JP6428528B2 - Nickel oxide ore smelting method - Google Patents

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

本発明は、ニッケル酸化鉱の製錬方法に関し、より詳しくは、原料鉱石であるニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって製錬するニッケル酸化鉱の製錬方法に関する。   The present invention relates to a method for smelting nickel oxide ore, and more specifically, a nickel oxide ore that is smelted by forming pellets from nickel oxide ore as a raw ore and reducing and heating the pellets in a smelting furnace. It relates to the smelting method.

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−ニッケル合金(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 smelting method of nickel oxide ore called limonite or saprolite, a dry smelting method using a smelting furnace to produce nickel matte, an iron-nickel alloy (ferronickel) using a rotary kiln or moving hearth furnace A dry smelting method for manufacturing, a wet smelting method for manufacturing mixed sulfide using an autoclave, and the like are known.

ニッケル酸化鉱の乾式製錬としては、ロータリーキルンにて焙焼を行い、その後電気炉にて焼鉱を熔融することでフェロニッケルメタルを得るとともにスラグを分離する処理が一般的に行われている。このとき、鉄の一部をスラグに残留させることによって、フェロニッケルメタル中のニッケル濃度を高濃度に保っている。しかしながら、ニッケル酸化鉱の全量を熔融してスラグとフェロニッケルとを生成させる必要があることから、多大な電気エネルギーを必要とするという欠点を有している。   As dry smelting of nickel oxide ore, a process is generally performed in which ferro-nickel metal is obtained and slag is separated by roasting in a rotary kiln and then melting the sinter in an electric furnace. At this time, the nickel concentration in the ferronickel metal is kept high by leaving a part of iron in the slag. However, since it is necessary to melt the entire amount of nickel oxide ore to produce slag and ferronickel, it has a drawback of requiring a large amount of electric energy.

ここで、特許文献1には、ロータリーキルンにニッケル酸化鉱と還元剤(無煙炭)とを投入して半熔融状態で還元することによって、ニッケルと鉄の一部をメタルまで還元した後に、比重分離や磁選によってフェロニッケルを回収する方法が提案されている。この方法によれば、電気を用いた熔融を行わずにフェロニッケルメタルを得ることができるため、消費エネルギーが小さいという利点を有する。しかしながら、半熔融状態での還元であるため、生成するメタルが小粒で分散してしまい、また比重分離や磁選分離でのロス分と相まって、ニッケルメタルの収率が相対的に低くなるという問題がある。   Here, in Patent Document 1, nickel oxide ore and a reducing agent (anthracite) are charged into a rotary kiln and reduced in a semi-molten state to reduce a part of nickel and iron to metal, followed by specific gravity separation and A method for recovering ferronickel by magnetic separation has been proposed. According to this method, since ferronickel metal can be obtained without melting using electricity, there is an advantage that energy consumption is small. However, since it is a reduction in a semi-molten state, the produced metal is dispersed in small particles, and the loss of nickel metal is relatively low due to the loss in specific gravity separation and magnetic separation. is there.

また、特許文献2には、移動炉床炉を利用してフェロニッケルを製造する方法が開示されている。この文献には、酸化ニッケル及び酸化鉄を含有する原料と炭素質還元剤とを混合してペレットを形成し、その混合物を移動炉床炉内で加熱還元して還元混合物を得るというものであり、その還元混合物を別の炉で熔融することによってフェロニッケルを得ることが示されている。もしくは、移動炉床炉内でスラグとメタルの両方、または一方を熔融させることが示されている。しかしながら、還元混合物を別の炉で熔融させることは、電気炉での熔融プロセスと同様に多大なエネルギーを必要とする。また、炉内で熔融させた場合には、熔融したスラグやメタルが炉床と融着してしまい、炉外への排出が困難になるという問題がある。   Patent Document 2 discloses a method for producing ferronickel using a moving hearth furnace. In this document, a raw material containing nickel oxide and iron oxide and a carbonaceous reducing agent are mixed to form pellets, and the mixture is heated and reduced in a moving hearth furnace to obtain a reduced mixture. It has been shown that ferronickel is obtained by melting the reduced mixture in a separate furnace. Alternatively, it has been shown to melt both or one of the slag and metal in a moving hearth furnace. However, melting the reducing mixture in a separate furnace requires a great deal of energy, similar to the melting process in an electric furnace. In addition, when melted in the furnace, the melted slag and metal are fused to the hearth, which makes it difficult to discharge out of the furnace.

このような問題を解決する方策、すなわち熔融してもスラグやメタルが炉床に付着(以下、「融着」ともいう)しないようにするために、例えば、炉床の上に石炭を敷き、その上にペレットを載置するという方法が採られている。この方式によれば、熔融時の付着を防ぐことができる。   In order to prevent such a problem, that is, to prevent slag and metal from adhering to the hearth (hereinafter also referred to as “fusion”) even when melted, for example, coal is laid on the hearth, A method of placing pellets thereon is employed. According to this method, adhesion during melting can be prevented.

さて、フェロニッケルを販売する際には、そのフェロニッケル中のニッケル品位が高い方が好ましい。ところが、ニッケル酸化鉱中に含まれるニッケルと鉄を全量還元すると、例えば、ニッケル酸化鉱の1つであるリモナイトでは得られるフェロニッケル中のニッケル品位は3%未満と低くなる。高いニッケル品位を有するフェロニッケルを得るためには、鉄の一部を酸化物のまま残留させてメタル化させないことが必要となるが、炉床の上に炭素質還元剤である石炭を敷いて還元させた場合には、多量の炭素質還元剤がペレットに接触することになるため、鉄のメタルへの還元の抑制が非常に困難となり、フェロニッケル中のニッケル品位が低下し、またその品位がばらつくという問題がある。   Now, when selling ferronickel, it is preferable that the nickel quality in the ferronickel is high. However, when the total amount of nickel and iron contained in the nickel oxide ore is reduced, for example, in the case of limonite which is one of the nickel oxide ores, the nickel quality in the ferronickel obtained is lowered to less than 3%. In order to obtain ferronickel with high nickel quality, it is necessary to leave a part of iron as an oxide and not to be metallized, but lay coal on the hearth as a carbonaceous reducing agent. When reduced, a large amount of carbonaceous reducing agent comes into contact with the pellet, making it very difficult to suppress the reduction of iron to metal, and the quality of nickel in ferronickel is reduced. There is a problem of variation.

特公平01−21855号公報Japanese Patent Publication No. 01-21855 特開2004−156140号公報JP 2004-156140 A

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、ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、そのペレットを製錬炉にて還元加熱することによって鉄−ニッケル合金を得るニッケル酸化鉱の製錬方法において、製錬工程(還元工程)での製錬反応を効果的に進行させて、高いニッケル品位を有する鉄−ニッケル合金を得ることができる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 is a nickel oxide ore obtained by forming pellets from nickel oxide ore and reducing and heating the pellets in a smelting furnace to obtain an iron-nickel alloy. In a smelting method, it aims at providing the smelting method which can advance the smelting reaction in a smelting process (reduction process) effectively, and can obtain the iron-nickel alloy which has high nickel quality. .

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、原料としてニッケル酸化鉱と共に炭素質還元剤を混合してペレットを製造し、そのペレットを、金属製の炉床を有する製錬炉内のその炉床上に載置し、所定の温度で還元加熱処理を施すことで、還元反応を効果的に進行させ、ニッケル品位の高い鉄−ニッケル合金が得られることを見出し、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。   The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above-described problems. As a result, a carbonaceous reducing agent is mixed with nickel oxide ore as a raw material to produce pellets, and the pellets are placed on the hearth in a smelting furnace having a metal hearth at a predetermined temperature. The inventors have found that an iron-nickel alloy having a high nickel quality can be obtained by carrying out the reduction heat treatment so that the reduction reaction can proceed effectively, thereby completing the present invention. That is, the present invention provides the following.

