JP6900695B2 - Metal oxide smelting method - Google Patents

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Description

本発明は、金属酸化物の製錬方法に関するものであり、例えば、ニッケル酸化鉱等を原料として炭素質還元剤により還元することで還元物を得る製錬方法に関する。 The present invention relates to a method for smelting a metal oxide, and for example, the present invention relates to a smelting method for obtaining a reduced product by reducing nickel oxide ore or the like as a raw material with a carbonaceous reducing agent.

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高圧酸浸出し硫化剤を添加してニッケルコバルト混合硫化物(ミックスサルファイド)を得る湿式製錬法であるHPALプロセス等が知られている。 As a method for smelting nickel oxide ore called limonite or saprolite, a dry smelting method for producing a nickel mat using a smelting furnace, or a pyrometallurgical method for producing ferronickel using a rotary kiln or a mobile hearth furnace. , HPAL process, which is a wet smelting method for obtaining nickel-cobalt mixed sulfide (mixed sulfide) by adding a high-pressure acid leaching sulfide agent using an autoclave, is known.

上述した様々な方法の中で、特に乾式製錬法を用いてニッケル酸化鉱を還元して製錬する場合、原料のニッケル酸化鉱を適度な大きさに破砕する等して塊状物化する処理や、あるいはスラリー化する処理等が前処理として行われる。 Among the various methods described above, especially when nickel oxide ore is reduced and smelted by using a pyrometallurgical method, the raw material nickel oxide ore is crushed to an appropriate size to form a lump. , Or a process of making a slurry is performed as a pretreatment.

具体的に、ニッケル酸化鉱を塊状物化する、すなわち粉や微粒状から塊状にする際には、そのニッケル酸化鉱と、それ以外の成分、例えばバインダーやコークス等の還元剤と混合して混合物とし、さらに水分調整等を行った後に塊状物製造機に装入して、例えば一辺あるいは直径が10mm〜30mm程度の大きさのペレットやブリケットと称せられる塊状物(以下、まとめて単に「ペレット」という)とするのが一般的である。 Specifically, when the nickel oxide ore is agglomerated, that is, when it is agglomerated from powder or fine particles, the nickel oxide ore is mixed with other components, for example, a reducing agent such as a binder or coke to form a mixture. After further adjusting the water content, the mixture is charged into a lump manufacturing machine, and for example, pellets having a side or diameter of about 10 mm to 30 mm or lumps called briquettes (hereinafter collectively referred to simply as "pellets"). ) Is common.

さて、ペレットには、含有する水分を「飛ばす」ために、ある程度の通気性が必要となる。また、ペレット内で均一に還元が進まないと、得られる還元物の組成が不均一になり、メタルが分散したり偏在したりする等の不都合が生じるため、混合物を均一に混合し、またペレットを還元処理する際には可能な限り均一な温度を維持することが重要となる。 By the way, the pellet needs to have a certain degree of air permeability in order to "fly" the contained moisture. Further, if the reduction does not proceed uniformly in the pellets, the composition of the obtained reduced product becomes non-uniform, causing inconveniences such as metal being dispersed or unevenly distributed. It is important to maintain the temperature as uniform as possible during the reduction treatment.

加えて、還元されて生成したフェロニッケルを粗大化させることも非常に重要な技術である。なぜなら、生成したフェロニッケルが、例えば数10μm〜数100μm以下の細かな大きさであった場合、同時に生成したスラグと分離することが困難となり、フェロニッケルとしての回収率(収率)が大きく低下してしまうためである。このことから、還元後のフェロニッケルを粗大化する処理が必要となる。 In addition, coarsening the reduced ferronickel is also a very important technique. This is because when the produced ferronickel has a fine size of, for example, several tens of μm to several hundreds of μm or less, it becomes difficult to separate it from the slag produced at the same time, and the recovery rate (yield) as ferronickel is greatly reduced. This is because it will be done. For this reason, a treatment for coarsening ferronickel after reduction is required.

また、製錬コストを如何に低く抑えることができるかについても重要な技術的事項であり、コンパクトな設備で操業できる連続処理が望まれている。 In addition, how low the smelting cost can be kept is also an important technical matter, and continuous processing that can be operated with compact equipment is desired.

例えば、特許文献1には、フェロニッケルの製造方法に関する技術が開示されており、特に、低品位の酸化ニッケル鉱石から高効率でフェロニッケル又はフェロニッケル精錬原料を製造する方法が開示されている。具体的には、酸化ニッケル及び酸化鉄を含有する原料と炭素質還元材とを混合して混合物とする混合工程と、その混合物を移動炉床炉内で加熱し還元して還元混合物を得る還元工程と、還元混合物を溶解炉で溶解してフェロニッケルを得る溶解工程と、を備えた方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique relating to a method for producing ferronickel, and in particular, discloses a method for producing ferronickel or ferronickel smelting raw material from low-grade nickel oxide ore with high efficiency. Specifically, a mixing step of mixing a raw material containing nickel oxide and iron oxide and a carbonaceous reducing material to obtain a mixture, and a reduction in which the mixture is heated and reduced in a mobile hearth furnace to obtain a reduction mixture. A method comprising a step and a melting step of melting the reduction mixture in a melting furnace to obtain ferronickel is disclosed.

ここで、特許文献1には、還元混合物中のNiの金属化率を40%以上、好ましくは85%以上とすることにより、還元混合物中に残留する酸化ニッケルを溶解炉で還元するのに必要な還元所要熱が少なくなり、溶解炉におけるエネルギー消費量を低減できる、との記載がある。しかしながら、還元混合物中のNiの金属化率(以下、「メタル化率」ともいう)を高くして溶融炉で還元するのに必要な還元所要熱を少なくしても、Niをメタル化するのに必要な熱量そのものは同じであるため、全体でみるとエネルギーの消費量を低減することにはならず、従って製錬コストを低減することにはならない。 Here, in Patent Document 1, it is necessary to reduce the nickel oxide remaining in the reduction mixture in a melting furnace by setting the metallization rate of Ni in the reduction mixture to 40% or more, preferably 85% or more. There is a description that the heat required for reduction can be reduced and the energy consumption in the melting furnace can be reduced. However, even if the metallization rate of Ni in the reduction mixture (hereinafter, also referred to as "metalation rate") is increased and the heat required for reduction required for reduction in the melting furnace is reduced, Ni is metallized. Since the amount of heat required for the smelting is the same, it does not reduce the energy consumption as a whole, and therefore does not reduce the smelting cost.

また、特許文献1には、移動炉床炉内で還元された還元塊成物(還元混合物)は、移動炉床炉内に設けられた輻射式冷却板や冷媒吹き付け装置等により通常1000℃程度に冷却してから排出装置で排出される、との記載がある。しかしながら、還元塊成物を1000℃程度以下まで冷却してから移動炉床炉から排出して回収するのでは、その移動炉床炉が冷えてしまい、還元するために再度温度に上げるためのエネルギーを要し、コストがかかってしまう。また、冷却、加熱を繰り返すことで炉への熱衝撃を増して装置寿命を縮めてしまい、これもコストアップにつながる要因となる。 Further, in Patent Document 1, the reduced agglomerate (reduction mixture) reduced in the mobile hearth furnace is usually about 1000 ° C. by a radiation type cooling plate or a refrigerant spraying device provided in the mobile hearth furnace. There is a description that it is discharged by the discharge device after cooling. However, if the reduced mass product is cooled to about 1000 ° C. or lower and then discharged from the mobile hearth furnace and recovered, the mobile hearth furnace will be cooled, and energy for raising the temperature again for reduction will occur. It costs money. In addition, repeated cooling and heating increase the thermal shock to the furnace and shorten the life of the equipment, which also causes an increase in cost.

このように、ニッケル酸化鉱を混合、還元して、低コストで連続して製錬しフェロニッケルを得るためには、多くの問題があった。 As described above, there are many problems in mixing and reducing nickel oxide ore and continuously smelting it at low cost to obtain ferronickel.

特開2004−156140号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-156140

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、例えば、酸化ニッケル等を含有するニッケル酸化鉱などの金属酸化物を原料とし、炭素質還元剤で還元して還元物を得る製錬方法に関して、効率よく処理することができる方法を提供する。 The present invention has been proposed in view of such circumstances. For example, a metal oxide such as nickel oxide containing nickel oxide or the like is used as a raw material and reduced with a carbonaceous reducing agent to obtain a reduced product. Regarding the smelting method, a method capable of efficiently processing is provided.

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、金属酸化物の原料を含む混合物に対して、乾燥工程と、予熱工程と、回転炉床炉を使用した還元工程と、冷却工程とを順に実行する還元処理を施すことによって、効率的な製錬処理を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the mixture containing the raw material of the metal oxide is efficiently subjected to the reduction treatment in which the drying step, the preheating step, the reduction step using the rotary hearth furnace, and the cooling step are sequentially executed. We have found that it is possible to carry out various smelting processes, and have completed the present invention.

