JP6455359B2 - ニッケル酸化鉱の製錬方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
還元温度を1000℃以上1150℃未満とした場合には、5分以上120分以下、
還元温度を1150℃以上1200℃未満とした場合には、5分以上90以下、
還元温度を1200℃以上1250℃未満とした場合には、2分以上60分以下、
還元温度を1250℃以上1300℃以下とした場合には、2分以上30分以下
の還元処理時間で還元加熱処理を施す。これによれば、ペレット表面で還元されたニッケルや鉄のメタルと、床敷き材との焼結を抑えることができ、剥離が容易で、床敷き材への残留を防ぐことができる。
Fe2O3+C → Fe3O4+CO ・・・(i)
NiO+CO → Ni+CO2 ・・・(ii)
FeO+CO → Fe+CO2 ・・・(iii)
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。
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。
実施例2では、還元温度を1300℃とし、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。すなわち、還元処理時間を30分とした。それ以外は、実施例1と同様にして処理した。
実施例3では、還元温度を1245℃とし、還元加熱処理の開始から60分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を60分とした。それ以外は、実施例1と同様にして処理した。
実施例4では、還元温度を1195℃とし、還元加熱処理の開始から90分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を90分とした。それ以外は、実施例1と同様にして処理した。
実施例5では、還元温度を1145℃とし、還元加熱処理の開始から120分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を120分とした。それ以外は、実施例1と同様にして処理した。
比較例1では、実施例1と同様に還元温度を1300℃とし、還元加熱処理の開始から40分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を40分とした。それ以外は、実施例1と同様にして処理した。
比較例2では、実施例3と同様に還元温度を1245℃とし、還元加熱処理の開始から80分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を80分とした。それ以外は、実施例3と同様にして処理した。
比較例3では、実施例4と同様に還元温度を1195℃とし、還元加熱処理の開始から100分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を100分とした。それ以外は、実施例4と同様にして処理した。
比較例4では、実施例5と同様に還元温度を1145℃とし、還元加熱処理の開始から150分後に炉内からペレットを取り出した。すなわち、還元処理時間を150分とした。それ以外は、実施例5と同様にして処理した。
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
Claims (4)
- 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で、還元温度を1000℃以上1300℃以下とし、さらに、
還元温度を1000℃以上1150℃未満とした場合には、5分以上120分以下、
還元温度を1150℃以上1200℃未満とした場合には、5分以上90分以下、
還元温度を1200℃以上1250℃未満とした場合には、2分以上60分以下、
還元温度を1250℃以上1300℃以下とした場合には、2分以上30分以下
に処理時間を制御して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。 - 前記金属製炉床の金属がニッケルである
ことを特徴とする請求項1に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。 - 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又は2に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。 - 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乃至3のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱の製錬方法。
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