(1)本発明の第1の発明は、ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを還元加熱することによって、鉄−ニッケル合金を得るニッケル酸化鉱の製錬方法であって、前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、得られたペレットを製錬炉にて還元加熱する還元工程とを有し、前記ペレット製造工程では、少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤とを含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、前記還元工程では、前記ペレット製造工程にて得られたペレットを、金属製の炉床を有する製錬炉の該炉床上に載置した状態にして1000℃以上1300℃以下の温度で還元加熱処理を施すことを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。   (1) A first invention of the present invention is a nickel oxide ore smelting method for forming an iron-nickel alloy by forming pellets from nickel oxide ore and reducing and heating the pellets, wherein the nickel oxide A pellet production process for producing pellets from ore, and a reduction process for reducing and heating the obtained pellets in a smelting furnace, and in the pellet production process, at least the nickel oxide ore, a carbonaceous reducing agent, The raw material containing is mixed to form a mixture, and the mixture is agglomerated to form pellets. In the reduction step, the pellets obtained in the pellet manufacturing step are converted into the smelting furnace having a metal hearth. A nickel oxide ore smelting method comprising reducing heat treatment at a temperature of 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower while being placed on a hearth.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記金属製炉床の金属がニッケルであることを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。   (2) The second invention of the present invention is the nickel oxide ore smelting method according to the first invention, wherein the metal of the metal hearth is nickel.

(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記ペレットを前記製錬炉に装入する際の温度を600℃以下とすることを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。   (3) According to a third aspect of the present invention, there is provided the nickel oxide ore according to the first or second aspect, wherein the temperature when the pellets are charged into the smelting furnace is 600 ° C. or less. It is a smelting method.

(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記ペレット製造工程では、形成されるペレット内に含まれる酸化ニッケルをニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、該ペレット内に含まれる酸化第二鉄を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との合計値を100%としたときに、5%以上60%以下の炭素量の割合となるように前記炭素質還元剤の混合量を調整することを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法である。   (4) According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the pellet manufacturing process, the nickel oxide contained in the formed pellet is required to be reduced to nickel metal. When the total value of the chemical equivalent and the chemical equivalent required to reduce ferric oxide contained in the pellet to metallic iron is 100%, the ratio of the carbon amount of 5% or more and 60% or less In this method, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent is adjusted so that the nickel oxide ore is smelted.

本発明によれば、還元反応を効果的に進行させることができ、高いニッケル品位を有する鉄−ニッケル合金を効果的に得ることができる。   According to the present invention, the reduction reaction can be effectively advanced, and an iron-nickel alloy having high nickel quality can be obtained effectively.

ニッケル酸化鉱の製錬方法の流れの一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the flow of the refining method of nickel oxide ore. ニッケル酸化鉱の製錬方法におけるペレット製造工程での処理の流れの一例を示す処理フロー図である。It is a processing flowchart which shows an example of the flow of the process in the pellet manufacturing process in the smelting method of nickel oxide ore. 金属のエリンガム図である。It is an Ellingham figure of metal. 還元工程において還元加熱処理を施したときのペレットにおける還元反応の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of the reductive reaction in a pellet when reducing heat processing are performed in a reduction process.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。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, a specific embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible in the range which does not change the summary of this invention. In this specification, the notation “X to Y” (X and Y are arbitrary numerical values) means “X or more and Y or less”.

≪ニッケル酸化鉱の製錬方法≫
本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法は、原料鉱石であるニッケル酸化鉱のペレットを用い、そのペレットを製錬炉(還元炉)に装入して還元加熱することによって、ニッケル品位が例えば4%以上である鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)を得るものである。
≪Smelting method of nickel oxide ore≫
The nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment uses nickel oxide ore pellets that are raw ores, and the pellets are charged into a smelting furnace (reduction furnace) and subjected to reduction heating to obtain nickel quality. Is, for example, an iron-nickel alloy (ferronickel) of 4% or more.

以下では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱をペレット化し、そのペレット中のニッケルと鉄を還元処理することで鉄−ニッケル合金のメタルを生成させ、さらに、その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。   In the following, nickel oxide ore, which is a raw ore, is pelletized, nickel and iron in the pellet are reduced, iron-nickel alloy metal is generated, and ferronickel is produced by separating the metal. The smelting method will be described as an example.

具体的には、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法は、図1に示すように、ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程S1と、得られたペレットを還元炉にて所定の還元温度で還元加熱する還元工程S2と、還元工程S2にて生成したメタルを分離してメタルを回収する分離工程S3とを有する。なお、分離回収したメタルを熔融してフェロニッケルを熔融物とする熔融工程をさらに有していてもよい。   Specifically, in the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a pellet manufacturing step S1 for manufacturing pellets from nickel oxide ore and the obtained pellets in a reduction furnace It has reduction process S2 which carries out reduction heating at predetermined reduction temperature, and separation process S3 which isolate | separates the metal produced | generated in reduction process S2 and collect | recovers metal. In addition, you may have further the fusion | melting process which fuses the metal which isolate | separated and collect | recovered and makes ferronickel into a molten material.

<1.ペレット製造工程>
ペレット製造工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱からペレットを製造する。図2は、ペレット製造工程S1における処理の流れの一例を示す処理フロー図である。この図2に示すように、ペレット製造工程S1は、ニッケル酸化鉱を含む原料を混合する混合処理工程S11と、得られた混合物を塊状物に形成(造粒)する塊状化処理工程S12と、得られた塊状物を乾燥する乾燥処理工程S13とを有する。
<1. Pellet manufacturing process>
In the pellet manufacturing step S1, pellets are manufactured from nickel oxide ore which is a raw material ore. FIG. 2 is a process flow diagram showing an example of a process flow in the pellet manufacturing process S1. As shown in FIG. 2, the pellet manufacturing process S1 includes a mixing process S11 for mixing raw materials containing nickel oxide ore, an agglomeration process S12 for forming (granulating) the obtained mixture into a lump, A drying treatment step S13 for drying the obtained lump.

(1)混合処理工程
混合処理工程S11は、ニッケル酸化鉱を含む原料粉末を混合して混合物を得る工程である。この混合処理工程S11では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱のほか、バインダー等の、例えば粒径が0.2mm〜0.8mm程度の原料粉末を混合して混合物を得る。
(1) Mixing treatment step The mixing treatment step S11 is a step of obtaining a mixture by mixing raw material powders containing nickel oxide ore. In this mixing treatment step S11, in addition to nickel oxide ore which is a raw material ore, a raw material powder such as a binder having a particle size of about 0.2 mm to 0.8 mm is mixed to obtain a mixture.

原料鉱石であるニッケル酸化鉱としては、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。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。   Although it does not specifically limit as a nickel oxide ore which is a raw material ore, Limonite ore, saprolite ore, etc. can be used. Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glass, and dehydrated cake.

ここで、本実施の形態においては、ペレットを製造するにあたり、所定量の炭素質還元剤を混合して混合物とし、その混合物によりペレットを形成する。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、この炭素質還元剤は、原料のニッケル酸化鉱の粒度と同等のものであることが好ましい。   Here, in this embodiment, when manufacturing pellets, a predetermined amount of carbonaceous reducing agent is mixed to form a mixture, and the mixture is formed into pellets. Although it does not specifically limit as a carbonaceous reducing agent, For example, coal powder, coke powder, etc. are mentioned. In addition, it is preferable that this carbonaceous reducing agent is equivalent to the particle size of the raw material nickel oxide ore.

