述したようなショット状のフェロニッケルを製造する上で、サイズや形状にバラつきを生じさせ、安定的にハンドリング性の良好なフェロニッケルを得ることができない。

このような点において、本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法では、電気炉から産出された粗フェロニッケルに対して、アルミニウムを含む脱酸剤、珪素を含む脱酸剤、及び、マンガンを含む脱酸剤のうちの少なくとも１種の脱酸剤を上述した所定の量で添加する脱酸処理を行い、その脱酸処理を経て得られたフェロニッケルを鋳造するようにしている。本実施の形態においては、このような脱酸処理を行うことによって、ハンドリング性が良好な、小さいサイズであり且つ均一なサイズ及び形状を有するショット状のフェロニッケルを安定的に製造することができる。

≪２．脱酸工程について≫
上述したように、本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法においては、電気炉における還元熔融処理を経て産出された粗フェロニッケルに対して、脱酸処理を行う脱酸工程を有することを特徴としている。この脱酸工程では、粗フェロニッケルに対して、アルミニウムを含む脱酸剤をアルミニウム量で０．１〜１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、珪素を含む脱酸剤を珪素量で０．１〜１．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、及び、マンガンを含む脱酸剤をマンガン量で０．２〜２．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、のうちの少なくとも１種の脱酸剤の添加による脱酸処理を行う。

この脱酸処理では、上述した所定量の脱酸剤をフェロニッケルに装入した後、又は、装入しながら、スターラーや低周波誘導炉等の攪拌設備により攪拌することによって、粗フェロニッケルを脱酸する。攪拌時間としては、粗フェロニッケルの処理量等に応じて適宜設定することが好ましく特に限定されないが、例えば１〜１０分程度であることが好ましく、１〜３分程度であることがより好ましい。

ここで、フェロニッケルの製造方法において、ショット状フェロニッケルの形状が悪くなる要因としては、主に、フェロニッケル中の「硫黄」と「溶存酸素」が挙げられる。具体的には、例えばフェロニッケル中に含まれる硫黄が多いと、ショット状に鋳造する際に、赤熱脆性とよばれる脆化がフェロニッケルに生じる。すると、得られたフェロニッケルのショットが非常に脆くなって割れが生じてしまうことになる。また、フェロニッケル中に含まれる酸素が多いと、後述する鋳造工程において、熔融フェロニッケルが冷却水中へ飛散した後に、その冷却水によってフェロニッケルの温度が急速に低下していく中で、フェロニッケル中に溶存できなくなった酸素がフェロニッケルから“吐き出されてくる”。すると、フェロニッケルが爆裂し、その結果として形状が悪化してしまうことになる。すなわち、冷却水中でフェロニッケルが爆裂することによって、その形状やサイズのバラつきが大きくなってしまう。

このように、フェロニッケル中の硫黄や溶存酸素に起因して、得られるフェロニッケルの形状やサイズのバラつきが大きくなると、例えばステンレス製造等において、フェロニッケルを均一に熔解することができなくなり、生産性が著しく悪化する。さらに、上述したような爆裂により形状が悪くなったフェロニッケルでは、嵩密度が低くなり、またその形状も非常に複雑になるため、同じ重量のフェロニッケルであっても、鋳造工程後におけるネットコンベア等を使用した乾燥工程での乾燥時間が長くなり、燃料使用量が増大するという問題が生じる。さらに、製品の運搬コンテナ台数が増えるという問題もある。

このような点において、本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法では、電気炉から産出された粗フェロニッケルに対して、上述した脱酸剤による脱酸処理を行うようにしているため、溶存酸素を効果的に除去することができる。具体的に、本実施の形態においては、上述した脱酸処理を行うことによって、フェロニッケル中の酸素品位を例えば５０ｐｐｍ以下程度とすることができる。そして、これにより、フェロニッケルの割れや爆裂を抑え、ハンドリング性が良好な、小さなサイズで且つ形状も均一なショット状のフェロニッケルを効果的に得ることができる。

また、粗フェロニッケルに対してフェロニッケル中の硫黄を除去する脱硫工程が省略される場合等、硫黄品位が高くなるような状況であっても、上述したような脱酸処理を施すことによって、効果的にフェロニッケルの割れ等を防止することができるという優れた効果を奏する。これにより、均一なサイズ及び形状のフェロニッケルを効果的に製造することができる。したがって、例えば０．０３質量％以上の硫黄を含有する、均一なサイズ及び形状を有するショット状のフェロニッケルを製造することができる。