(1)本発明の第1の発明は、金属酸化物と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を乾燥する乾燥工程と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程と、炉床が回転する回転炉床炉を用いて、予熱後の混合物を還元する還元する還元工程と、得られた還元物を冷却する冷却工程と、を有する還元処理工程を含む、金属酸化物の製錬方法である。 (1) The first invention of the present invention includes a drying step of drying a mixture obtained by mixing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent, a preheating step of preheating the dried mixture, and a hearth. A method for smelting a metal oxide, which comprises a reduction treatment step of reducing a mixture after preheating using a rotating rotary hearth furnace, and a cooling step of cooling the obtained reduction product. Is.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記還元工程を経て得られた還元物を、前記回転炉床炉内で所定の温度に保持する温度保持工程に付し、所定の時間で保持した後に、該還元物を前記冷却工程に供給する、金属酸化物の製錬方法である。 (2) The second invention of the present invention is subjected to a temperature holding step of holding the reduced product obtained through the reduction step at a predetermined temperature in the rotary hearth furnace in the first invention. A method for smelting a metal oxide, in which the reduced product is supplied to the cooling step after being held for a predetermined time.

(3)本発明の第3の発明は、第2の発明において、前記回転炉床炉は、各工程の間を仕切ることが可能な構造を有し、前記還元工程における処理と前記温度保持工程における処理とを、同一の前記回転炉床炉を用いて実行する、金属酸化物の製錬方法である。 (3) In the third invention of the present invention, in the second invention, the rotary hearth furnace has a structure capable of partitioning between each step, and the treatment in the reduction step and the temperature holding step Is a method for smelting a metal oxide, wherein the treatment in the above is carried out using the same rotary hearth furnace.

(4)本発明の第4の発明は、第2又は第3の発明において、前記温度保持工程では、前記還元物を1300℃以上1500℃以下の温度に保持する、金属酸化物の製錬方法である。 (4) The fourth invention of the present invention is, in the second or third invention, a method for smelting a metal oxide in which the reduced product is held at a temperature of 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower in the temperature holding step. Is.

(5)本発明の第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記還元工程では、還元温度を1200℃以上1450℃以下として還元する、金属酸化物の製錬方法である。 (5) The fifth invention of the present invention is the method for smelting a metal oxide, wherein in any of the first to fourth inventions, the reduction step is reduced to a reduction temperature of 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower. is there.

(6)本発明の第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記乾燥工程にて乾燥させる前記混合物は、少なくとも、金属酸化物と、炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合処理工程と、得られた混合物を塊状化する処理又は所定の容器に充填する処理を行う前処理工程と、を経て得られたものである、金属酸化物の製錬方法である。 (6) In the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth inventions, the mixture to be dried in the drying step is a mixture of at least a metal oxide and a carbonaceous reducing agent. A metal oxide smelting method obtained through a mixing treatment step of obtaining a mixture and a pretreatment step of agglomerating the obtained mixture or filling a predetermined container. is there.

(7)本発明の第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記還元処理工程における前記冷却工程にて冷却した還元物を、メタルとスラグとに分離して回収する分離工程を有する、金属酸化物の製錬方法である。 (7) In the seventh invention of the present invention, in any one of the first to sixth inventions, the reduced product cooled in the cooling step in the reduction treatment step is separated into metal and slag and recovered. A method for smelting a metal oxide having a separation step.

(8)本発明の第8の発明は、第1乃至第7のいずれかの発明において、金属酸化物は、ニッケル酸化鉱である、金属酸化物の製錬方法である。 (8) The eighth invention of the present invention is a method for smelting a metal oxide in which the metal oxide is nickel oxide ore in any one of the first to seventh inventions.

(9)本発明の第9の発明は、第1乃至第8のいずれかの発明において、前記還元物は、フェロニッケルを含有する、金属酸化物の製錬方法である。 (9) The ninth invention of the present invention is the method for smelting a metal oxide containing ferronickel as the reduced product in any one of the first to eighth inventions.

本発明によれば、例えば酸化ニッケル等を含有するニッケル酸化鉱などの金属酸化物を原料とし、炭素質還元剤で還元して還元物を得る製錬方法に関して、効率よく処理することができる方法を提供とすることができる。 According to the present invention, for example, a method capable of efficiently treating a smelting method in which a metal oxide such as nickel oxide containing nickel oxide or the like is used as a raw material and reduced with a carbonaceous reducing agent to obtain a reduced product. Can be provided.

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 a process drawing which shows an example of the flow of the smelting method of nickel oxide ore. 還元処理工程にて実行する処理工程を示す工程である。This is a step indicating a treatment step to be executed in the reduction treatment step. 炉床が回転する回転炉床炉の構成例を示す図(平面図)である。It is a figure (plan view) which shows the structural example of the rotary hearth furnace in which the hearth rotates.

≪1.本発明の概要≫
本発明に係る金属酸化物の製錬方法は、金属酸化物を原料として、炭素質還元剤により高温下で還元処理を行って還元物を得る製錬方法である。例えば、金属酸化物として、酸化ニッケルや酸化鉄等を含有するニッケル酸化鉱を原料とし、その製錬原料に対して炭素質還元剤を用いて高温下で還元することでフェロニッケルを製造する方法が挙げられる。
≪1. Outline of the present invention ≫
The method for smelting a metal oxide according to the present invention is a smelting method in which a metal oxide is used as a raw material and a reduced product is obtained by performing a reduction treatment with a carbonaceous reducing agent at a high temperature. For example, a method for producing ferronickel by using nickel oxide ore containing nickel oxide, iron oxide, or the like as a metal oxide as a raw material and reducing the smelting raw material with a carbonaceous reducing agent at a high temperature. Can be mentioned.

具体的に、本発明に係る金属酸化物の製錬方法は、金属酸化物と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を乾燥する乾燥工程と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程と、炉床が回転する回転炉床炉を用いて還元する還元工程と、得られた還元物を冷却する冷却工程と、を有する還元処理工程を含むことを特徴としている。 Specifically, the method for smelting a metal oxide according to the present invention includes a drying step of drying a mixture obtained by mixing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent, and a preheating step of preheating the dried mixture. It is characterized by including a reduction treatment step including a reduction step of reducing using a rotary hearth furnace in which the hearth rotates, and a cooling step of cooling the obtained reduced product.

このように本発明によれば、原料の金属酸化物を含む混合物に対し、上述した各工程における処理を施し、さらに還元工程における処理を炉床が回転する回転炉床炉を用いて行うことによって、金属酸化物中に含まれる金属を効果的にメタル化して、しかも効率的な製錬処理を行うことができる。 As described above, according to the present invention, the mixture containing the metal oxide as a raw material is subjected to the above-mentioned treatments in each step, and further the treatment in the reduction step is carried out by using a rotary hearth furnace in which the hearth rotates. , The metal contained in the metal oxide can be effectively metallized, and an efficient smelting process can be performed.

以下では、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)として、ニッケル酸化鉱の製錬方法を例に挙げて説明する。製錬原料であるニッケル酸化鉱は酸化ニッケルを少なくとも含むものであり、このニッケル酸化鉱の製錬方法では、原料中に含まれる酸化ニッケル等を還元することによってフェロニッケル(鉄−ニッケル合金)を製造することができる。 Hereinafter, as a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”), a method for smelting nickel oxide ore will be described as an example. Nickel oxide ore, which is a raw material for smelting, contains at least nickel oxide, and in this method for smelting nickel oxide ore, ferronickel (iron-nickel alloy) is produced by reducing nickel oxide and the like contained in the raw material. Can be manufactured.

なお、本発明は、金属酸化物としてニッケル酸化鉱に限定されるものではなく、製錬方法としても酸化ニッケル等を含むニッケル酸化鉱からフェロニッケルを製造する方法に限られるものではない。また、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。 The present invention is not limited to nickel oxide ore as a metal oxide, and the smelting method is not limited to a method for producing ferronickel from nickel oxide ore containing nickel oxide or the like. Further, various changes can be made without changing the gist of the present invention.

≪2.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、製錬原料であるニッケル酸化鉱を炭素質還元剤等と混合、混練して混合物を作り、その混合物に対して還元処理を施すことによって、メタルであるフェロニッケルとスラグとを生成させる方法である。なお、メタルであるフェロニッケルは、還元処理を経て得られたメタルとスラグとを含む混合物から、そのメタルを分離することで回収することができる。
≪2. Nickel oxide ore smelting method ≫
The method for smelting nickel oxide ore according to the present embodiment is to mix and knead nickel oxide ore, which is a raw material for smelting, with a carbonaceous reducing agent or the like to prepare a mixture, and to reduce the mixture. , A method of producing ferronickel, which is a metal, and slag. Ferronickel, which is a metal, can be recovered by separating the metal from a mixture containing the metal and slag obtained through the reduction treatment.