また、炭素質還元剤の混合量としては、例えば、形成されるペレット内に含まれる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、ペレット内に含まれる酸化第二鉄を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との両者の合計値(便宜的に「化学当量の合計値」ともいう)を100%としたときに、5%以上60%以下の炭素量の割合となるように調整することができる。   In addition, as the mixing amount of the carbonaceous reducing agent, for example, the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide contained in the formed pellets to nickel metal and ferric oxide contained in the pellets. The ratio of the carbon amount of 5% or more and 60% or less when the total value of both of the chemical equivalents required for reduction to metallic iron and the total value (also referred to as “total value of chemical equivalents” for convenience) is 100%. Can be adjusted.

このように、炭素質還元剤の混合量を所定の割合、すなわち上述とした化学当量の合計値100%に対して5%以上60%以下の割合の炭素量となるように調整してペレットを製造することで、詳しくは後述するが、次の還元工程S2における還元加熱処理において、より効果的に、3価の鉄酸化物を2価の鉄酸化物に還元するとともにニッケル酸化物をメタル化し、さらに2価の鉄酸化物をメタルに還元させてメタルシェルを形成させることができ、その一方で、シェルの中に含まれる鉄酸化物の一部を酸化物として残留させるといった部分還元処理を施すことができるようになる。これにより、より効果的に、1個のペレット中において、例えば4%以上の高いニッケル品位を有し、しかもニッケルのフェロニッケルへの回収率が90%以上であるフェロニッケルメタル(メタル)と、フェロニッケルスラグ(スラグ)とを分けて生成させることができる。   In this way, the amount of the carbonaceous reducing agent mixed is adjusted to a predetermined ratio, that is, a carbon amount having a ratio of 5% to 60% with respect to 100% of the total value of the chemical equivalents described above. Although it will be described in detail later, the reduction heat treatment in the next reduction step S2 is more effective in reducing the trivalent iron oxide to the divalent iron oxide and metallizing the nickel oxide. In addition, a metal shell can be formed by further reducing divalent iron oxide to metal, while a partial reduction treatment such as leaving a part of the iron oxide contained in the shell as an oxide. Can be applied. Thereby, in one pellet, ferronickel metal (metal) having a high nickel quality of, for example, 4% or more and having a recovery rate of nickel to ferronickel of 90% or more, Ferronickel slag (slag) can be generated separately.

(2)塊状化処理工程
塊状化処理工程S12は、混合処理工程S11にて得られた原料粉末の混合物を塊状物に形成(造粒)する工程である。具体的には、混合処理工程1にて得られた混合物に、塊状化に必要な水分を添加して、例えば転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機などの塊状物製造装置等を使用し、あるいは人の手によってペレット状の塊に形成する。
(2) Agglomeration treatment step The agglomeration treatment step S12 is a step of forming (granulating) the mixture of the raw material powders obtained in the mixing treatment step S11 into a lump. Specifically, water necessary for agglomeration is added to the mixture obtained in the mixing step 1, and a lump production apparatus such as a rolling granulator, a compression molding machine, or an extrusion molding machine is used. Used or formed into a pellet-like lump by human hands.

ペレットの形状としては、特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、ペレット状にする塊状物の大きさとしては、特に限定されないが、例えば、後述する乾燥処理、予熱処理を経て、還元工程S2における製錬炉等に装入されるペレットの大きさ(球状のペレットの場合には直径)で10mm〜30mm程度となるようにする。   Although it does not specifically limit as a shape of a pellet, For example, it can be made spherical. In addition, the size of the lump to be pelletized is not particularly limited. For example, the size of the pellet (spherical shape) charged into the smelting furnace or the like in the reduction step S2 through a drying process and a pre-heat treatment described later. In the case of pellets, the diameter is about 10 mm to 30 mm.

(3)乾燥処理工程
乾燥処理工程S13は、塊状化処理工程S12にて得られた塊状物を乾燥処理する工程である。塊状化処理によりペレット状の塊となった塊状物は、その水分が例えば50重量%程度と過剰に含まれており、べたべたした状態となっている。このペレット状の塊状物の取り扱いを容易にするために、乾燥処理工程S13では、例えば塊状物の固形分が70重量%程度で、水分が30重量%程度となるように乾燥処理を施す。
(3) Drying process process Drying process process S13 is a process of drying the lump obtained in lump processing process S12. The agglomerated material that has become a pellet-like mass by the agglomeration treatment contains a moisture content of, for example, about 50% by weight, and is in a sticky state. In order to facilitate the handling of the pellet-like lump, in the drying process step S13, for example, a drying process is performed so that the solid content of the lump is about 70% by weight and the moisture is about 30% by weight.

より具体的に、乾燥処理工程S13における塊状物に対する乾燥処理としては、特に限定されないが、例えば300℃〜400℃の熱風を塊状物に対して吹き付けて乾燥させる。なお、この乾燥処理時における塊状物の温度は100℃未満である。   More specifically, the drying process for the lump in the drying step S13 is not particularly limited. For example, hot air of 300 ° C. to 400 ° C. is blown against the lump to be dried. In addition, the temperature of the lump at the time of this drying process is less than 100 degreeC.

下記表1に、乾燥処理後のペレット状の塊状物における固形分中組成(重量%)の一例を示す。なお、乾燥処理後の塊状物の組成としては、これに限定されるものではない。   Table 1 below shows an example of the composition (% by weight) in the solid content of the pellet-like lump after the drying treatment. In addition, as a composition of the lump after a drying process, it is not limited to this.

Figure 0006428528
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ペレット製造工程S1においては、上述したように原料鉱石であるニッケル酸化鉱を含む原料粉末を混合させ、得られた混合物をペレット状に造粒(塊状化)し、それを乾燥させることによってペレットを製造する。このとき、原料粉末の混合に際しては、上述したように組成に応じて炭素質還元剤を混合し、その混合物を用いてペレットを製造する。得られるペレットの大きさとしては、10mm〜30mm程度であり、形状を維持できる強度、例えば1mの高さから落下させた場合でも崩壊するペレットの割合が1%以下程度となる強度を有するペレットが製造される。このようなペレットは、次工程の還元工程S2に装入する際の落下等の衝撃に耐えることが可能であってそのペレットの形状を維持することができ、またペレットとペレットとの間に適切な隙間が形成されるので、還元工程S2における製錬反応が適切に進行するようになる。   In the pellet manufacturing step S1, as described above, the raw material powder containing the nickel oxide ore which is the raw material ore is mixed, the obtained mixture is granulated (agglomerated), and dried to dry the pellet. To manufacture. At this time, when mixing the raw material powder, a carbonaceous reducing agent is mixed according to the composition as described above, and pellets are manufactured using the mixture. The size of the pellets obtained is about 10 mm to 30 mm, and the strength is such that the shape can be maintained, for example, the pellet has such strength that the proportion of pellets that collapse even when dropped from a height of 1 m is about 1% or less. Manufactured. Such pellets can withstand impacts such as dropping when charged in the subsequent reduction step S2, can maintain the shape of the pellets, and are suitable between the pellets. Since a gap is formed, the smelting reaction in the reduction step S2 proceeds appropriately.

なお、このペレット製造工程S1においては、上述した乾燥処理工程S13にて乾燥処理を施した塊状物であるペレットを所定の温度に予熱処理する予熱処理工程を設けるようにしてもよい。このように、乾燥処理後の塊状物に対して予熱処理を施してペレットを製造することで、還元工程S2にてペレットを例えば1300℃程度の高い温度で還元加熱する際にも、ヒートショックによるペレットの割れ(破壊、崩壊)をより効果的に抑制することができる。例えば、製錬炉に装入した全ペレットのうちの崩壊するペレットの割合を僅かな割合とすることができ、ペレットの形状をより効果的に維持することができる。   In addition, in this pellet manufacturing process S1, you may make it provide the pre-heating process which pre-heats the pellet which is the lump which performed the drying process in the drying process S13 mentioned above to predetermined | prescribed temperature. In this way, by performing pre-heat treatment on the lump after drying treatment to produce pellets, even when the pellets are reduced and heated at a high temperature of about 1300 ° C. in the reduction step S2, for example, It is possible to more effectively suppress pellet cracking (breakage, collapse). For example, the proportion of the collapsing pellets of all the pellets charged in the smelting furnace can be made a small proportion, and the shape of the pellets can be more effectively maintained.