粗フェロニッケルに対する脱酸剤の添加量（装入量）に関して、アルミニウムを含む脱酸剤の場合、アルミニウム量で０．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔ未満であると、脱酸効果が十分に得られず、フェロニッケル中の酸素品位を有効に低下させることができない。一方で、アルミニウム量で１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔを超えると、脱酸効果はそれ以上に向上せず、脱酸処理後に除去すべき脱酸剤の量が多くなり作業効率が低下する。

また、珪素を含む脱酸剤の場合も、その添加量が珪素量で０．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔ未満であると、脱酸効果が十分に得られず、フェロニッケル中の酸素品位を有効に低下させることができない。一方で、珪素量で１．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔを超えると、脱酸効果はそれ以上に向上せず、脱酸処理後に除去すべき脱酸剤の量が多くなり作業効率が低下する。

また、マンガンを含む脱酸剤の場合も、その添加量がマンガン量で０．２ｋｇ／フェロニッケル−ｔ未満であると、脱酸効果が十分に得られず、フェロニッケル中の酸素品位を有効に低下させることができない。一方で、マンガン量で２．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔを超えると、脱酸効果はそれ以上に向上せず、脱酸処理後に除去すべき脱酸剤の量が多くなり作業効率が低下する。

また、これらの脱酸剤の添加量としては、アルミニウムを含む脱酸剤の場合、アルミニウム量で０．３〜０．７ｋｇ／フェロニッケル−ｔとすることがより好ましい。また、珪素を含む脱酸剤の場合、珪素量で０．３〜０．７ｋｇ／フェロニッケル−ｔとすることがより好ましい。また、マンガンを含む脱酸剤の場合、マンガン量で０．６〜１．４ｋｇ／フェロニッケル−ｔとすることがより好ましい。

さて、上述した脱酸処理を経て得られる鋳造前のフェロニッケル（熔融フェロニッケル）の温度は、１３００〜１５００℃程度である。ここで、還元熔解工程における電気炉から産出された粗フェロニッケルは、温度がおよそ１３５０〜１６００℃程度となっている。電気炉から鋳造設備までの移動中において、例えば、従来のようにフェロニッケル中の硫黄等を取り除く精製処理（脱酸処理等）を行う場合、その精製処理中にフェロニッケルの温度が１００℃以上低下する。ところが、本実施の形態に係るフェロニッケルの製造方法においては、脱硫処理（脱硫工程）を行わず、上述した脱酸処理のみを行うため、フェロニッケルの温度低下が５０〜１００℃で済むことになる。このことから、フェロニッケルの鋳造前の温度を１３００〜１５００℃程度に保つために、電気炉から産出された粗フェロニッケルに対して、例えば酸素吹練による酸化熱を利用した昇温を、従来の脱硫工程を行っていた場合に比較して少なくすることができる。また、酸素吹練による昇温処理を低減できるため、酸化スラグの生成を抑制することができるとともに、フェロニッケル中の溶存することになる酸素量も少なくすることができ、脱酸処理の処理時間が減少し、より一層に電気炉から産出された粗フェロニッケルの温度低下を抑制することができる。

なお、鋳造処理前の熔融フェロニッケルの温度が１３００℃未満であると、粘性が高くなるため、鋳造時に均一なショット状のフェロニッケルを得ることが困難となる可能性がある。また、ショット状のフェロニッケルを得るにあたり、例えば熔融フェロニッケルを取鍋から樋等を経由して円盤に注いでいく過程で、その樋等の内部で熔融フェロニッケルが固化してしまう等のトラブルが生じる可能性があり、操業効率が低下する。一方で、鋳造前のフェロニッケルの温度が１５００℃を超えると、熔融フェロニッケルを収容する取鍋内の煉瓦の熔損が起こってしまうことがある。また、還元熔解工程や脱酸工程における熔融フェロニッケルに対する顕熱が全て失われるため、温度が高い分だけ、熱エネルギーの損失が大きくなる。

上述した脱酸工程における脱酸処理を行うと、粗フェロニッケルに対して添加したアルミニウムを含む脱酸剤、珪素を含む脱酸剤、マンガンを含む脱酸剤が、フェロニッケル上に浮き上がってくる。そのため、脱酸処理の終了に伴い、その上澄みを取り除くことによって脱酸剤を除去する。

≪３．鋳造工程について≫
鋳造工程では、上述の脱酸工程を経て脱酸処理が施された熔融フェロニッケルを、インゴット、あるいはショット状のフェロニッケルの形態に成形する。上述したように、鋳造方法は製品の形状により異なるが、ステンレス製造におけるハンドリング性が良好であるという点で、比表面積がより大きいショット形状とすることが、ステンレス製造用の炉に装入したときの熔解性が優れる点で好ましい。