図1は、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。図1に示すように、このニッケル酸化鉱の製錬方法は、ニッケル酸化鉱と炭素質還元剤等の材料とを混合して混合物を得る混合処理工程S1と、得られた混合物を塊状化あるいは所定の容器に充填する還元投入前処理工程S2と、所定の温度(還元温度)で混合物を還元する還元処理工程S3と、還元処理により生成したメタルとスラグとを含む混合物からメタルを分離して回収する分離工程S4と、を有する。 FIG. 1 is a process diagram showing an example of the flow of a nickel oxide smelting method. As shown in FIG. 1, this method for smelting nickel oxide ore includes a mixing treatment step S1 in which a nickel oxide ore and a material such as a carbonaceous reducing agent are mixed to obtain a mixture, and the obtained mixture is agglomerated or agglomerated. The metal is separated from the mixture containing the metal and slag produced by the reduction treatment, the reduction injection pretreatment step S2 for filling a predetermined container, the reduction treatment step S3 for reducing the mixture at a predetermined temperature (reduction temperature), and the reduction treatment. It has a separation step S4 for collecting.

<2−1.混合処理工程>
混合処理工程S1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。具体的に、混合処理工程S1では、製錬原料であるニッケル酸化鉱と、鉄鉱石、フラックス成分、バインダー、炭素質還元剤等の、例えば粒径が0.2mm〜0.8mm程度の原料粉末とを所定の割合で混合して混合物を得る。
<2-1. Mixing process>
The mixing treatment step S1 is a step of mixing the raw material powder containing nickel oxide ore to obtain a mixture. Specifically, in the mixing treatment step S1, a raw material powder having a particle size of, for example, about 0.2 mm to 0.8 mm, such as nickel oxide ore as a smelting raw material, iron ore, a flux component, a binder, and a carbonaceous reducing agent. And are mixed in a predetermined ratio to obtain a mixture.

製錬原料の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。 The nickel oxide ore, which is an ore as a raw material for smelting, is not particularly limited, but limonite ore, saprolite ore, and the like can be used.

鉄鉱石としては、例えば鉄品位が50%程度以上の鉄鉱石、ニッケル酸化鉱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。 As the iron ore, for example, iron ore having an iron grade of about 50% or more, hematite obtained by hydrometallurgy of nickel oxide ore, or the like can be used.

下記表1に、原料であるニッケル酸化鉱と、鉄鉱石の組成(重量%)の一例を示す。なお、原料の組成としては、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) of nickel oxide ore as a raw material and iron ore. The composition of the raw material is not limited to this.

Figure 0006900695
Figure 0006900695

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。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。 Examples of the binder include bentonite, polysaccharides, resins, water glasses, dehydrated cakes and the like. Moreover, as a flux component, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like can be mentioned.

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、コークス等が挙げられる。なお、この炭素質還元剤は、原料鉱石のニッケル酸化鉱の粒度と同等の大きさを有するものであることが好ましい。また、炭素質還元剤の混合量としては、例えば、形成される混合物内に含まれる酸化ニッケルの全量をニッケルメタル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。 The carbonaceous reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include coal powder and coke. The carbonaceous reducing agent preferably has a size equivalent to the particle size of the nickel oxide ore of the raw material ore. The mixing amount of the carbonaceous reducing agent is, for example, the chemical equivalent required to reduce the total amount of nickel oxide contained in the formed mixture to nickel metal, and the ferric oxide contained in the pellet as a metal. When the total value of both the chemical equivalent required for reduction to iron (also referred to as "total chemical equivalent" for convenience) is 100%, the ratio of carbon content is 5% or more and 60% or less. Can be adjusted as follows.

混合処理工程S1では、上述したようなニッケル酸化鉱を含む原料粉末を均一に混合することによって混合物を得る。この混合に際しては、混練を同時に行ってもよく、混合語に混練を行ってもよい。このように、原料粉末を混合、混練することにより、原料同士の接触面積が増し、また空隙が減少することによって、還元反応が起りやすくなるとともに均一に反応させることができる。これにより、還元反応の反応時間を短縮させることができ、かつ品質のばらつきが無くなる。その結果として、生産性の高い処理することができ、かつ高い品質のフェロニッケルを製造することができる。 In the mixing treatment step S1, a mixture is obtained by uniformly mixing the raw material powder containing nickel oxide ore as described above. At the time of this mixing, kneading may be performed at the same time, or the mixed language may be kneaded. By mixing and kneading the raw material powders in this way, the contact area between the raw materials is increased and the voids are reduced, so that the reduction reaction is likely to occur and the reaction can be made uniform. As a result, the reaction time of the reduction reaction can be shortened, and the quality variation is eliminated. As a result, highly productive processing and high quality ferronickel can be produced.

また、原料粉末を混練した後、押出機を用いて押出してもよい。このように押出機で押出すことによって、より一層高い混練効果を得ることができ、原料粉末同士の接触面積が増し、また空隙が減少させることができる。これにより、高品質のフェロニッケルを効率的に製造することができる。 Alternatively, the raw material powder may be kneaded and then extruded using an extruder. By extruding with an extruder in this way, a higher kneading effect can be obtained, the contact area between the raw material powders can be increased, and the voids can be reduced. This makes it possible to efficiently produce high quality ferronickel.

<2−2.還元投入前処理工程(前処理工程)>
還元投入前処理工程S2は、混合処理工程S1で得られた混合物を、塊状物に塊状化し、あるいは容器に充填する工程である。すなわち、この還元投入前処理工程S2では、原料粉末を混合して得られた混合物を、後述する還元処理工程S3にて使用する炉に投入し易くし、また効率的に還元反応が起こるように成形する。
<2-2. Reduction input pretreatment process (pretreatment process)>
The reduction charging pretreatment step S2 is a step of agglomerating the mixture obtained in the mixing treatment step S1 into a lump or filling the container. That is, in this reduction injection pretreatment step S2, the mixture obtained by mixing the raw material powders can be easily charged into the furnace used in the reduction treatment step S3 described later, and the reduction reaction can occur efficiently. Mold.

(混合物の塊状化)
得られた混合物を塊状化する場合には、その混合物を塊状物に形成(造粒)する。具体的には、得られた混合物に対して塊状化に必要な所定量の水分を添加し、例えば塊状物製造装置(転動造粒機、圧縮成形機、押出成形機など)等を用いて塊(以下、「ペレット」ともいう)に成形する。
(Agglomeration of mixture)
When the obtained mixture is agglomerated, the mixture is formed (granulated) into a agglomerate. Specifically, a predetermined amount of water required for agglomeration is added to the obtained mixture, and for example, a agglomerate manufacturing apparatus (rolling granulator, compression molding machine, extrusion molding machine, etc.) is used. It is molded into a mass (hereinafter, also referred to as "pellet").

ペレットの形状としては、特に限定されず、例えば球状とすることができる。球状のペレットであることにより、還元反応が比較的均一に進み易く好ましい。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、乾燥処理(乾燥工程S31)、予熱処理(予熱工程S32)を経て、還元処理(還元工程S33)を行うために使用す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ことができる。なお、還元工程等については、詳しくは後述する。 The shape of the pellet is not particularly limited and may be spherical, for example. Since it is a spherical pellet, the reduction reaction tends to proceed relatively uniformly, which is preferable. The size of the lumps to be pelletized is not particularly limited, but for example, in order to perform a reduction treatment (reduction step S33) through a drying treatment (drying step S31) and a preheat treatment (preheating step S32). The size of the pellets (diameter in the case of spherical pellets) charged into the smelting furnace or the like to be used can be set to about 10 mm to 30 mm. The reduction step and the like will be described in detail later.

(混合物の容器への充填)
得られた混合物を容器に充填する場合には、その混合物を押出機等で混練しながら所定の容器に充填することができる。このように、容器に充填したのち、そのまま次工程の還元処理工程S3にて還元処理を行ってもよいが、容器に充填せいた混合物をプレス等により押し固めることが好ましい。容器内で混合物を押し固めて成形することによって、混合物の密度を上げることができるとともに、密度が均一化し、還元反応がより均一に進み易くなり、品質ばらつきの小さいフェロニッケルを製造することができる。
(Filling the mixture into a container)
When the obtained mixture is filled in a container, the mixture can be filled in a predetermined container while kneading with an extruder or the like. In this way, after filling the container, the reduction treatment may be performed as it is in the reduction treatment step S3 of the next step, but it is preferable to compact the mixture filled in the container by a press or the like. By compacting and molding the mixture in a container, the density of the mixture can be increased, the density becomes uniform, the reduction reaction can proceed more uniformly, and ferronickel with small quality variation can be produced. ..

容器内に充填する混合物の形状としては、特に限定されないが、例えば直方体、立方体、円柱等とすることが好ましい。また、その大きさについても特に限定されないが、例えば直方体形状や立方体形状であれば、概ね、縦、横の内寸が500mm以下であることが好ましい。このような形状、大きさとすることにより、品質ばらつきが小さく、かつ生産性の高い製錬を行うことができる。 The shape of the mixture to be filled in the container is not particularly limited, but is preferably a rectangular parallelepiped, a cube, a cylinder, or the like. Further, the size thereof is not particularly limited, but for example, in the case of a rectangular parallelepiped shape or a cube shape, it is preferable that the vertical and horizontal internal dimensions are generally 500 mm or less. With such a shape and size, smelting with small quality variation and high productivity can be performed.