具体的に、予熱処理においては、乾燥処理後のペレットを350℃〜600℃の温度に予熱処理する。また、好ましくは400℃〜550℃の温度に予熱処理する。このように、350℃〜600℃、好ましくは400℃〜550℃の温度に予熱処理することによって、ペレットを構成するニッケル酸化鉱に含まれる結晶水を減少させることができ、例えば1300℃程度の製錬炉に装入して急激に温度を上昇させた場合であっても、その結晶水の離脱によるペレットの崩壊を抑制することができる。また、このような予熱処理を施すことによって、ペレットを構成するニッケル酸化鉱、炭素質還元剤、バインダー等の粒子の熱膨張が2段階となってゆっくりと進むようになり、これにより、粒子の膨張差に起因するペレットの崩壊を抑制することができる。なお、予熱処理の処理時間としては、特に限定されずニッケル酸化鉱を含む塊状物の大きさに応じて適宜調整すればよいが、得られるペレットの大きさが10mm〜30mm程度となる通常の大きさの塊状物であれば、10分〜60分程度の処理時間とすることができる。   Specifically, in the preheat treatment, the pellets after the drying treatment are preheated to a temperature of 350 ° C. to 600 ° C. Moreover, it preheat-processes to the temperature of 400 to 550 degreeC preferably. Thus, by pre-heat treatment to a temperature of 350 ° C. to 600 ° C., preferably 400 ° C. to 550 ° C., the crystal water contained in the nickel oxide ore constituting the pellet can be reduced, for example, about 1300 ° C. Even when the temperature is rapidly increased after charging in the smelting furnace, the collapse of the pellet due to the detachment of the crystal water can be suppressed. Moreover, by performing such pre-heat treatment, the thermal expansion of particles such as nickel oxide ore, carbonaceous reducing agent, binder, etc. constituting the pellet proceeds slowly in two stages. Disintegration of the pellet due to the expansion difference can be suppressed. In addition, it does not specifically limit as processing time of pre-heat processing, What is necessary is just to adjust suitably according to the magnitude | size of the lump containing a nickel oxide ore, but the normal magnitude | size from which the magnitude | size of the pellet obtained will be about 10 mm-30 mm. If it is a lump-like thing, it can be set as the processing time of about 10 minutes-60 minutes.

<2.還元工程>
還元工程S2では、ペレット製造工程S1で得られたペレットを所定の還元温度で還元加熱する。この還元工程S2におけるペレットの還元加熱処理により、製錬反応(還元反応)が進行して、メタルとスラグとが生成する。
<2. Reduction process>
In the reduction step S2, the pellets obtained in the pellet manufacturing step S1 are reduced and heated at a predetermined reduction temperature. By the reduction heat treatment of the pellets in the reduction step S2, a smelting reaction (reduction reaction) proceeds, and metal and slag are generated.

具体的に、還元工程S2における還元加熱処理は、製錬炉(還元炉)等を用いて行われ、ニッケル酸化鉱を含むペレットを、所定の温度に加熱した製錬炉に装入することによって還元加熱する。   Specifically, the reduction heat treatment in the reduction step S2 is performed using a smelting furnace (reduction furnace) or the like, and by charging a pellet containing nickel oxide ore into a smelting furnace heated to a predetermined temperature. Reduce and heat.

ペレットを製錬炉内に装入する際における温度としては、特に限定されないが、600℃以下であることが好ましい。また、炭素質還元剤が燃えてしまう可能性をより効率的に抑制する観点から、550℃以下とすることがより好ましい。   Although it does not specifically limit as temperature at the time of charging a pellet in a smelting furnace, It is preferable that it is 600 degrees C or less. Moreover, it is more preferable to set it as 550 degrees C or less from a viewpoint of suppressing more efficiently the possibility that a carbonaceous reducing agent will burn.

ペレットを製錬炉内に装入する際の温度が600℃を超えると、ペレットに含まれる炭素質還元剤の燃焼が始まってしまう可能性がある。一方で、連続的に還元加熱処理を施すプロセスの場合には、温度を下げすぎると昇温コストの点で不利になるため、下限値としては特に限定されないが500℃以上とすることが好ましい。なお、ペレットの装入時における温度を上述した温度に制御しない場合であっても、燃焼や焼結の影響が生じないほどの短時間でペレットを製錬炉内に装入すれば、特に問題はない。   If the temperature at which the pellets are charged into the smelting furnace exceeds 600 ° C., the carbonaceous reducing agent contained in the pellets may start to burn. On the other hand, in the case of the process of continuously performing the reduction heat treatment, if the temperature is lowered too much, it is disadvantageous in terms of cost of raising the temperature, so the lower limit value is not particularly limited but is preferably 500 ° C. or higher. Even if the temperature at the time of charging the pellet is not controlled to the above-described temperature, it is particularly problematic if the pellet is charged into the smelting furnace in a short time so as not to affect the combustion and sintering. There is no.

さて、本実施の形態においては、その得られたペレットを製錬炉にて処理するにあたって、金属製の炉床を有する製錬炉のその炉床の上にペレットを載置し、その状態で還元加熱処理を施すことを特徴とする。このことにより、還元加熱処理後のペレットが炉床に融着することを防止できるとともに、得られるメタル中のニッケル品位のばらつきを抑制することができる。金属製の炉床を構成する金属としては、例えば、ニッケルやコバルトを使用することができる。   Now, in this embodiment, when processing the obtained pellets in a smelting furnace, the pellets are placed on the hearth of a smelting furnace having a metal hearth, and in that state A reduction heat treatment is performed. Thereby, it is possible to prevent the pellets after the reduction heat treatment from being fused to the hearth, and to suppress variation in nickel quality in the obtained metal. As a metal constituting the metal hearth, for example, nickel or cobalt can be used.

ここで、製錬炉の炉床としては、金属の他に、アルミナや煉瓦などのセラミックス、あるいは炭素質還元剤を敷き詰める等の方法がある。しかしながら、製錬炉の炉床として、セラミックスを用いた場合、ペレット中のスラグ成分との濡れ性が、両者とも酸化物であるが故に高く、ニッケルメタルの還元を促進させる条件下では、融着が進行してしまう。このため、還元反応後にペレットが炉床から剥離できなくなってしまう。   Here, as the hearth of the smelting furnace, there is a method of spreading ceramics such as alumina or brick, or a carbonaceous reducing agent in addition to metals. However, when ceramics are used as the hearth of the smelting furnace, the wettability with the slag components in the pellets is high because both are oxides. Will progress. For this reason, the pellet cannot be separated from the hearth after the reduction reaction.