ショット状のフェロニッケルは、取鍋に収容させた熔融フェロニッケルを、樋等を経由して、円盤を備えたターンテーブル上に注ぐことによって熔融フェロニッケルを飛散させ、その飛散物を冷却水を張った水槽内へ落下させる。このような方法により、フェロニッケルがショット状となる。

より具体的に、鋳造工程では、先ず、熔融フェロニッケルを鍋（取鍋）に装入する。還元熔解工程から得られた鋳造前の熔融フェロニッケルは、その温度が１３００〜１５００℃程度となっている。そして、この鋳造工程では、取鍋内に装入した熔融フェロニッケルを、その取鍋を傾けて樋等に注入し、この樋を経由して、回転する円盤の略中心（中央）部に流れ落とすようにして注いでいく。樋等を経由して回転する円盤に熔融フェロニッケルを流れ落とす際には、回転する円盤に対して、熔融フェロニッケルを垂直に且つ融液が円筒状に形作られるように流れ落ちるようにする。

このようにして熔融フェロニッケルを円盤の略中央部に注いでいくと、その熔融フェロニッケルが円盤の円周端部に拡がっていき、その円盤の回転によって、注がれた熔融フェロニッケルが円盤の円周端部からショット形状の形態となって飛散する。飛散したショット形状の熔融フェロニッケルは、冷却水が張られた水槽（冷却ピット）に落下していき、その冷却水によって冷却されて固化し、ショット状フェロニッケルとなる。

鋳造処理に用いる円盤としては、特に限定されないが、高温に対する高い強度を持ち、熔融フェロニッケルとの関係で適した濡れ性を有する材料からなる不定形耐火物を用いる。すなわち、円盤を構成する不定形耐火物は、熔融フェロニッケルとの濡れ性が悪く、また強度が高いものであることが好ましく、例えば、アルミナを４５〜１００％含む耐火物が好ましい。なお、アルミナ品位が４５％未満であると、熔融フェロニッケルとの濡れ性が高まり、フェロニッケルが飛散し難くなる。また、ターンテーブルの強度が低下する。

また、不定形耐火物からなる円盤のサイズとしては、特に限定されないが、直径３００〜５００ｍｍ程度であることが好ましい。これにより、より効果的に、ハンドリング性の良好な、最大径が２０ｍｍ未満の均一なショット形状のフェロニッケルを、例えば収率９０％以上の高い割合で製造することができる。

熔融フェロニッケルは、回転する円盤から伝えられた回転する力によって生じる遠心力で飛散するが、円盤のサイズが小さいほど、円盤の端（円周端部）における周速度が低下するため、熔融フェロニッケルに伝えられた回転する力は低下し、遠心力も低下する。この遠心力が低下すると、円盤から熔融フェロニッケルが飛散する力も低下し、飛散した後に形成されるショット状フェロニッケルのサイズは大きくなってしまう。したがって、ショット状フェロニッケルのサイズを小さくするためには、円盤のサイズを所定の大きさ以上にすることが好ましくなる。円盤のサイズが３００ｍｍ未満であると、熔融フェロニッケルを飛散する力が低下し、飛散した後に形成されるショット状のフェロニッケルのサイズが大きくなる可能性がある。一方で、円盤のサイズが５００ｍｍを超えると、円盤は高速で回転するため、例えば、耐火物で作られた円盤の中心にある回転軸の取り付けに高い精度が求められる等、工業的に困難となる。

なお、円盤の厚さとしては、特に限定されないが、例えば９０〜１１０ｍｍ程度とすることができる。

また、円盤の回転数としては、特に限定されないが、１５０〜３００ｒｐｍ程度とすることが好ましい。これにより、より効果的に、ハンドリング性の良好な、最大径が２０ｍｍ未満の均一なショット形状のフェロニッケルを、例えば収率９０％以上の高い割合で製造することができる。

円盤の回転数を下げると、熔融フェロニッケルが円盤から受ける回転する力が低下するとともに、この回転する力から生じる遠心力が低下する。すると、この遠心力によって飛散する熔融フェロニッケルのサイズが大きくなってしまう。したがって、ショット状フェロニッケルのサイズを小さくするためには、円盤の回転数を所定の大きさ以上にすることが好ましくなる。円盤の回転数が１５０ｒｐｍ未満であると、熔融フェロニッケルが円盤から受ける回転力が低下し、この回転力から生じる遠心力が低下する。このため、この遠心力によって飛散するフェロニッケルのサイズは大きくなってしまう可能性がある。一方で、円盤の回転数が３００ｒｐｍを超えると、円盤は高速で回転するため、例えば、耐火物で作られた円盤の中心にある回転軸の取り付けに高い精度が求められる等、工業的に困難となる。