<2−3.還元処理工程>
還元処理工程S3では、混合処理工程S1にて原料粉末が混合され、還元投入前処理工程S2にて塊状化あるいは容器に充填された混合物を、所定の還元温度に還元加熱する。還元処理工程S3における混合物の還元加熱処理により、製錬反応が進行して、メタルとスラグとが生成する。
<2-3. Reduction process>
In the reduction treatment step S3, the raw material powder is mixed in the mixing treatment step S1, and the mixture agglomerated or filled in the container in the reduction charging pretreatment step S2 is reduced and heated to a predetermined reduction temperature. By the reduction heat treatment of the mixture in the reduction treatment step S3, the smelting reaction proceeds and metal and slag are produced.

図2は、還元処理工程S3にて実行する処理工程を示す工程図である。図2に示すように、本実施の形態における還元処理工程S3は、混合物を乾燥する乾燥工程S31と、乾燥させた混合物を予熱する予熱工程S32と、混合物を還元する還元工程S33と、得られた還元物を冷却する冷却工程S35と、を有する。また、好ましくは、還元工程S33を経て得られた還元物を所定の温度範囲に保持する温度保持工程S34を有する。 FIG. 2 is a process diagram showing a processing step executed in the reduction processing step S3. As shown in FIG. 2, the reduction treatment step S3 in the present embodiment is obtained by a drying step S31 for drying the mixture, a preheating step S32 for preheating the dried mixture, and a reduction step S33 for reducing the mixture. It has a cooling step S35 for cooling the reduced product. Further, preferably, it has a temperature holding step S34 for holding the reduced product obtained through the reducing step S33 in a predetermined temperature range.

ここで、還元工程S33における処理は、炉床が回転する回転炉床炉を用いて行われる。また、還元物を所定の温度範囲に保持する温度保持工程S34を実行する場合には、少なくとも、還元工程S33における処理と温度保持工程S34における処理とを回転炉床炉にて実行する。 Here, the processing in the reduction step S33 is performed using a rotary hearth furnace in which the hearth rotates. When the temperature holding step S34 for holding the reduced product in a predetermined temperature range is executed, at least the treatment in the reduction step S33 and the treatment in the temperature holding step S34 are executed in the rotary hearth furnace.

このように、これらの処理を回転炉床炉にて行うことによって、その回転炉床炉内の温度を高い温度で維持することができるため、それぞれの工程における処理の都度、温度を上げたり下げたりする等の必要が無くなり、エネルギーコストを大幅に低減することができる。また、回転炉床炉を用いた処理によれば、温度の制御や管理が容易になる。これらのことから、高い生産性でもって品質の良好なフェロニッケルを連続して安定的に製造することができる。 In this way, by performing these treatments in the rotary hearth furnace, the temperature inside the rotary hearth furnace can be maintained at a high temperature, so that the temperature is raised or lowered each time the treatment is performed in each process. There is no need to do this, and the energy cost can be significantly reduced. Further, the treatment using the rotary hearth furnace facilitates temperature control and control. From these facts, it is possible to continuously and stably produce high quality ferronickel with high productivity.

(1)乾燥工程
乾燥工程S31では、原料粉末を混合して得られた混合物に対して乾燥処理を施す。この乾燥工程S31は、主に混合物中の水分や結晶水を飛ばすことを目的とする。
(1) Drying Step In the drying step S31, the mixture obtained by mixing the raw material powders is subjected to a drying treatment. The purpose of this drying step S31 is mainly to remove water and water of crystallization in the mixture.

混合処理工程S1にて得られた混合物には水分等が多く含まれており、そのような状態で還元処理時に還元温度のような高温まで急加熱すると水分が一気に気化、膨張し、塊状化した混合物が割れたり、場合によって破裂して粉々になってしまい、均一な還元処理を行うことが困難になる。そのため、還元処理を行うに先立ち、混合物に対する乾燥処理を施して水分を除去するようにし、ペレット等の破壊を防止する。 The mixture obtained in the mixing treatment step S1 contains a large amount of water and the like, and when the mixture is rapidly heated to a high temperature such as the reduction temperature during the reduction treatment in such a state, the water vaporizes, expands and agglomerates at once. The mixture cracks or even bursts into pieces, making it difficult to perform a uniform reduction treatment. Therefore, prior to the reduction treatment, the mixture is dried to remove water and prevent destruction of pellets and the like.

乾燥工程S31における乾燥処理は、回転炉床炉に接続される形態で行われることが好ましい。回転炉床炉内において乾燥処理を施すエリア(乾燥エリア)を設けて実施することも考えられるが、このような場合、乾燥エリアでの乾燥処理が律速となって、還元工程S33における処理や温度保持工程S34における処理に影響を与える可能性がある。 The drying process in the drying step S31 is preferably performed in a form connected to a rotary hearth furnace. It is conceivable to provide an area (drying area) for drying treatment in the rotary hearth furnace, but in such a case, the drying treatment in the drying area becomes rate-determining, and the treatment and temperature in the reduction step S33 It may affect the processing in the holding step S34.

したがって、乾燥工程S31における乾燥処理は、回転炉床炉の炉外に設けられ、その回転炉床炉に接続された乾燥室にて行われることが好ましい。なお、詳しくは後述するが、図3に、回転炉床炉1と、その回転炉床炉1に接続された乾燥室20の構成例を示す。このように、回転炉床炉1の炉外に乾燥室20を設けることで、後述する予熱、還元、冷却といった工程とは全く別に乾燥室を設計でき、望ましい乾燥処理、予熱処理、還元処理、冷却処理をそれぞれ実行し易くなる。例えば、原料に依存して混合物に水分が多く残存するような場合には、乾燥処理に時間がかかるため、乾燥室20の全長を長めに設計すればよく、または乾燥室20内での混合物の搬送速度が遅くなるように設計すればよい。 Therefore, it is preferable that the drying process in the drying step S31 is performed in a drying chamber provided outside the rotary hearth furnace and connected to the rotary hearth furnace. Although details will be described later, FIG. 3 shows a configuration example of the rotary hearth furnace 1 and the drying chamber 20 connected to the rotary hearth furnace 1. In this way, by providing the drying chamber 20 outside the rotary hearth furnace 1, the drying chamber can be designed completely separately from the steps such as preheating, reduction, and cooling described later, and the desired drying treatment, preheat treatment, and reduction treatment can be performed. It becomes easier to execute each cooling process. For example, if a large amount of water remains in the mixture depending on the raw material, the drying process takes time. Therefore, the total length of the drying chamber 20 may be designed to be longer, or the mixture in the drying chamber 20 may be designed longer. It may be designed so that the transport speed becomes slow.

乾燥室20における乾燥処理としては、例えば、混合物中の固形分が70重量%程度で、水分が30重量%程度となるように処理することができる。また、乾燥方法については、特に限定されないが、乾燥室20において搬送されてきた混合物に対し熱風を吹き付けることによって行うことができる。また、乾燥温度についても、特に限定されないが、還元反応がはじまらないようにする観点から、500℃以下とすることが好ましく、かつその500℃以下の温度で均一に乾燥することが好ましい。 As the drying treatment in the drying chamber 20, for example, the solid content in the mixture is about 70% by weight and the water content is about 30% by weight. The drying method is not particularly limited, but it can be performed by blowing hot air onto the mixture conveyed in the drying chamber 20. The drying temperature is also not particularly limited, but is preferably 500 ° C. or lower, and is preferably uniformly dried at a temperature of 500 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing the reduction reaction from starting.

下記表2に、乾燥処理後の混合物における固形分の組成(重量部)の一例を示す。なお、混合物の組成としては、これに限定されるものではない。 Table 2 below shows an example of the composition (parts by weight) of the solid content in the mixture after the drying treatment. The composition of the mixture is not limited to this.

Figure 0006900695
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(2)予熱工程
予熱工程S32では、乾燥工程S31での乾燥処理により水分を除去した後の混合物を予熱(予備加熱)する。
(2) Preheating Step In the preheating step S32, the mixture after removing water by the drying treatment in the drying step S31 is preheated (preheated).

混合物を回転炉床炉に装入していきなり高温の還元温度まで上げてしまうと、熱応力によって混合物が割れたり、粉状になってしまったりすることがある。また、混合物の温度が均一に上がらず、還元反応にばらつきが生じ、生成されるメタルの品質がばらつくことがある。そのため、混合物に対して乾燥処理を施した後に、所定の温度にまで予熱することが好ましく、これにより混合物の破壊や還元反応のばらつきを抑えることができる。 If the mixture is charged into a rotary hearth furnace and suddenly raised to a high reduction temperature, the mixture may crack or become powdery due to thermal stress. In addition, the temperature of the mixture may not rise uniformly, the reduction reaction may vary, and the quality of the produced metal may vary. Therefore, it is preferable that the mixture is dried and then preheated to a predetermined temperature, which can suppress the destruction of the mixture and the variation in the reduction reaction.