また、炭素質還元剤を敷き詰めてその炭素質還元剤上でペレットを還元加熱するという方法では、還元反応終了後の剥離は容易にできるものの、敷き詰めた炭素質還元剤により、ペレット内部のニッケル及び鉄の還元が進行することになる。すると、ペレットと炭素質還元剤との接触の仕方で還元の進み方が変わり、還元度の制御が困難になるという問題を有する。例えば、炭素質還元剤として石炭を敷き詰めた場合、ペレットが半分ほど石炭に埋もれた場合と、ペレットと石炭とが点接触に近い状態で接触した場合とでは、明らかにペレットが石炭に埋もれた場合の方の鉄のメタル化の割合が高くなり、ペレット中に生成する金属中のニッケル品位が低くなるという現象が発生する。このように、ペレット中のニッケル品位がばらつくことで、安定した製品を得るための操業が困難になる。   In addition, in the method in which the carbonaceous reducing agent is spread and the pellet is reduced and heated on the carbonaceous reducing agent, the peeling after the completion of the reduction reaction can be easily performed. The reduction of iron will proceed. Then, the progress of the reduction changes depending on how the pellets and the carbonaceous reducing agent are in contact with each other, and it is difficult to control the degree of reduction. For example, when coal is spread as a carbonaceous reducing agent, when pellets are buried in about half of the coal, and when pellets and coal are in close contact with a point, the pellets are clearly buried in coal This causes a phenomenon in which the ratio of metallization of iron increases and the nickel quality in the metal produced in the pellet decreases. Thus, the nickel quality in the pellets varies, making it difficult to operate to obtain a stable product.

上述したように、金属製の炉床のその材料(以下、「床敷き材」ともいう)としては、還元処理の処理温度で熔融しない金属あるいは合金である限り限定されず、例えばニッケルやコバルトを例示できるが、その中でもニッケルメタルであることが特に好ましい。   As described above, the material of the metal hearth (hereinafter, also referred to as “flooring material”) is not limited as long as it is a metal or alloy that does not melt at the treatment temperature of the reduction treatment. For example, nickel or cobalt is used. Among them, nickel metal is particularly preferable among them.

図3に、金属のエリンガム図を示す。図3に示すエリンガム図では、上部に位置するものほど還元され難いことを示すものである。例えば、ペレット中の主成分である鉄をメタル化する際に、処理温度が例えば1300℃であれば(図3中に点線で示す温度ライン)、鉄の2価から0価への還元あるいは鉄の3価から2価への還元において、それより酸化されやすいメタルでは、鉄の酸化物との酸素の置換が生じ、床敷き材が酸化されて消耗するという現象が生じる。図3に示すように、例えば処理温度1300℃においては、『4Fe+O→6Fe』の反応を避けることはできないものの、その他の鉄の還元反応を見ると、例えば銅、鉛、ニッケル、コバルトであれば鉄との酸素の置換を避けることができることが分かる。なお、銅や鉛は、いずれも融点がニッケルよりも著しく低いことから、処理温度条件によっては還元反応時に熔融してしまう可能性がある。また、コバルトは、例えば1200℃を超えるあたりから鉄との酸素の置換が始まる可能性があるため、処理温度条件をより適切に調整することが必要となる。かかる理由より、上述した金属の中でも、ニッケルメタルを床敷き材として使用することが特に好ましい。 FIG. 3 shows a metal Ellingham diagram. In the Ellingham diagram shown in FIG. 3, the one located at the top indicates that it is less likely to be reduced. For example, when metalizing iron, which is the main component in the pellet, if the processing temperature is 1300 ° C. (temperature line indicated by a dotted line in FIG. 3), the reduction of iron from divalent to zero or iron In the reduction of trivalent to divalent metal, a metal that is more easily oxidized causes substitution of oxygen with iron oxide, resulting in a phenomenon that the flooring material is oxidized and consumed. As shown in FIG. 3, for example, at a treatment temperature of 1300 ° C., the reaction of “4Fe 2 O 3 + O 2 → 6Fe 3 O 4 ” cannot be avoided. It can be seen that lead, nickel, and cobalt can avoid substitution of oxygen with iron. In addition, since copper and lead have remarkably lower melting points than nickel, depending on the processing temperature conditions, there is a possibility of melting during the reduction reaction. In addition, since cobalt may start substitution of oxygen with iron from around 1200 ° C., for example, it is necessary to adjust the processing temperature condition more appropriately. For this reason, it is particularly preferable to use nickel metal as a flooring material among the metals described above.

また、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法では、この還元工程S2において、ニッケルメタル等の金属製の炉床上にペレットを載置した状態で、1000℃以上1300以下の温度で還元加熱処理を施すことを特徴とする。このことにより、得られるメタル中のニッケル品位を4%以上の高品位とすることができ、しかもニッケルのメタルへの回収率を90%以上の高い割合とすることができる。   Further, in the nickel oxide ore smelting method according to the present embodiment, in this reduction step S2, reduction is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher and 1300 or lower with pellets placed on a hearth made of metal such as nickel metal. A heat treatment is performed. As a result, the nickel quality in the obtained metal can be made as high as 4% or higher, and the recovery rate of nickel into the metal can be made as high as 90% or higher.

還元加熱処理における還元温度を1000℃未満とする、ニッケルのメタルへの還元速度が遅くなり、実用的な操業時間内ではニッケルの回収率が低くなるという問題が発生する。したがって、還元温度の下限値としては、1000℃以上とする。   When the reduction temperature in the reduction heat treatment is less than 1000 ° C., the reduction rate of nickel to metal becomes slow, and there arises a problem that the recovery rate of nickel becomes low within a practical operation time. Therefore, the lower limit of the reduction temperature is set to 1000 ° C. or higher.

また、例えば、炭素質還元剤により還元雰囲気を保持すると、炉床の金属、例えばニッケルメタルへの浸炭が生じ、これにより、炉床の金属として用いたニッケルの熔融温度が1330℃付近まで下がるため、それ以上の温度では炉床の金属の熔融が生じてペレットを保持できなくなる事態が生じる。ところが、実操業では、炉内へのリークエアーによる、ペレットに含まれる石炭等の炭素質還元剤の消耗を防ぐために、バーナーを僅かに不完全燃焼状態にする、あるいは石炭等の炭素質還元剤を共存させる等の対策が必要となるため、やむを得ず炭素質が共存することになり、炉床の金属であるニッケルへの浸炭は避けられない。したがって、これらの状況に基づいて、炉内の温度のばらつきと、熔融温度近傍ではメタルが軟化することを考慮すると、還元温度の上限値としては1300℃以下とすることが好ましく、これにより、高ニッケル品位のメタルを製造することができる。   In addition, for example, if a reducing atmosphere is maintained with a carbonaceous reducing agent, carburization of a hearth metal, such as nickel metal, occurs, and this lowers the melting temperature of nickel used as the hearth metal to around 1330 ° C. If the temperature is higher than this, melting of the hearth metal occurs, and the pellet cannot be held. However, in actual operation, in order to prevent exhaustion of carbonaceous reductants such as coal contained in pellets due to leak air into the furnace, the burner is slightly incompletely burned, or carbonaceous reductants such as coal Therefore, it is inevitable that carbonaceous materials coexist and carburization of nickel, which is the hearth metal, is inevitable. Therefore, based on these conditions, considering the temperature variation in the furnace and the softening of the metal in the vicinity of the melting temperature, the upper limit value of the reduction temperature is preferably 1300 ° C. or less. Nickel grade metal can be produced.

ここで、図4に、還元工程S2において還元加熱処理を施したときのペレットにおける還元反応の様子を模式的に示す。なお、図4の模式図において、符号「10」は金属製の炉床を示し、符号「15」はペレットに含まれる炭素質還元剤を示し、符号「20」はペレットを示す。また、符号「30」はメタルシェルを示し、符号「40」はメタル粒を示し、符号「50」は半熔融状態のスラグを示す。   Here, FIG. 4 schematically shows the state of the reduction reaction in the pellets when the reduction heat treatment is performed in the reduction step S2. In the schematic diagram of FIG. 4, the symbol “10” indicates a metal hearth, the symbol “15” indicates a carbonaceous reducing agent contained in the pellet, and the symbol “20” indicates the pellet. Reference numeral “30” indicates a metal shell, reference numeral “40” indicates a metal grain, and reference numeral “50” indicates a semi-molten slag.