熔融フェロニッケルを注湯するための樋と、回転する円盤との位置関係（高低差）としては、回転数や注湯量（鋳造速度）等に応じて適宜決定することができ特に限定されないが、高低差が大きすぎると、熔融フェロニッケルの落下により円盤に加わる力が大きくなり、円盤が操業途中で欠けてしまう等のトラブルが生じる可能性が高くなる。一方で、高低差が小さすぎると、熔融フェロニッケルが回転する円盤に落下したときに上方に跳ね上がり、跳ね上がった熔融フェロニッケルが樋に付着して、フェロニッケルの実収率を低下させる。これらのことから、樋と円盤の高低差（円盤に対する樋の高さ）としては、３００〜１０００ｍｍ程度とすることが好ましい。

円盤に注ぐ熔融フェロニッケルの単位時間当たりの量（鋳造速度、注湯量）としては、特に限定されないが、例えば０．６〜１．５ｔ/ｍｉｎ程度であることが好ましい。鋳造速度が０．６ｔ/ｍｉｎ未満であると、速度が遅いために、熔融フェロニッケルを円盤を備えたターンテーブルに注ぐ際に経由する樋で、その熔融フェロニッケルが固化してしまうことがある。一方で、鋳造速度が１．５ｔ／ｍｉｎを超えると、ターンテーブルを経て得られるショット状のフェロニッケルが大きくなりすぎるために、サイズの小さなフェロニッケルを得ることが困難となる。

次に、円盤の回転によりショット状に飛散した熔融フェロニッケルの冷却について説明する。上述したように、飛散した熔融フェロニッケルは、冷却水が張られた水槽に落下していき、その冷却水によって冷却されて固化し、ショット状フェロニッケルとなる。

水槽に収容された冷却水の温度としては、特に限定されないが、２０〜８０℃程度であることが好ましい。冷却水の温度が８０℃を超えると、冷却水の界面張力が小さくなり、水槽に落下した熔融フェロニッケルが水槽の底に沈んだ際に、冷却水が熔融フェロニッケルと水槽の底板とに挟まれた形となり、逃げることができずに閉じ込められたような形になる。このように水槽の底に沈んだフェロニッケルの上に、ショット状の熔融フェロニッケルが堆積していくことで、上述のように逃げることのできなくなった冷却水に熔融フェロニッケルの熱が加わり、水蒸気爆発を生じさせる可能性を高めてしまう。一方で、冷却水温度が２０℃未満であると、この温度を維持するために大量の冷却水が必要となり、工業的に実施するためには多くのコストを要する。

このようして鋳造工程を経て得られたショット状フェロニッケルは、鋳造設備における冷却ピットから、ＬＰＧ等を燃料として使用するネットコンベア等の乾燥設備にて強制乾燥される。強制乾燥することで、得られたフェロニッケルをほぼ絶乾状態とし、例えばステンレス製造時においてフェロニッケルを熔解する際に水蒸気爆発の可能性を下げるようにする。乾燥されたショット状フェロニッケルは、計量ホッパー等に貯留され、適宜計量されて所定量がコンテナに収められる。

以下、本発明についての実施例を比較例と対比しながら説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
フェロニッケルの乾式製錬において、原料であるニッケル酸化鉱石に対し、乾燥工程、焼成及び部分還元工程、還元熔解工程での各処理を行って粗フェロニッケルを得た。そして、還元熔解工程における電気炉から産出された、温度１３５０℃の粗フェロニッケル３０ｔを取鍋に抜き、取鍋に投入した粗フェロニッケルを酸素吹練設備にて昇温を行い、生成した酸化スラグを除いた。

その後、粗フェロニッケル中に、アルミスクラップをアルミニウム量で３ｋｇ（０．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔ）添加し、２分間攪拌して脱酸処理を行った。攪拌後、温度１５００℃の熔融フェロニッケルを鋳造設備にて鋳造成形し、フェロニッケルを得た。具体的に、鋳造工程では、高アルミナ質耐火物（アルミナ含有率６０％）からなり、サイズが３００ｍｍの円盤を備えたターンテーブルを１５０ｒｐｍの回転数で回転させて使用し、その回転する円盤に０．６ｔ／ｍｉｎの注湯速度（鋳造速度）で熔融フェロニッケルを注いでいき、飛散した熔融フェロニッケルを温度３０℃の冷却水中で冷却して鋳造を行い、フェロニッケルを得た。