予熱工程S32における予熱処理は、乾燥処理と同様に、回転炉床炉の炉外に設けられた処理室にて行われることが好ましく、その回転炉床炉に接続された予熱室にて行われるようにすることが好ましい。なお、図3に、回転炉床炉1に接続された予熱室30の構成例を示すが、この予熱室30は回転炉床炉1の炉外に設けられており、乾燥処理を行う乾燥室20から連続的に設けられている。このように、回転炉床炉1の炉外に設けられた予熱室30にて予熱処理を行うことによって、還元処理を実行する回転炉床炉1内の温度を高い温度で維持でき、加熱に要するエネルギーを大幅に節約することができる。 Similar to the drying process, the preheat treatment in the preheating step S32 is preferably performed in a processing chamber provided outside the rotary hearth furnace, and is performed in a preheating chamber connected to the rotary hearth furnace. It is preferable to do so. Although FIG. 3 shows a configuration example of the preheating chamber 30 connected to the rotary hearth furnace 1, the preheating chamber 30 is provided outside the furnace of the rotary hearth furnace 1 and is a drying chamber for performing drying treatment. It is continuously provided from 20. In this way, by performing the preheat treatment in the preheating chamber 30 provided outside the rotary hearth furnace 1, the temperature inside the rotary hearth furnace 1 for executing the reduction treatment can be maintained at a high temperature, and the heating can be performed. The energy required can be saved significantly.

予熱室30における予熱処理としては、特に限定されないが、予熱温度を600℃以上として行うことが好ましく、予熱温度を700℃以上1280℃以下として行うことがより好ましい。このような範囲の予熱温度で処理することによって、続く還元処理における還元温度まで再加熱する際に必要なエネルギーを大幅に削減することができる。 The preheat treatment in the preheating chamber 30 is not particularly limited, but the preheating temperature is preferably 600 ° C. or higher, and the preheating temperature is more preferably 700 ° C. or higher and 1280 ° C. or lower. By treating at a preheating temperature in such a range, the energy required for reheating to the reduction temperature in the subsequent reduction treatment can be significantly reduced.

(3)還元工程
還元工程S33では、予熱工程S32にて予熱した混合物を所定の還元温度で還元処理する。具体的に、還元工程S33における還元処理は、炉床が回転する回転炉床炉を用いて行われる。このように、回転炉床炉を用いて還元処理を行うことにより、炉内の温度を高い温度範囲に維持することができ、温度を上げたり下げたりする必要がなく、エネルギーコストを大幅に低減することができる。また、温度の制御や管理が容易となり、高い品質のフェロニッケルを安定的に生産することができる。
(3) Reduction Step In the reduction step S33, the mixture preheated in the preheating step S32 is reduced at a predetermined reduction temperature. Specifically, the reduction process in the reduction step S33 is performed using a rotary hearth furnace in which the hearth rotates. In this way, by performing the reduction treatment using the rotary hearth furnace, the temperature inside the furnace can be maintained in a high temperature range, there is no need to raise or lower the temperature, and the energy cost is significantly reduced. can do. In addition, temperature control and control become easy, and high-quality ferronickel can be stably produced.

[回転炉床炉の構成]
ここで、図3は、炉床が回転する回転炉床炉の構成例を示す図(平面図)である。図3に示すように、回転炉床炉1は、炉床が回転する領域10を有し、領域10は4つ分割されてそれぞれで処理室(10a,10b,10c,10d)を構成している。具体的に、この回転炉床炉1においては、例えば、符号「10a」〜「10d」の4つすべての処理室を、還元処理を行う還元室とすることができる。また、還元工程S33における処理の後に後述する温度保持工程S34を実行する場合には、例えば、処理室「10a」、「10b」、「10c」を還元室とし、処理室「10d」を温度保持工程S34における処理を行う温度保持室とすることができる。
[Structure of rotary hearth furnace]
Here, FIG. 3 is a view (plan view) showing a configuration example of a rotary hearth furnace in which the hearth rotates. As shown in FIG. 3, the rotary hearth furnace 1 has a region 10 in which the hearth rotates, and the region 10 is divided into four and each constitutes a processing chamber (10a, 10b, 10c, 10d). There is. Specifically, in the rotary hearth furnace 1, for example, all four processing chambers of reference numerals "10a" to "10d" can be used as reduction chambers for performing reduction treatment. When the temperature holding step S34, which will be described later, is executed after the treatment in the reduction step S33, for example, the treatment chambers "10a", "10b", and "10c" are used as reduction chambers, and the treatment chamber "10d" is used for temperature holding. It can be a temperature holding chamber for performing the treatment in step S34.

各工程間、すなわち各処理室間は、反応温度を厳密に制御してエネルギーロスを抑制するために、仕切り壁で仕切られた構成とすることが好ましい。このように、各工程の亜大を仕切ることが可能な構造を有する回転炉床炉によれば、後述するように、還元工程S33における処理と温度保持工程S34における処理とを、エネルギーロスを抑制しながら、同一の回転炉床炉を用いて行うことができる。ただし、仕切り壁が固定式のものであると、工程間の搬送や、特に回転炉床炉への装入及び排出が困難となる可能性があるため、その仕切り壁としては、処理物の移動に差し支えることがない程度に開閉できる構造とすることが好ましい。 In order to strictly control the reaction temperature and suppress energy loss, it is preferable that each process, that is, between each treatment chamber, is partitioned by a partition wall. As described above, according to the rotary hearth furnace having a structure capable of partitioning the sub-size of each step, energy loss is suppressed in the treatment in the reduction step S33 and the treatment in the temperature holding step S34, as will be described later. However, it can be carried out using the same rotary hearth furnace. However, if the partition wall is a fixed type, it may be difficult to carry it between processes, and in particular, it may be difficult to charge and discharge it into the rotary hearth furnace. It is preferable to have a structure that can be opened and closed to the extent that it does not interfere with the operation.

なお、炉床が回転する領域10を分割して形成される処理室の数としては、図3に例示する4つに限られるものではない。また、還元室の数や温度保持室の数についても、上述した例に限られず、処理時間等に応じて適宜設定することができる。 The number of processing chambers formed by dividing the region 10 in which the hearth rotates is not limited to the four illustrated in FIG. Further, the number of reduction chambers and the number of temperature holding chambers are not limited to the above-mentioned examples, and can be appropriately set according to the processing time and the like.

回転炉床炉1は、上述したように、平面上に回転移動する炉床を備えており、混合物を載置した炉床が所定の速度で回転移動することで、それぞれの処理室(10a,10b,10c,10d)を通過し、その通過の際に処理が行われる。なお、図3中の回転炉床炉1上の矢印は、炉床の回転方向を示すとともに、処理物(混合物)の移動方向を示す。 As described above, the rotary hearth furnace 1 is provided with a hearth that rotates and moves on a flat surface, and the hearth on which the mixture is placed rotates and moves at a predetermined speed, so that each processing chamber (10a, 10a, It passes through 10b, 10c, 10d), and processing is performed at the time of passing. The arrow on the rotary hearth furnace 1 in FIG. 3 indicates the direction of rotation of the hearth and the direction of movement of the processed product (mixture).

また、回転炉床炉1は、その炉外に設けられた乾燥室20と、予熱室30とが接続されており、上述したように、乾燥室20にて混合物に対する乾燥処理が施されたのち、乾燥後の混合物が予熱室30に移動して予熱処理され、予熱処理後の混合物が回転炉床炉1内に順次移されるようになっている。また、回転炉床炉1は、その炉外に設けられた冷却室40が接続されており、還元室又は温度保持室(10d)を経て得られた還元物がその冷却室40にて冷却処理される(後述する冷却工程S35)。 Further, in the rotary hearth furnace 1, a drying chamber 20 provided outside the furnace and a preheating chamber 30 are connected to each other, and as described above, the mixture is dried in the drying chamber 20. The dried mixture is moved to the preheating chamber 30 and preheated, and the preheated mixture is sequentially transferred into the rotary hearth furnace 1. Further, the rotary hearth furnace 1 is connected to a cooling chamber 40 provided outside the furnace, and the reduced product obtained through the reduction chamber or the temperature holding chamber (10d) is cooled in the cooling chamber 40. (Cooling step S35 described later).