先ず、本実施の形態においては、上述したように、金属製の炉床10を有する製錬炉を使用して、その金属製炉床10上にペレット20を載置して、その状態で還元加熱処理を開始する。この還元加熱処理では、ペレット20の表面(表層部)20aから熱が伝わり、ペレット20に含まれる炭素質還元剤15に基づいて、例えば下記反応式(i)に示すような還元反応が進む(図4(A))。
Fe+C → Fe+CO ・・・(i)
First, in the present embodiment, as described above, a smelting furnace having a metal hearth 10 is used, and pellets 20 are placed on the metal hearth 10 and reduced in that state. Start the heat treatment. In this reduction heat treatment, heat is transferred from the surface (surface layer portion) 20a of the pellet 20 and, for example, a reduction reaction as shown in the following reaction formula (i) proceeds based on the carbonaceous reducing agent 15 contained in the pellet 20 ( FIG. 4 (A)).
Fe 2 O 3 + C → Fe 3 O 4 + CO (i)

ペレット20の表層部20aにおける還元が進行してFeOまでの還元が進むと(Fe+C→FeO+CO)、NiO−SiOとして結合していたニッケル酸化物(NiO)とFeOとの置換が進み、その表層部20aにおいて例えば下記反応式(ii)で示すようなNiの還元が始まる(図4(B))。そして、外部からの熱伝播と共に、このNiの還元反応と同様の反応が次第に内部においても進行していく。
NiO+CO → Ni+CO ・・・(ii)
When the reduction in the surface layer portion 20a of the pellet 20 proceeds and the reduction to FeO proceeds (Fe 3 O 4 + C → FeO + CO), the replacement of nickel oxide (NiO) that has been combined as NiO—SiO 2 with FeO is performed. In the surface layer portion 20a, the reduction of Ni as shown by the following reaction formula (ii) starts (FIG. 4B). Along with heat propagation from the outside, a reaction similar to this Ni reduction reaction gradually proceeds inside.
NiO + CO → Ni + CO 2 (ii)

このようにして、ペレット20の表層部20aにおいてニッケル酸化物の還元反応と共に、例えば下記反応式(iii)に示すような鉄酸化物の還元反応が進行していくことにより、例えば数分程度の僅かな時間で、その表層部20aにおいてメタル化が進んで鉄−ニッケル合金(フェロニッケル)となり、メタルの殻(メタルシェル)30が形成されていく(図4(C))。なお、この段階で形成されているメタルシェル30は薄く、CO/COガスは容易に通過するため、外部からの熱伝播と共に次第に内部への反応が進行していく。
FeO+CO → Fe+CO ・・・(iii)
In this way, the reduction reaction of the iron oxide in the surface layer portion 20a of the pellet 20 along with the reduction reaction of the nickel oxide proceeds, for example, as shown in the following reaction formula (iii). In a short time, metallization proceeds in the surface layer portion 20a to become an iron-nickel alloy (ferronickel), and a metal shell (metal shell) 30 is formed (FIG. 4C). Since the metal shell 30 formed at this stage is thin and the CO / CO 2 gas easily passes through, the reaction toward the inside gradually proceeds with the heat propagation from the outside.
FeO + CO → Fe + CO 2 (iii)

内部への反応の進行によりペレット20の表層部20aにおけるメタルシェル30が次第に厚くなると、ペレット20の内部20bが徐々にCOガスで充満していく。すると、ペレット20の内部20bにおける還元雰囲気が高まり、NiとFeのメタル化が進行してメタル粒40が生成する(図4(D))。一方で、そのメタルシェル30の内側、すなわちペレット20の内部20bでは、ペレット20に含まれるスラグ成分が徐々に熔融して液相(半熔融状態)のスラグ50が生成する。   When the metal shell 30 in the surface layer portion 20a of the pellet 20 gradually becomes thick due to the progress of the reaction to the inside, the inside 20b of the pellet 20 is gradually filled with CO gas. Then, the reducing atmosphere in the inside 20b of the pellet 20 is increased, and the metallization of Ni and Fe proceeds to generate metal particles 40 (FIG. 4D). On the other hand, inside the metal shell 30, that is, inside 20b of the pellet 20, the slag component contained in the pellet 20 is gradually melted to generate a liquid phase (semi-molten state) slag 50.

ペレット20に含まれる炭素質還元剤15が消費され尽くすと、Feのメタル化が止まり、メタル化しなかったFeはFeO(一部はFe)の形態で残留し、またメタルシェル30の内側の半熔融状態のスラグ50は半熔融のままで留まるか、全熔融する。 When the carbonaceous reducing agent 15 contained in the pellet 20 is completely consumed, the metallization of Fe stops, and the non-metalized Fe remains in the form of FeO (partially Fe 3 O 4 ). The inner semi-molten slag 50 remains semi-molten or melts completely.

このようにして、メタル粒40が、熔融したスラグ50内に分散した状態で回収され、粉砕等の処理の後に磁選処理等によりスラグを分離することで、鉄−ニッケル合金を得ることができる。   In this manner, the metal particles 40 are recovered in a state of being dispersed in the melted slag 50, and an iron-nickel alloy can be obtained by separating the slag by a magnetic separation process or the like after a process such as pulverization.

以上のように、ペレット中に混合させた炭素質還元剤により、3価の鉄酸化物を2価の鉄酸化物に還元させるとともにニッケル酸化物をメタル化し、さらに2価の鉄酸化物をメタルに還元させていき、メタルシェルとメタル粒とを形成させることができる。   As described above, the carbonaceous reducing agent mixed in the pellet reduces the trivalent iron oxide to the divalent iron oxide, metalizes the nickel oxide, and further converts the divalent iron oxide into the metal. The metal shell and the metal grains can be formed.

そして特に、本実施の形態に係るニッケル酸化鉱の製錬方法では、ニッケル等の金属製の炉床を有する製錬炉を使用し、その金属製の炉床上にペレットを載置した状態で還元加熱処理を施していることにより、処理後にペレットが炉床に融着することを防止できるとともに、得られるメタル中のニッケル品位のばらつきを抑制することができる。   And in particular, in the method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment, a smelting furnace having a hearth made of metal such as nickel is used, and reduction is performed in a state where pellets are placed on the hearth made of metal. By performing the heat treatment, it is possible to prevent the pellets from being fused to the hearth after the treatment, and to suppress variation in nickel quality in the obtained metal.

また、金属製の炉床上にペレットを載置した状態で行う還元加熱処理の温度を1000℃以上1300℃以下の範囲とすることにより、得られるフェロニッケルメタル中のニッケル品位を4%以上の高品位とすることができるとともに、ニッケル回収率も90%以上の高い割合とすることができる。   In addition, by setting the temperature of the reduction heat treatment performed in a state where the pellets are placed on the metal hearth in the range of 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, the nickel quality in the obtained ferronickel metal is increased to 4% or higher. The quality can be improved, and the nickel recovery rate can be a high ratio of 90% or more.

さらに、ペレット中に混合する炭素質還元剤の量を所定の割合、すなわち、炭素質還元剤の混合量を上述した化学当量の合計値100%に対して5%以上60%以下の割合の炭素量となるように調整し、それを他の原料と混合してペレットを製造することで、還元反応において、形成されたメタルシェルの中における鉄酸化物の全量を還元させずに、いわゆる部分還元させて一部を酸化物として残留させることができる。これにより、1個のペレット中では、より一層にニッケル品位が高く、しかも高いニッケル回収率でフェロニッケルメタルを生成させることができる。   Further, the amount of carbonaceous reducing agent to be mixed in the pellet is a predetermined ratio, that is, the amount of carbonaceous reducing agent is 5% or more and 60% or less with respect to 100% of the total value of the chemical equivalents described above. In the reduction reaction, the total amount of iron oxide in the formed metal shell can be reduced without reducing the total amount of iron oxide in the reduction reaction. Thus, a part can be left as an oxide. Thus, ferronickel metal can be produced with a higher nickel quality and a higher nickel recovery rate in one pellet.