その結果、形状にバラツキのない良好なショット状となり、また、最大径２０ｍｍ未満の割合が９８％となるサイズも均一に揃った、ハンドリング性の高いフェロニッケルが得られた。

［実施例２］
還元熔解工程における電気炉から産出された、温度１３５０℃の粗フェロニッケル３０ｔを取鍋に抜いた後、その粗フェロニッケル中に、アルミスクラップをアルミニウム量で３０ｋｇ（１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔ）添加し、２分間攪拌して脱酸処理を行った。攪拌後、温度１３００℃の熔融フェロニッケルを鋳造設備にて鋳造成形し、フェロニッケルを得た。具体的に、鋳造工程では、高アルミナ質耐火物（アルミナ含有率６０％）からなり、サイズが５００ｍｍの円盤を備えたターンテーブルを３００ｒｐｍの回転数で回転させて使用し、その回転する円盤に１．５ｔ／ｍｉｎの注湯速度（鋳造速度）で熔融フェロニッケルを注いでいき、飛散した熔融フェロニッケルを温度７０℃の冷却水中で冷却して鋳造を行い、フェロニッケルを得た。なお、その他の製錬条件については実施例１と同様とした。

その結果、形状にバラつきのない良好なショット状となり、また、最大径２０ｍｍ未満の割合が９９％となるサイズも均一に揃った、ハンドリング性の高いフェロニッケルが得られた。

［比較例１］
還元熔解工程における電気炉から産出された、温度１２９０℃の粗フェロニッケル３０ｔを取鍋に抜いた後、その粗フェロニッケル中に、アルミニウムを含む脱酸剤を添加せずに、その粗フェロニッケルを鋳造設備にて鋳造成形した。つまり、脱酸処理を行わずに鋳造した。鋳造工程では、高アルミナ質耐火物（アルミナ含有率６０％）からなり、サイズが２５０ｍｍの円盤を備えたターンテーブルを８５ｒｐｍの回転数で回転させて使用し、その回転する円盤に１．６ｔ／ｍｉｎの注湯速度（鋳造速度）で熔融フェロニッケルを注いでいき、飛散した熔融フェロニッケルを温度１８℃の冷却水中で冷却して鋳造を行った。なお、その他の製錬条件については実施例１と同様とした。

その結果、比較例１にて得られたフェロニッケルは、形状が非常に悪く、またその形状も不均一なものであった。また、そのサイズは、最大径２０ｍｍ未満の割合が７３％となって、形状が不均一なために嵩密度が２割減少し、実施例１にて得られたフェロニッケルに対して１．３倍の体積増となった。このため、ショット運搬コンテナ台数が３割増え、また、乾燥設備の燃料使用量も２割増加した。

なお、鋳造工程では、冷却水温度を１８℃と低温に維持するために、冷却水の循環量を３倍とする必要が生じ、冷却水の循環量の増加に伴って電力コストが著しく増加した。

［比較例２］
還元熔解工程における電気炉から産出された、温度１３５０℃の粗フェロニッケル３０ｔを取鍋に抜いた後、その粗フェロニッケル中に、アルミスクラップをアルミニウム量で１．５ｋｇ（０．０５ｋｇ／フェロニッケル−ｔ）添加して脱酸処理を行ったこと以外は、実施例１と同様にして行った。

その結果、比較例２にて得られたフェロニッケルは、割れが生じてしまい、ショット形状もバラつきがあり悪いものであった。

Claims (2)

1. ニッケル酸化鉱石を原料として、少なくとも電気炉を使用してフェロニッケルを製造する乾式製錬方法において、
   前記電気炉から産出された、硫黄品位が０．０３質量％以上である粗フェロニッケルに対し、
   アルミニウムを含む脱酸剤を、アルミニウム量０．１〜１．０ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、珪素を含む脱酸剤を、珪素量０．１〜１．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加、及び、マンガンを含む脱酸剤を、マンガン量０．２〜２．１ｋｇ／フェロニッケル−ｔで添加のうちの少なくとも１種の脱酸剤の添加による脱酸処理を行う脱酸工程と、
   前記脱酸処理を経て得られたフェロニッケルをショット状に鋳造する鋳造工程と、
   を有し、
   前記電気炉から産出された粗フェロニッケルは、前記鋳造工程における鋳造前の温度で１３００〜１５００℃であり、
   前記鋳造工程では、フェロニッケルを単位時間当たり０．６〜１．５ｔ／ｍｉｎの速度で鋳造する
   ことを特徴とするフェロニッケルの製造方法。
2. 前記鋳造工程では、ショット状となったフェロニッケルを、２０〜８０℃の温度の冷却水中で冷却することを特徴とする請求項１に記載のフェロニッケルの製造方法。