[回転炉床炉における還元処理]
回転炉床炉1を使用した還元処理においては、ニッケル酸化鉱に含まれる金属酸化物である酸化ニッケルは可能な限り完全に還元し、一方で、ニッケル酸化鉱と共に原料粉末として混合した鉄鉱石等に由来する酸化鉄は一部だけ還元して、目的とするニッケル品位のフェロニッケルが得られようにすることが好ましい。
[Reduction treatment in rotary hearth furnace]
In the reduction treatment using the rotary hearth furnace 1, nickel oxide, which is a metal oxide contained in nickel oxide ore, is completely reduced as much as possible, while iron ore mixed with nickel oxide ore as a raw material powder, etc. It is preferable that only a part of the iron oxide derived from the above is reduced so that the desired nickel grade ferronickel can be obtained.

具体的に、還元温度としては、特に限定されないが、1200℃以上1450℃以下の範囲とすることが好ましく、1300℃以上1400℃以下の範囲とすることがより好ましい。このような温度範囲で還元することによって、均一に還元反応を生じさせることができ、品質のばらつきを抑制したメタル(フェロニッケルメタル)を生成させることができる。またより好ましくは1300℃以上1400℃以下の範囲の還元温度で還元することで、比較的短時間で所望の還元反応を生じさせることができる。 Specifically, the reduction temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower, and more preferably in the range of 1300 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower. By reducing in such a temperature range, a uniform reduction reaction can be generated, and a metal (ferronickel metal) in which quality variation is suppressed can be produced. Further, more preferably, by reducing at a reduction temperature in the range of 1300 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, a desired reduction reaction can be generated in a relatively short time.

還元処理に際しては、上述した範囲の還元温度になるまで回転炉床炉1における還元室の内部温度を上昇させ、昇温後にその温度を維持する。 In the reduction treatment, the internal temperature of the reduction chamber in the rotary hearth furnace 1 is raised until the reduction temperature reaches the above-mentioned range, and the temperature is maintained after the temperature rise.

また、還元処理においては、使用する回転炉床炉1の炉床に、炉床と混合物試料とが反応して剥がれなくなって回収困難となることを防ぐため、例えば灰等の反応抑制材を敷いて、その反応抑制材上に混合物試料が載置されるようにしてもよい。例えば、反応抑制材としての灰としては、主成分がSiOであり、その他の成分としてAl、MgO等の酸化物を少量含有するものを用いることができる。 Further, in the reduction treatment, a reaction inhibitor such as ash is laid on the hearth of the rotary hearth furnace 1 to be used in order to prevent the hearth and the mixture sample from reacting with each other and becoming difficult to recover. The mixture sample may be placed on the reaction inhibitor. For example, as the ash as the reaction inhibitor, a ash containing SiO 2 as the main component and a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and Mg O as other components can be used.

(4)温度保持工程
必須の態様ではないが、還元工程S33を経て得られた還元物を、回転炉床炉内で所定の高い温度条件で保持する温度保持工程S34を行うようにしてもよい。このように、還元工程S33における所定の還元温度での還元処理により得られた還元物を、すぐに冷却するのではなく、高温の雰囲気で保持することによって、還元物中において生成したメタル成分を沈降させて粗大化させることができる。
(4) Temperature Holding Step Although it is not an essential aspect, the temperature holding step S34 for holding the reduced product obtained through the reduction step S33 under a predetermined high temperature condition in the rotary hearth furnace may be performed. .. As described above, by holding the reduced product obtained by the reduction treatment at the predetermined reduction temperature in the reduction step S33 in a high temperature atmosphere instead of immediately cooling the metal component produced in the reduced product. It can be settled and coarsened.

還元処理して得られた状態において還元物中のメタル成分が小さい場合、例えば200μm以下程度のバルク状のメタルであった場合には、その後の分離工程S4にてメタルとスラグとを分離することが困難になってしまう。このため、必要に応じて、還元反応が終わった後も引き続き一定時間に亘って還元物を高温保持することによって、還元物中のスラグよりも比重の大きいメタルを沈降、凝集させて、メタルを粗大化させる。 If the metal component in the reduced product is small in the state obtained by the reduction treatment, for example, if it is a bulk metal of about 200 μm or less, the metal and the slag are separated in the subsequent separation step S4. Becomes difficult. Therefore, if necessary, the reduced product is kept at a high temperature for a certain period of time even after the reduction reaction is completed, so that the metal having a higher specific density than the slag in the reduced product is precipitated and aggregated to form the metal. Make it coarse.

なお、還元工程S33における還元処理により、製造上問題ないレベルまでメタルが粗大化している場合には、特にこの温度保持工程S34を設けることを必要としない。 When the metal is coarsened to a level where there is no problem in manufacturing by the reduction treatment in the reduction step S33, it is not necessary to provide the temperature holding step S34 in particular.

具体的に、温度保持工程S34における還元物の保持温度としては、1300℃以上1500℃以下の高温範囲とすることが好ましい。このような範囲で還元物を高温保持することによって、還元物中のメタル成分を効率よく沈降させて粗大なメタルとすることができる。なお、保持温度が1300℃未満であると、還元物の多くの部分が固相となるため、メタル成分が沈降しないか、沈降した場合であっても時間を要してしまい好ましくない。一方で、保持温度が1500℃を超えると、得られた還元物と炉床材との反応が進行して、還元物を回収できなくなることがあり、また、炉を損傷させてしまうことがある。 Specifically, the holding temperature of the reduced product in the temperature holding step S34 is preferably in a high temperature range of 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. By holding the reduced product at a high temperature in such a range, the metal component in the reduced product can be efficiently precipitated to obtain a coarse metal. If the holding temperature is less than 1300 ° C., most of the reduced product becomes a solid phase, so that the metal component does not settle, or even if it does settle, it takes time, which is not preferable. On the other hand, if the holding temperature exceeds 1500 ° C., the reaction between the obtained reduced product and the hearth material may proceed, and the reduced product may not be recovered, and the furnace may be damaged. ..

ここで、温度保持工程S34における処理は、還元工程S33にて使用する回転炉床炉1内において、還元処理に続いて連続的に行うようにする。すなわち、図3を用いて説明したように、回転炉床炉1において、例えば、処理室「10a」、「10b」、「10c」を還元室とし、処理室「10d」を温度保持工程S34における処理を行う温度保持室とし、還元室(10a、10b、10c)を通過して得られた還元物を、温度保持室(10d)にて所定の温度範囲に保持させる。 Here, the treatment in the temperature holding step S34 is continuously performed in the rotary hearth furnace 1 used in the reduction step S33 following the reduction treatment. That is, as described with reference to FIG. 3, in the rotary hearth furnace 1, for example, the processing chambers “10a”, “10b”, and “10c” are used as reduction chambers, and the processing chamber “10d” is used in the temperature holding step S34. The temperature holding chamber for the treatment is used, and the reduced product obtained by passing through the reducing chambers (10a, 10b, 10c) is held in the temperature holding chamber (10d) in a predetermined temperature range.

このように、還元処理を経て得られた還元物を所定の温度に保持する処理を、回転炉床炉1を用いて連続的に行うことによって、還元物中のメタル成分を効率的に沈降させて粗大化させることができる。しかも、還元工程S33における処理と、温度保持工程S34における処理とを別々の炉ではなく、回転炉床炉1を用いて連続的に行うことで、各処理間におけるヒートロスを低減して効率的な操業を可能にする。 In this way, the treatment of holding the reduced product obtained through the reduction treatment at a predetermined temperature is continuously performed using the rotary hearth furnace 1, so that the metal component in the reduced product is efficiently settled. Can be coarsened. Moreover, by continuously performing the treatment in the reduction step S33 and the treatment in the temperature holding step S34 using the rotary hearth furnace 1 instead of separate furnaces, heat loss between each treatment is reduced and it is efficient. Enables operations.

(5)冷却工程
冷却工程S35では、還元工程S33を経て得られた還元物、または温度保持工程S34にて所定の時間に亘り高温保持した後の還元物を、続く分離工程S4にて分離回収できる温度まで冷却する。
(5) Cooling Step In the cooling step S35, the reduced product obtained through the reducing step S33 or the reduced product after being held at a high temperature for a predetermined time in the temperature holding step S34 is separated and recovered in the subsequent separation step S4. Cool to a temperature that allows.

冷却工程S35は、上述したように得られた還元物を冷却する工程であるため、回転炉床炉1の炉外に接続された冷却室にて行うことが好ましい。なお、図3に、回転炉床炉1に接続された冷却室40の構成例を示すが、この冷却室40は回転炉床炉1の炉外に接続して設けられている。このように、回転炉床炉1の炉外に設けられた冷却室40にて冷却処理を行うことによって、回転炉床炉1の内部温度の低下を防ぐことができ、エネルギーロスを抑えることができる。これにより、効率的なフェロニッケルの生産を可能とする。 Since the cooling step S35 is a step of cooling the reduced product obtained as described above, it is preferably performed in a cooling chamber connected to the outside of the rotary hearth furnace 1. Although FIG. 3 shows a configuration example of the cooling chamber 40 connected to the rotary hearth furnace 1, the cooling chamber 40 is provided connected to the outside of the rotary hearth furnace 1. By performing the cooling process in the cooling chamber 40 provided outside the rotary hearth furnace 1 in this way, it is possible to prevent a decrease in the internal temperature of the rotary hearth furnace 1 and suppress energy loss. it can. This enables efficient production of ferronickel.