なお、ペレット中のスラグは半熔融状態、あるいは熔融しているが、分かれて生成したメタルとスラグとは混ざり合うことがなく、その後の冷却によってメタル固相とスラグ固相との別相として混在する混合物となる。この混合物の体積は、装入するペレットと比較すると、50%〜60%程度の体積に収縮している。   Note that the slag in the pellets is in a semi-molten state or melted, but the separately formed metal and slag do not mix and are then mixed as separate phases of the metal solid phase and the slag solid phase by subsequent cooling. To become a mixture. The volume of this mixture has shrunk to a volume of about 50% to 60% as compared with the pellets to be charged.

<3.分離工程>
分離工程S3では、還元工程S2にて生成したメタルとスラグとを分離してメタルを回収する。具体的には、ペレットに対する還元加熱処理によって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(炭素質還元剤を含むスラグ固相)とを含む混合物からメタル相を分離して回収する。なお、上述したように、還元加熱処理により熔融して液相となったスラグは、冷却によって固相となり、メタル固相とは別相として存在する。
<3. Separation process>
In the separation step S3, the metal and slag generated in the reduction step S2 are separated and the metal is recovered. Specifically, the metal phase is separated and recovered from the mixture containing the metal phase (metal solid phase) and the slag phase (slag solid phase containing a carbonaceous reducing agent) obtained by the reduction heat treatment on the pellets. As described above, the slag that has been melted by the reduction heat treatment into a liquid phase becomes a solid phase by cooling, and exists as a phase separate from the metal solid phase.

固体として得られたメタル相とスラグ相との混合物からメタル相とスラグ相とを分離する方法としては、例えば、粗砕あるいは粉砕後に篩い分けによって大粒径のメタルを分離する方法のほか、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。得られたメタル相とスラグ相とは、濡れ性が悪いことから容易に分離することができる。   As a method for separating the metal phase and the slag phase from the mixture of the metal phase and the slag phase obtained as a solid, for example, a method of separating a metal having a large particle diameter by sieving after crushing or pulverization, and a specific gravity It is possible to use a method such as separation by magnetic force or separation by magnetic force. The obtained metal phase and slag phase can be easily separated because of poor wettability.

このようにしてメタル相とスラグ相とを分離することによって、メタル相を回収する。   In this way, the metal phase is recovered by separating the metal phase and the slag phase.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Examples at all.

[実施例1]
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱と、バインダーと、さらに炭素質還元剤とを混合して混合物を得た。混合物中に含ませた炭素質還元剤の混合量としては、形成されるペレット中に含まれる酸化ニッケルをニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、ペレット内に含まれる酸化第二鉄を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との合計値(化学当量の合計値)を100%としたときに、それに対して炭素量で10%の割合となる分量とした。
[Example 1]
Nickel oxide ore as a raw material ore, a binder, and a carbonaceous reducing agent were mixed to obtain a mixture. The mixing amount of the carbonaceous reducing agent contained in the mixture is the chemical equivalent required to reduce nickel oxide contained in the formed pellets to nickel metal and ferric oxide contained in the pellets. When the total value of chemical equivalents required for reduction to metallic iron (total value of chemical equivalents) was 100%, the amount was 10% in terms of carbon content.

次に、得られた原料粉末の混合物に適宜水分を添加して手で捏ねることによって球状の塊状物に形成した。そして、得られた塊状物の固形分が70重量%程度、水分が30重量%程度となるように、300℃〜400℃の熱風を塊状物に吹き付けて乾燥処理を施し、球状のペレット(サイズ(直径):17mm)を製造した。なお、下記表2に、乾燥処理後のペレットの固形分組成を示す。   Next, a spherical lump was formed by adding water appropriately to the obtained mixture of raw material powders and kneading by hand. Then, the pellets were dried by blowing hot air at 300 ° C. to 400 ° C. so that the solid content of the mass was about 70% by weight and the water content was about 30% by weight. (Diameter): 17 mm). Table 2 below shows the solid content composition of the pellets after the drying treatment.

Figure 0006428528
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次に、製錬炉において、ニッケルメタルで作製した皿状の炉床の上に、製造したペレット25個を載置させて装入した。製錬炉へのペレットの装入に際しては、600℃の温度条件で行った。また、このとき、製錬炉内へのリークエアーによる酸化を防ぐために、ペレットの10重量%に相当する量の炭素質還元剤である石炭粉(炭素含有量:85重量%、粒度:0.4mm)を炉内に共存させた。   Next, in the smelting furnace, 25 manufactured pellets were placed on a dish-shaped hearth made of nickel metal and charged. The charging of the pellets into the smelting furnace was performed under a temperature condition of 600 ° C. At this time, in order to prevent oxidation due to leak air into the smelting furnace, coal powder (carbon content: 85% by weight, particle size: 0.0% by weight) corresponding to 10% by weight of the pellets. 4 mm) were allowed to coexist in the furnace.

そして、還元温度を1300℃として、製錬炉内で、ニッケルメタルの炉床上にペレットを載置した状態で還元加熱処理を行った。   And reduction | restoration temperature was set to 1300 degreeC and the reduction heat processing was performed in the state which mounted the pellet on the hearth of nickel metal in the smelting furnace.

還元加熱処理の開始から5分後に炉内からペレットを取り出した。炉内から取り出した後1分以内で、500℃以下にまで冷却されていることを確認した。   Pellets were taken out from the furnace 5 minutes after the start of the reduction heat treatment. It was confirmed that it was cooled to 500 ° C. or less within 1 minute after taking out from the furnace.

このような還元加熱処理により、鉄−ニッケル合金(フェロニッケルメタル)とスラグとが得られた。下記表3に、得られたフェロニッケルメタルのニッケル品位と鉄品位を示す。質量バランスから計算して、ニッケルのメタル中への回収率(ニッケル回収率)としては90%以上であった。   By such reduction heat treatment, an iron-nickel alloy (ferronickel metal) and slag were obtained. Table 3 below shows the nickel quality and iron quality of the obtained ferronickel metal. Calculated from the mass balance, the recovery rate of nickel into the metal (nickel recovery rate) was 90% or more.

Figure 0006428528
Figure 0006428528

[実施例2]
実施例1と同様の方法により原料を混合して混合物を得た後、乾燥ペレットを製造した。このとき、実施例2では、原料としての炭素質還元剤の混合量を、上述した化学当量の合計値100%に対して炭素量で25%の割合となる分量とした。
[Example 2]
After the raw materials were mixed by the same method as in Example 1 to obtain a mixture, dry pellets were produced. At this time, in Example 2, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent as a raw material was set to an amount that would be a ratio of 25% in terms of carbon to the total value of 100% of the chemical equivalents described above.

次に、製錬炉において、ニッケルメタルで作製した皿状の炉床の上に、製造したペレット25個を載置させて装入した。製錬炉へのペレットの装入に際しては、600℃の温度条件で行った。また、このとき、製錬炉内へのリークエアーによる酸化を防ぐために、ペレットの10重量%に相当する量の炭素質還元剤である石炭粉(炭素含有量:85重量%、粒度:0.4mm)を炉内に共存させた。   Next, in the smelting furnace, 25 manufactured pellets were placed on a dish-shaped hearth made of nickel metal and charged. The charging of the pellets into the smelting furnace was performed under a temperature condition of 600 ° C. At this time, in order to prevent oxidation due to leak air into the smelting furnace, coal powder (carbon content: 85% by weight, particle size: 0.0% by weight) corresponding to 10% by weight of the pellets. 4 mm) were allowed to coexist in the furnace.