冷却工程S35における温度(以下、「回収時温度」ともいう)は、還元物が実質的に固体として扱える温度であって、できるだけ高い温度であることが好ましい。回収時温度をできるだけ高くすることにより、回転移動する回転炉床炉1の炉床が、予熱工程S32を実行する予熱室30との接続箇所に戻ったときでもエネルギーロスを低減でき、再加熱に要するエネルギーをより一層節約することができる。 The temperature in the cooling step S35 (hereinafter, also referred to as “recovery temperature”) is a temperature at which the reduced product can be treated as a substantially solid, and is preferably as high as possible. By raising the recovery temperature as high as possible, energy loss can be reduced even when the hearth of the rotating hearth furnace 1 returns to the connection point with the preheating chamber 30 for executing the preheating step S32, and reheating can be performed. The energy required can be further saved.

具体的に、回収時温度としては600℃以上とすることが好ましい。このように回収時温度を高い温度にすることによって、再加熱に要するエネルギーを大幅に削減でき、低コストで効率的な製錬処理を行うことができる。また、回転炉床炉1の内部における温度差の減少することによって、その炉床や炉壁等に加わる熱応力を減少させることができ、回転炉床炉1の寿命を大きく延ばすことができる。さらに、操業中の不具合も大幅に減らすことができる。 Specifically, the recovery temperature is preferably 600 ° C. or higher. By raising the recovery temperature to a high temperature in this way, the energy required for reheating can be significantly reduced, and low-cost and efficient smelting processing can be performed. Further, by reducing the temperature difference inside the rotary hearth furnace 1, the thermal stress applied to the hearth, the furnace wall and the like can be reduced, and the life of the rotary hearth furnace 1 can be greatly extended. In addition, defects during operation can be significantly reduced.

<2−4.分離工程>
分離工程S4は、還元処理工程S3にて生成した還元物からメタル(フェロニッケルメタル)を分離し回収する。具体的に、分離工程S4では、混合物を還元加熱処理することによって得られた、メタル相(メタル固相)とスラグ相(スラグ固相)とを含む混在物(還元物)から、メタル相を分離して回収する。
<2-4. Separation process>
In the separation step S4, the metal (ferronickel metal) is separated and recovered from the reduced product produced in the reduction treatment step S3. Specifically, in the separation step S4, the metal phase is obtained from the mixture (reduced product) containing the metal phase (metal solid phase) and the slag phase (slag solid phase) obtained by reducing and heating the mixture. Separate and collect.

固体として得られたメタル相とスラグ相との混在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、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。また、得られたメタル相とスラグ相は、濡れ性が悪いことから容易に分離することができ、大きな混在物に対して、例えば、所定の落差を設けて落下させる、あるいは篩い分けの際に所定の振動を与える等の衝撃を与えることで、その混在物からメタル相とスラグ相とを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, in addition to removing unnecessary substances by sieving, separation by specific gravity, separation by magnetic force, etc. Method can be used. Further, the obtained metal phase and slag phase can be easily separated due to their poor wettability, and are dropped on a large mixture, for example, with a predetermined head, or when sieving. The metal phase and the slag phase can be easily separated from the mixture by giving an impact such as giving a predetermined vibration.

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、メタル相を回収し、フェロニッケルの製品とすることができる。 By separating the metal phase and the slag phase in this way, the metal phase can be recovered and a ferronickel product can be obtained.

以下、本発明の実施例を示して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。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.

(混合処理工程)
原料鉱石としてのニッケル酸化鉱と、鉄鉱石と、フラックス成分である珪砂及び石灰石と、バインダーと、炭素質還元剤である石炭粉(炭素含有量:85重量%、平均粒径:約190μm)とを、適量の水を添加しながら混合機を用いて混合して混合物を得た。なお、炭素質還元剤は、酸化ニッケルと酸化鉄(Fe)とを過不足なくメタルに還元するのに必要な化学当量の合計値を100%としたときに、炭素量で33%に相当する分量で含有させた。
(Mixing process)
Nickel oxide ore as a raw material ore, iron ore, silica sand and limestone as flux components, binder, and coal powder as a carbonaceous reducing agent (carbon content: 85% by weight, average particle size: about 190 μm). Was mixed using a mixer while adding an appropriate amount of water to obtain a mixture. The carbonaceous reducing agent has a carbon content of 33% when the total value of the chemical equivalents required to reduce nickel oxide and iron oxide (Fe 2 O 3) to metal in just proportion is 100%. It was contained in an amount corresponding to.

そして、混合機によって混合して得られた混合物を、二軸混練機によって混練した。 Then, the mixture obtained by mixing with a mixer was kneaded with a twin-screw kneader.

(還元投入前処理工程)
次に、混練して得られた混合物を9つに分類し、それぞれの混合物試料を、パン型造粒機を用いてφ19±1.5mmの球状のペレットに成形した。
(Reduction injection pretreatment process)
Next, the mixture obtained by kneading was classified into nine, and each mixture sample was molded into spherical pellets having a diameter of 19 ± 1.5 mm using a pan-type granulator.

(還元処理工程)
次に、図3に例示したような還元炉床炉1を用いて、9つに分類したそれぞれの混合物試料を用いて処理条件を変えて還元処理を行った。回転炉床炉1としては、図3に示すように、その炉外に、ペレットを乾燥する乾燥室20と、乾燥室20に連続して設けられた予熱室30と、炉内における処理室10a〜10dを経て得られた還元物を冷却する冷却室40とが接続されているものを用いた。
(Reduction process)
Next, using the reduction furnace bed furnace 1 as illustrated in FIG. 3, the reduction treatment was carried out by changing the treatment conditions using each of the nine mixed mixture samples. As shown in FIG. 3, the rotary hearth furnace 1 includes a drying chamber 20 for drying pellets, a preheating chamber 30 continuously provided in the drying chamber 20, and a processing chamber 10a in the furnace, as shown in FIG. The one connected to the cooling chamber 40 for cooling the reduced product obtained through 10 d was used.

具体的には、9つのペレット試料を、還元炉床炉1の炉外に接続された乾燥室20に装入し、乾燥処理を施した。乾燥処理は、実質的に酸素を含まない窒素雰囲気中において、ペレット中を固形分が70重量%程度、水分が30重量%程度となるように、250℃〜350℃の熱風をペレットに吹き付けることによって行った。下記表3に、乾燥処理後のペレットの固形分組成(炭素を除く)を示す。 Specifically, nine pellet samples were charged into a drying chamber 20 connected to the outside of the reduction furnace bed furnace 1 and subjected to a drying treatment. In the drying treatment, hot air at 250 ° C. to 350 ° C. is blown onto the pellets so that the solid content is about 70% by weight and the water content is about 30% by weight in a nitrogen atmosphere that does not substantially contain oxygen. Went by. Table 3 below shows the solid content composition (excluding carbon) of the pellets after the drying treatment.

Figure 0006900695
Figure 0006900695

続いて、乾燥処理後のペレットを、乾燥室20に連続して設けられた予熱室30に移行させ、予熱室30内の温度を700℃以上1280℃以下の範囲に保持して、ペレットに対する予熱処理を行った。 Subsequently, the pellets after the drying treatment are transferred to the preheating chamber 30 continuously provided in the drying chamber 20, and the temperature in the preheating chamber 30 is maintained in the range of 700 ° C. or higher and 1280 ° C. or lower to prepare the pellets. Heat treatment was performed.

続いて、予熱処理後のペレットを、回転炉床炉1の内部に移行させて還元処理及び温度保持処理を行った。具体的に、回転炉床炉1としては、炉床が回転移動する領域10を4分割して4つの処理室を備えるものとし、4つの処理室のうち、処理室10a〜10cを還元処理を実行する還元室と、処理室10dを還元物を高温保持する温度保持室とした。 Subsequently, the pellets after the preheat treatment were transferred to the inside of the rotary hearth furnace 1 to perform a reduction treatment and a temperature holding treatment. Specifically, the rotary hearth furnace 1 is provided with four processing chambers by dividing the region 10 in which the hearth rotates and moves into four, and among the four treatment chambers, the treatment chambers 10a to 10c are subjected to reduction treatment. The reduction chamber to be executed and the treatment chamber 10d were designated as a temperature holding chamber for holding the reduced product at a high temperature.

回転炉床炉1の炉床には、炉床と試料とが反応して剥がれなくなって回収困難となることを防ぐため、炉床と試料との反応をできるだけ抑制する観点から、予め、炉床に灰(主成分はSiOであり、その他の成分としてAl、MgO等の酸化物を少量含有するもの)を敷き詰めた。 In the hearth of the rotary hearth furnace 1, in order to prevent the hearth and the sample from reacting with each other and becoming difficult to recover, from the viewpoint of suppressing the reaction between the hearth and the sample as much as possible, the hearth is prepared in advance. Ash (the main component is SiO 2 , and the other components are those containing a small amount of oxides such as Al 2 O 3 and Mg O).