そして、還元温度を1000℃として、製錬炉内で、ニッケルメタルの炉床上にペレットを載置した状態で還元加熱処理を行った。   And reduction | restoration temperature was 1000 degreeC and the reduction heat processing was performed in the state which mounted the pellet on the hearth of nickel metal in the smelting furnace.

還元加熱処理の開始から30分後に炉内からペレットを取り出した。炉内から取り出した後1分以内で、500℃以下にまで冷却されていることを確認した。   Pellets were taken out from the furnace 30 minutes after the start of the reduction heat treatment. It was confirmed that it was cooled to 500 ° C. or less within 1 minute after taking out from the furnace.

このような還元加熱処理により、フェロニッケルメタルとスラグとが得られた。下記表4に、得られたフェロニッケルメタルのニッケル品位と鉄品位を示す。質量バランスから計算して、ニッケルの回収率としては90%以上であった。   By such a reduction heat treatment, ferronickel metal and slag were obtained. Table 4 below shows the nickel quality and iron quality of the obtained ferronickel metal. Calculated from the mass balance, the nickel recovery rate was 90% or more.

Figure 0006428528
Figure 0006428528

[実施例3]
実施例1と同様の方法により原料を混合して混合物を得た後、乾燥ペレットを製造した。このとき、実施例2では、原料としての炭素質還元剤の混合量を、上述した化学当量の合計値100%に対して炭素量で25%の割合となる分量とした。
[Example 3]
After the raw materials were mixed by the same method as in Example 1 to obtain a mixture, dry pellets were produced. At this time, in Example 2, the mixing amount of the carbonaceous reducing agent as a raw material was set to an amount that would be a ratio of 25% in terms of carbon to the total value of 100% of the chemical equivalents described above.

次に、製錬炉において、ニッケルメタルで作製した皿状の炉床の上に、製造したペレット25個を載置させて装入した。製錬炉へのペレットの装入に際しては、600℃の温度条件で行った。また、このとき、製錬炉内へのリークエアーによる酸化を防ぐために、ペレットの10重量%に相当する量の炭素質還元剤である石炭粉(炭素含有量:85重量%、粒度:0.4mm)を炉内に共存させた。   Next, in the smelting furnace, 25 manufactured pellets were placed on a dish-shaped hearth made of nickel metal and charged. The charging of the pellets into the smelting furnace was performed under a temperature condition of 600 ° C. At this time, in order to prevent oxidation due to leak air into the smelting furnace, coal powder (carbon content: 85% by weight, particle size: 0.0% by weight) corresponding to 10% by weight of the pellets. 4 mm) were allowed to coexist in the furnace.

そして、還元温度を1200℃として、製錬炉内で、ニッケルメタルの炉床上にペレットを載置した状態で還元加熱処理を行った。   And reduction | restoration temperature was 1200 degreeC and the reductive heat processing was performed in the state which mounted the pellet on the hearth of nickel metal in the smelting furnace.

還元加熱処理の開始から10分後に炉内からペレットを取り出した。炉内から取り出した後1分以内で、500℃以下にまで冷却されていることを確認した。   Pellets were taken out from the furnace 10 minutes after the start of the reduction heat treatment. It was confirmed that it was cooled to 500 ° C. or less within 1 minute after taking out from the furnace.

このような還元加熱処理により、フェロニッケルメタルとスラグとが得られた。下記表5に、得られたフェロニッケルメタルのニッケル品位と鉄品位を示す。質量バランスから計算して、ニッケルの回収率としては90%以上であった。   By such a reduction heat treatment, ferronickel metal and slag were obtained. Table 5 below shows the nickel quality and iron quality of the obtained ferronickel metal. Calculated from the mass balance, the nickel recovery rate was 90% or more.

Figure 0006428528
Figure 0006428528

[比較例1]
製錬炉において、ニッケルメタルの炉床上にペレットを載置した状態で、還元温度を1400℃として還元加熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして処理を行った。
[Comparative Example 1]
In the smelting furnace, the treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the reduction temperature was set to 1400 ° C. while the pellets were placed on the hearth of nickel metal.

その結果、炉床に用いたニッケルメタルが熔融してしまい、還元加熱処理中にペレットが全て落下し、効果的に処理を施すことができなかった。   As a result, the nickel metal used for the hearth was melted, and all the pellets dropped during the reduction heat treatment, and the treatment could not be performed effectively.

[比較例2]
製錬炉において、ニッケルメタルの炉床上にペレットを載置した状態で、還元温度を800℃として還元加熱処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして処理を行った。
[Comparative Example 2]
In the smelting furnace, the treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the reduction temperature was set to 800 ° C. while the pellets were placed on the hearth of nickel metal.

その結果、還元加熱処理を施すことはできたものの、ニッケル回収率は20%と非常に低いものであった。   As a result, although reduction heat treatment could be performed, the nickel recovery rate was very low at 20%.

10 金属製の炉床
15 炭素質還元剤
20 ペレット
30 メタルシェル(メタルの殻)
40 メタル粒
50 スラグ
10 Metal hearth 15 Carbonaceous reducing agent 20 Pellet 30 Metal shell (metal shell)
40 metal grains 50 slag

Claims (3)

ニッケル酸化鉱からペレットを形成し、該ペレットを還元加熱することによって、鉄−ニッケル合金を得るニッケル酸化鉱の製錬方法であって、
前記ニッケル酸化鉱からペレットを製造するペレット製造工程と、
得られたペレットを製錬炉にて還元加熱する還元工程と
を有し、
前記ペレット製造工程では、少なくとも、前記ニッケル酸化鉱と、炭素質還元剤とを含む原料を混合して混合物とし、該混合物を塊状化してペレットを形成し、
前記還元工程では、前記ペレット製造工程にて得られたペレットを、ニッケルメタルを床敷き材とする炉床を有する製錬炉の該炉床上に載置した状態にして1000℃以上1300℃以下の温度で還元加熱処理を施す
ことを特徴とするニッケル酸化鉱の製錬方法。
A method for smelting nickel oxide ore to obtain an iron-nickel alloy by forming pellets from nickel oxide ore and reducing and heating the pellets,
A pellet manufacturing process for manufacturing pellets from the nickel oxide ore;
A reduction step of reducing and heating the obtained pellets in a smelting furnace,
In the pellet manufacturing process, at least the nickel oxide ore and a raw material containing a carbonaceous reducing agent are mixed to form a mixture, the mixture is agglomerated to form pellets,
In the reduction step, the pellets obtained in the pellet production step are placed on the hearth of a smelting furnace having a hearth made of nickel metal as a flooring material, and the temperature is 1000 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. A method for smelting nickel oxide ore, characterized by subjecting to a reduction heat treatment at temperature.
前記ペレットを前記製錬炉に装入する際の温度を600℃以下とする
ことを特徴とする請求項1に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
The temperature at the time of charging the said pellet into the said smelting furnace shall be 600 degrees C or less. The smelting method of the nickel oxide ore of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記ペレット製造工程では、形成されるペレット内に含まれる酸化ニッケルをニッケルメタルに還元するのに必要な化学当量と、該ペレット内に含まれる酸化第二鉄を金属鉄に還元するのに必要な化学当量との合計値を100%としたときに、5%以上60%以下の炭素量の割合となるように前記炭素質還元剤の混合量を調整する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
In the pellet manufacturing process, the chemical equivalent required to reduce nickel oxide contained in the formed pellet to nickel metal and the ferric oxide contained in the pellet are necessary to reduce to metallic iron. the sum of the chemical equivalent is 100% claim 1 or 2, characterized in that for adjusting the mixing amount of the carbonaceous reducing agent such that the amount of 5% to 60% or less of the carbon content The smelting method of the nickel oxide ore as described in 2.
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