なお、還元物を高温保持する処理を行わない態様の実施例では、温度保持室の内部温度を0℃として、その温度保持室を通過させるのみとした。また、還元処理、又は、還元処理及び温度保持処理を経て得られた還元物については、回転炉床炉1に接続された冷却室に移行させ、窒素を流しながら速やかに室温まで冷却して大気中へ取り出した。なお、還元物の回転炉床炉から回収は、冷却室40に還元物を移行させる形態で行い、冷却室40に設置したガイドによって還元物を沿わせるようにして回収した。 In the embodiment in which the reduced product is not kept at a high temperature, the internal temperature of the temperature holding chamber is set to 0 ° C., and the reduced product is only passed through the temperature holding chamber. Further, the reduced product obtained through the reduction treatment or the reduction treatment and the temperature holding treatment is transferred to the cooling chamber connected to the rotary hearth furnace 1 and quickly cooled to room temperature while flowing nitrogen to the atmosphere. I took it out. The reduced product was recovered from the rotary hearth furnace in a form in which the reduced product was transferred to the cooling chamber 40, and the reduced product was collected along with the guide installed in the cooling chamber 40.

下記表4に、還元処理工程における還元処理及び温度保持処理の条件を示す。 Table 4 below shows the conditions for the reduction treatment and the temperature holding treatment in the reduction treatment step.

また、取り出した試料のニッケル品位をICP発光分光分析器(SHIMAZU S−8100型)により分析し、ニッケルメタル率とメタル中ニッケル含有率とをそれぞれ算出した。なお、ニッケルメタル率は、下記(i)式により、メタル中ニッケル含有率は下記(ii)式により、それぞれ算出した。
ニッケルメタル率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(ペレット中の全てのNi量)×100(%) ・・・(i)
メタル中ニッケル含有率=ペレット中のメタル化したNiの量÷(ペレット中のメタルしたNiとFeの合計量)×100(%) ・・・(ii)
Further, the nickel grade of the taken-out sample was analyzed by an ICP emission spectrophotometer (SHIMAZUS-8100 type), and the nickel metal ratio and the nickel content in the metal were calculated, respectively. The nickel metal ratio was calculated by the following formula (i), and the nickel content in the metal was calculated by the following formula (ii).
Nickel metal ratio = amount of metallized Ni in pellets ÷ (all amount of Ni in pellets) x 100 (%) ... (i)
Nickel content in metal = amount of metallized Ni in pellets ÷ (total amount of metallized Ni and Fe in pellets) x 100 (%) ... (ii)

また、回収した試料は、湿式処理よる粉砕後、磁力選別によってメタル(フェロニッケルメタル)を回収した。そして、投入したニッケル酸化鉱のNi含有率と投入量、及び回収したNi量から、Niメタル回収率を算出した。なお、Niメタル回収率は、下記(iii)式により算出した。
Niメタル回収率=回収されたNi量÷(投入した鉱石の量×鉱石中のNi含有割合)×100 ・・・(iii)式
In addition, the recovered sample was pulverized by a wet treatment, and then the metal (ferronickel metal) was recovered by magnetic force sorting. Then, the Ni metal recovery rate was calculated from the Ni content and the input amount of the charged nickel oxide ore and the recovered Ni amount. The Ni metal recovery rate was calculated by the following formula (iii).
Ni metal recovery rate = amount of recovered Ni ÷ (amount of ore input x Ni content ratio in ore) x 100 ... (iii) formula

Figure 0006900695
Figure 0006900695

表4から分かるように、原料鉱石を含む混合物に対して、乾燥工程と、予熱工程と、炉床が回転する回転炉床炉を用いて還元する還元工程と、得られた還元物を冷却する冷却工程と、を少なくとも有する還元処理工程を実行することにより、ニッケル品位の高いフェロニッケルを得ることができ、回収率としても90%以上の高い回収率でニッケルを回収することができた。 As can be seen from Table 4, the mixture containing the raw material ore is cooled by a drying step, a preheating step, a reduction step of reducing the mixture using a rotary hearth furnace in which the hearth rotates, and the obtained reduced product. By executing the cooling step and the reduction treatment step having at least the nickel grade, ferronickel having a high nickel grade could be obtained, and nickel could be recovered with a high recovery rate of 90% or more.

また、還元処理、又は、還元処理及び温度保持処理を、回転炉床炉を用いて行ったことにより、回転炉床炉の内部の温度を高い温度で保持することができ、再加熱に要するエネルギーが抑えられ、効率的な製錬処理を行うことができた。 Further, by performing the reduction treatment, the reduction treatment, and the temperature holding treatment using the rotary hearth furnace, the temperature inside the rotary hearth furnace can be held at a high temperature, and the energy required for reheating can be maintained. Was suppressed, and efficient smelting processing could be performed.

1 回転炉床炉
10 領域
10a,10b,10c,10d 処理室(還元室、温度保持室)
20 乾燥室
30 予熱室
40 冷却室
1 Rotating hearth furnace 10 area 10a, 10b, 10c, 10d Processing chamber (reduction chamber, temperature holding chamber)
20 Drying room 30 Preheating room 40 Cooling room

Claims (8)

金属酸化物と炭素質還元剤とを混合して得られた混合物を250℃以上350℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、
乾燥させた混合物を700℃以上1280℃以下の温度で予熱する予熱工程と、
炉床が回転する回転炉床炉を用いて、予熱後の混合物を還元する還元工程と、
得られた還元物を冷却する冷却工程と、
を有する還元処理工程を含み、
前記金属酸化物は、ニッケル酸化鉱である
金属酸化物の製錬方法。
A drying step of drying a mixture obtained by mixing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent at a temperature of 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
A preheating step of preheating the dried mixture at a temperature of 700 ° C or higher and 1280 ° C or lower, and
A reduction process that reduces the preheated mixture using a rotary hearth furnace with a rotating hearth.
A cooling step to cool the obtained reduced product,
Look including a reduction process that involves,
The metal oxide is a method for smelting a metal oxide which is a nickel oxide ore.
前記還元工程を経て得られた還元物を、前記回転炉床炉内で所定の温度に保持する温度保持工程に付し、所定の時間で保持した後に、該還元物を前記冷却工程に供給する
請求項1に記載の金属酸化物の製錬方法。
The reduced product obtained through the reduction step is subjected to a temperature holding step of holding the reduced product at a predetermined temperature in the rotary hearth furnace, held for a predetermined time, and then the reduced product is supplied to the cooling step. The method for smelting a metal oxide according to claim 1.
前記回転炉床炉は、各工程の間を仕切ることが可能な構造を有し、
前記還元工程における処理と前記温度保持工程における処理とを、同一の前記回転炉床炉を用いて実行する
請求項2に記載の金属酸化物の製錬方法。
The rotary hearth furnace has a structure capable of partitioning between each process.
The method for smelting a metal oxide according to claim 2, wherein the treatment in the reduction step and the treatment in the temperature holding step are carried out using the same rotary hearth furnace.
前記温度保持工程では、前記還元物を1300℃以上1500℃以下の温度に保持する
請求項2又は3に記載の金属酸化物の製錬方法。
The method for smelting a metal oxide according to claim 2 or 3, wherein in the temperature holding step, the reduced product is held at a temperature of 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
前記還元工程では、還元温度を1200℃以上1450℃以下として還元する
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の金属酸化物の製錬方法。
The method for smelting a metal oxide according to any one of claims 1 to 4, wherein in the reduction step, the reduction temperature is set to 1200 ° C. or higher and 1450 ° C. or lower.
前記乾燥工程にて乾燥させる前記混合物は、
少なくとも、金属酸化物と、炭素質還元剤とを混合して混合物を得る混合処理工程と、
得られた混合物を塊状化する処理又は所定の容器に充填する処理を行う前処理工程と、
を経て得られたものである
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の金属酸化物の製錬方法。
The mixture to be dried in the drying step is
At least, a mixing treatment step of mixing a metal oxide and a carbonaceous reducing agent to obtain a mixture, and
A pretreatment step of agglomerating the obtained mixture or filling a predetermined container, and
The method for smelting a metal oxide according to any one of claims 1 to 5, which is obtained through the above.
前記還元処理工程における前記冷却工程にて冷却した還元物を、メタルとスラグとに分離して回収する分離工程を有する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の金属酸化物の製錬方法。
The method for smelting a metal oxide according to any one of claims 1 to 6, further comprising a separation step of separating and recovering the reduced product cooled in the cooling step in the reduction treatment step into metal and slag. ..
前記還元物は、フェロニッケルを含有する
請求項1乃至のいずれか1項に記載の金属酸化物の製錬方法。
The method for smelting a metal oxide according to any one of claims 1 to 7 , wherein the reduced product contains ferronickel.
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